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找拱形 一、背景分析 1、教材 《找拱形》是教科版小學科學六年級上冊第二單元《形狀與結(jié)構(gòu)》第四課。本單元體現(xiàn)的是“設(shè)計與技術(shù)”的理念，這也是韋鈺院士修訂小學科學課程標準時所大力倡導的理念。 本單元主要圍繞形狀與結(jié)構(gòu)和承受力大小的關(guān)系來結(jié)構(gòu)教材，一共有八課，前面的七課都是探究不同形狀結(jié)構(gòu)所包含的力學道理。其中，第一課《抵抗彎曲》、第二課《形狀與抗彎曲能力》是探究條形材料抗彎曲能力與形狀的關(guān)系；第三課《拱形的力量》、第四課《找拱形》則是探究拱形承受力的特點，并拓展到圓頂形、球形、各種弧形，還從人造物體擴展到生物體。 在研究了典型的拱形的特點后，本課進一步發(fā)展學生對拱形的認識：認識圓頂形和球形等具有拱形相似特點的弧形結(jié)構(gòu)；認識生活物品中的拱形；認識生物體中的拱形。這不但使學生對拱形的概念加深，也使學生過程與方法的能力有所提高。本課有三個活動。 第一，了解圓頂形和球形的承重特點。狹義的拱形概念是指像第三課中的紙拱、瓜皮拱那樣的拱。其他由不同曲面構(gòu)成的形狀分別叫圓頂形、球形、弧形、拋物線形等等。廣義的拱形結(jié)構(gòu)概念則包括所有的弧形，因為它們有共同的特征，又稱作弧形結(jié)構(gòu)?；趯W生的水平，我們采用狹義的稱呼?！罢夜靶巍本褪且趫A頂形、球形、不規(guī)則弧形結(jié)構(gòu)中找出拱形的特征，采用的方法是引導學生把圓頂形、球形看成是拱形的組合。使學生對弧形結(jié)構(gòu)有一個概貌性的了解。 第二，觀察分析塑料飲料瓶形狀結(jié)構(gòu)的設(shè)計。讓學生通過觀察、分析悟出其中的道理，可以提高學生觀察、分析能力，體會到科學技術(shù)與生活的密切聯(lián)系。這項活動有綜合性、開放性特點，可以涉及美觀、方便或其他方面的一些問題。 第三，了解生物體中的拱形結(jié)構(gòu)。與生命世界的學習聯(lián)系，加深對生物體結(jié)構(gòu)與功能關(guān)系的認識。 2、學生 學習本課之前，學生已有的知識背景：知道增加梁的寬度和厚度可以增加抗彎曲能力，知道改變材料的形狀可以改變材料的抗彎曲能力，知道拱形可以向下和向外傳遞承受的壓力，所以拱形能夠承受很大的壓力。 二、教學目標 根據(jù)教材及學生背景分析，可以確定如下的教學目標： 1、知道圓頂形、球形等弧形結(jié)構(gòu)與拱形有緊密聯(lián)系，生物體構(gòu)造中存在著拱形結(jié)構(gòu)。 2、能識別生活中的拱形、圓頂形和球形等弧形結(jié)構(gòu)的物體，并通過聯(lián)想、推理與實驗對弧形結(jié)構(gòu)的物體作合理的解釋。 3、關(guān)注生物體構(gòu)造與其生活的聯(lián)系和科學技術(shù)在生產(chǎn)生活中的應用，體驗科學與技術(shù)結(jié)合的樂趣。 三、教學重點 依據(jù)本課學習內(nèi)容及教學目標，可以確定本課的教學重點是： 圓頂形、球形等弧形結(jié)構(gòu)承受壓力的特點及其分析 四、教學難點 我校六年級的學生知識面較廣，外出旅游見得也多，但是僅限于科學知識且流于表面，對于其中的道理其實并不明白，前面學習拱形承受力的特點時亦如此。雖然旅游中看到很多拱形，但是并沒想過其中的道理。依據(jù)本校六年級的學情和教學內(nèi)容，可以確定本課的難點如下： 在生活中，尋找更多的弧形結(jié)構(gòu)的設(shè)計并分析這樣設(shè)計的道理；尋找生物體的拱形形狀，并分析對它們自身有什么重要意義。 五、教學準備 1、完整的和剖成對半的乒乓球若干個； 2、完整的和剪開的塑料瓶若干個； 3、雞蛋2個； 4、課件。 六、教學過程 （一）復習引入 拱形結(jié)構(gòu)在承載重力時有什么特點？ 【設(shè)計意圖：這是前一課所學內(nèi)容，既是對學生進行知識考查，又是為本課學習所做的必要的準備。】 （二）研究圓頂形、球形承受壓力的特點 1、找生活中的拱形（學生舉例，教師課件展示） 【設(shè)計意圖：從舉例中考察學生對于生活中拱形物體的認識，估計學生大多只停留在典型的拱形形狀上，如果這樣，則教師接下來出示的非典型的拱形形狀可以較好地引發(fā)沖突，如果有學生舉例有非典型的拱形，教師則可以通過追問的方式引發(fā)其他學生的思考?！? 2、觀察圓頂形、球形物品（課件圖片）的形狀有什么特點。 （1）它們與拱形相似嗎？ （2）用紙拱演示 【設(shè)計意圖：紙拱演示旋轉(zhuǎn)變成圓頂形、球形的過程，可以幫助學生理解對于圓頂形、球形也是拱形的這一說法?！? 3、這些物體為什么做成圓頂形，它們承受壓力的能力如何？我們用什么方法可以了解？ 【設(shè)計意圖：此問在于讓學生依據(jù)已有材料進行實驗設(shè)計，因為教師的講桌上和學生實驗課桌上已經(jīng)擺有完整的和剖成對半的乒乓球?！? 4、觀察、實驗、分析 （1）觀察剖成兩半的乒乓球，看球殼的厚薄，捏一捏乒乓球的軟硬。 （2）估計一下，把3個半個乒乓球、3個整個乒乓球扣在桌上向下壓它，能承受多大的壓力？ 【設(shè)計意圖：前面將紙拱旋轉(zhuǎn)變成圓頂形和球形幫助學生在視覺上和頭腦中形成影像，但圓頂形和球形事實上的承受力還是需要通過實驗來驗證的。此實驗為體驗式的定性實驗，不需要做精準的定量研究?！? （2）握雞蛋的實驗 【設(shè)計意圖：此演示實驗由一名到兩名學生在教師的指導下完成，既有趣又進一步驗證了球形物體的耐受力。】 5、我們還能列舉出哪些類似拱形受力特點的形狀？ 【設(shè)計意圖：此環(huán)節(jié)考察學生對于非典型拱形的辨識力，期望學生能舉出身體結(jié)構(gòu)中的例子，如頭、肩等。如果出現(xiàn)這種情況，后面“塑料瓶形狀的分析”與“尋找生物體中的拱形”的活動順序則對調(diào)，否則按序進行?！? （三）塑料瓶形狀的分析 1、談話。 看來我們周圍利用拱形增加材料強度的例子很多。（出示塑料瓶）這是生活中非常常見的塑料瓶，它的形狀設(shè)計包含了哪些科學道理？ 2、指導研究。 （1）觀察：塑料瓶上部、中部、底部是什么形狀，表面還有哪些形狀？ （2）推理：（以底部為例）塑料飲料瓶底部大多做成圓頂形，為什么？ （3）驗證：比較平底瓶與圓頂形底瓶的承受壓力能力。 （4）你從中發(fā)現(xiàn)了什么？ 3、小組自主研究其他部位的形狀。 4、匯報交流。 【設(shè)計意圖：塑料飲料瓶的研究，是設(shè)計與技術(shù)緊密聯(lián)系的一個很好的載體?！? （四）尋找生物體中的拱形 1、我們研究了人工設(shè)計的物體。我們自己身體中存在著拱形結(jié)構(gòu)嗎？ 2、觀察烏龜、貝殼、蛋殼，這些形狀對它們自身有什么意義？ 3、還有哪些生物體中存在著拱形結(jié)構(gòu)？ 【設(shè)計意圖：將人造的拱形拓展到生物體中的拱形結(jié)構(gòu)，既可以進一步體會身體結(jié)構(gòu)與功能的適應，又可以拓展學生的視野，知道仿生也是設(shè)計與技術(shù)領(lǐng)域里的一個重要方法?！? （五）小結(jié)，嘗試設(shè)計：研究了拱形之后，你有什么感想？你能嘗試設(shè)計什么的物體或者工具？ 七、板書設(shè)計 4、找拱形 圓頂形 弧形結(jié)構(gòu) 球形 【總體設(shè)計意圖：本課設(shè)計重在圍繞拱形物體進行辨識和進行體驗式實驗、受力分析，以體現(xiàn)“設(shè)計與技術(shù)”的理念。從已有的教學來看，此設(shè)計能夠在課堂較好地予以實施，當然，也并非一成不變，教師也需要根據(jù)課堂情況靈活調(diào)整?！?