2 巧妙的结构教案（名师）

小学科学教案《巧妙的结构》教学设计示范

教材分析

《巧妙的结构》是冀人版小学科学六年级下册第一个单元“风格各异的建筑”中的第二课。本课在观察、认识常见建筑物的形状和结构的基础上，围绕着探究典型物体的结构与力的关系，按照“提出问题、猜想、设计实验、实验观察、得出结论”的顺序，引导学生推理出建筑物的结构与承受力之间的巧妙关系。也使学生对自然界的奇美结构与仿生建筑有初步了解并产生兴趣。

教学目标

1.能提出对古老建筑物长期存在原因的猜想。

2.能通过实验得出什么样的物体结构承受力大。

3.能从结构的角度分析建筑物稳固的原因。

4．能分析出各种建筑结构与哪些自然结构有相似之处。

5．能对仿生建筑产生兴趣并大胆设计。

教学重难点

探究结构与力之间的关系。

教学材料

教师准备：1.演示教具：CAI课件（结构不同的世界著名古建筑图片、自然界中的奇美结构图片、仿生建筑图片等）；对比实验演示模型（三角形、四边形）。

2.分组材料：学生实验“指导卡”；实验记录单；卡纸、A4白纸、长短小棒、橡皮筋、新华字典、双面胶、等大木块、鸡蛋、磁力棒，橡皮泥、剪刀、硬币等。

学生准备：1.搜集有关世界著名古建筑的资料，了解它们的结构特点；

2.调查自己熟悉的城市有哪些仿生建筑。

教学过程

一、情境导入，提出问题

师：同学们，在我们河北的赵县有座非常著名建筑，谁知道是什么？

生：“赵州桥！”（教师适时地将师生同游

“赵州桥”的照片出示在大屏幕上。）

师：是的，前几天春游我们正是“赏梨花，游古桥”呢！那么，关于赵州桥你们了解到了什么？

生1：赵州桥是拱形桥，整个桥没有一个桥墩；

生2：赵州桥上除了有一个大拱，两边还有各两个小拱；

生3：赵州桥是现存全世界最古老的石拱桥，它已经有一千四、五百年的历史了。

评：从学生身边熟悉的事物入手，可以诱发学生对生活经验的回忆，容易激发学生学习的兴趣。

师：世界上还有许多建筑和赵州桥一样经历了千百年的风雨侵蚀而保存至今。大家看，这些建筑你们认识吗？它们各是什么样的结构？

（此时出示如：长城、泰姬陵、金字塔、雅典神庙、埃菲尔铁塔、悉尼歌剧院等世界著名建筑的图片，师生互动说出建筑物的名称和结构）

师：这些建筑物都在人类历史上存在了相当长的时间了，经受过常年的风吹，水冲、地震、雷击等力的作用都没有倒塌，这说明它们都很稳固，很结实。

师：想一想，为什么这些建筑物会长久稳固的存在呢？

学生讨论后进行交流。

生：①我们认为是与建筑的材料有关，比如：金字塔，它是用巨石建的，所以很结实。

②我不同意你的意见，狮身人面像也是巨石建造的，它就不完整了，所以我认为和建筑物的外形有关。

③我看过的资料上说狮身人面像是被拿破仑命人用炮轰坏的，所以我认为建筑物是不是稳固与人类是否破坏有关。

④可是万里长城就是用于战争的，它保存的就很好，我认为和建筑物的结构特点有关系。

⑤我同意他的观点，金字塔是个三棱锥结构的，各个面都是三角形，在数学课上老师说过，三角形最稳定。因此，我认为金字塔得有的结构是它稳固的原因。

⑥我也同意他们的意见，埃菲尔铁塔是框架结构的建筑，每个框架内部都包含着一个三角形，我猜这是它稳固的原因。

……

师：分析的很有道理，每座建筑物所特有的结构可能就是它们长久保存下来的主要原因。这节课我们就来研究——建筑物体结构与受力的大小有什么关系。

评：科学探究始于问题，问题的提出基于一定的科学事实。王老师在教学中首先出示一组古老的建筑物的图片，让学生感知建筑物的古老和它们的特殊结构；接着引导学生思考使这些古老建筑长期存在的原因是什么？在学生相互质疑过程中形成本课要研究的问题。该问题的形成是在学生分析思考，判断推测的过程中形成的，而不是老师强加给学生的。

师：虽然在课堂上无法实现对建筑物本身的研究，但可以组装具有典型结构的物体用于本节课的研究。请大家结合建筑物的结构推测一下：什么结构的物体，可能承受力比较大？

生：（分析并讨论）拱形结构、框架结构（三角形）、柱体结构、棱状结构，薄壳结构的物体可能承受力比较大。

师：这些结构的物体与承受力之间的关系，真的如大家推侧的这样吗？（大屏幕出示以下“探究问题”）

①拱形结构

②框架结构

③薄壳结构

的物体承受力大？

④柱形结构

⑤棱状结构

二、小组合作，自主探究

1．选择题目，制定方案。

师：请各小组根据兴趣和能力，选择上面的1～2个探究题目，开始设计本组的实验方案。

注意在研究此类问题时，一般要采用“对比实验”的方法。比如，我们要研究“三角形的物体是否稳固？就要组装一个三角形结构的模型，还要组装一个非三角形结构的模型，如四边形的，并对两个模型施加一定的外力看它们是否发生变化。（此时出示三角形和四边形的实物模型各一个，并演示。）请大家做实验时以这样的思路来设计本组的实验。

评：为了体现教材内容的多样性和实验的开放性，教材设计了5个实验内容。王老师并没要求各小组都将5个实验内容完成，而是让他们选择1～2个探究题目，这样较好地体现了教材的设计意图，体现了以学生为主体，面向全体学生的课程理念。设计实验可以让学生明确实验的原理、目的和要求，可以培养学生运用知识解决实际问题的能力和创新思维能力。在学生设计实验之前，王老师告诉学生要采取对比实验的方法，并通过例子加以说明。这种思路指导十分必要。

（大屏幕出示设计方案表）

学生在小组中讨论并完成实验方案。

生：讨论并填写实验方案。

2.交流设计，取长补短。

师：让我们来交流一下大家的实验方案吧，请同学注意听其他组的设计是否科学、可行。有什么优点和不足。研究问题

实验方案

（可以用文字或图形记录）

所需材料

生：汇报，自评，互评。

3.修改设计，大胆实验。

师：看来我们的设计方案还要做些调整。大家请看，老师特意为研究不同结构的小组，准备了不同的“小小指导卡”：正面是对关于每种结构的研究问题；中间是实验提示；背面是实验记录单和温馨小贴士。如果遇到设计或实验困难可以来向它求助。老师还准备了丰富的实验材料，各小组可以根据自己的需要来选取。因为课堂时间有限，请同学们根据本组的完成速度选择一个或两个实验，或是在完成本组实验后观摩其他组的实验过程。

好，开始修改方案并实验吧。

（例如：探究框架结构）

正面：

背面：温馨

研究结构

小贴士

实验材料

实验记录

“在捆扎时，你们可实验发现

收获

互相帮助呀！”

1．你能捆扎出哪些形状？这些形状哪种更稳

固？

2．你能想出几种方法使捆成的四边形变稳固？

哪种方法最省材料？（如有困难请看“指导卡”）

3．请你试着捆扎立体图形。哪种更稳固？

中间夹层：（学生指导卡）

一定要

怎样捆扎最稳固

一、实验材料

小木棍（或铅笔）、橡皮筋

二、实验步骤

1.用橡皮筋捆扎三角形和四边形哪个更稳固？

2.你能使捆扎得四边形更稳固吗？

3.你能试着捆扎稳定的立体图形吗？

4.你们组装的图形，哪种更稳定？

评：从上面教学环节可以看出，学生设计实验方案的过程，是在教师指导下小组合作完成的，是在交流评价中修改完善形成的。这说明实验方案的形成是学生自己建构的。

生：动手动脑，合作探究，及时向“指导卡”求助。分析现象，改进模型，反复验证，得出结论，填写记录。

（四）展示成果，得出结论

师：刚才的实验过程大家都很投入，我发现每个组的设计和选材各具特色，哪个组愿意说说实验中的发现和收获。

生：（展示模型或演示实验）

1.拱形结构——用两张卡纸搭拱桥与平桥能放硬币的个数，对比出拱形结构的物体承受力较大；

2. 框架结构——将小木棍（或铅笔）用橡皮筋捆扎，对比出三角形及三角体承受力较大，进而推理出框架结构的物体承受力大；

3. 框架结构——利用磁力棒玩具组合三角形、四边形及三棱锥等模型，对比出框架结构的物体承受力较大；

4.薄壳结构——利用手握鸡蛋及用铅笔尖投蛋壳游戏，亲身体验，感受到了薄壳结构的物体超乎想象的承受力；

5.立柱结构——用卡纸卷直筒，将纸筒倒放或立放，体验其中的巨大不同承受力；

6.立柱结构——用卡纸卷出三角、圆柱、四边三种空心立柱比较不同承受力；

7.棱状结构——用大小形同的纸折成“L”“N”“M”状，在折数增加的同时，观察其承受力的变化；

……

进而得出实验结论（出示）

①拱形结构

②框架结构

③薄壳结构

的物体承受力大. ④柱形结构

⑤棱状结构

……

师：（此时再次出示世界著名建筑组图）现在大家是不是已经明白这些建筑物为什么经受常年的风吹，水冲、地震、雷击等力的作用而都没有倒塌的原因了吧。

生领悟：是因为这些建筑物独特的、巧妙的结构。

师：板书课题，“巧妙的结构”。

三、感悟自然，启发创新

师：自然界中许许多多的物体结构非常巧妙，我们一起来欣赏吧。

（配合优美音乐播放精美图片，讲解自然物体结构和功能的巧妙与奇美。）

生：（不时发出惊叹和赞美声）。

师：人类正是受生物结构的启发设计出了精美绝伦的仿生建筑，请你观察下面的建筑，猜一猜是根据什么物体的结构设计的？

（出示世界著名仿生建筑的精美图片并启发学生思考）

生：（争相猜测、抢答）。

1．墨西哥蜂巢大厦—蜂巢；

2. 圣家族大教堂—玉米；

3．台北101大楼—竹子；

4. 北京奥运国家体育场—鸟巢；

5. 日本东京的代代木体育馆—海螺；

……

师：除了刚刚看到的，你们还知道哪些仿生建筑？

生：北京的中国国家剧院像鸡蛋、石家庄艺术中心象贝壳、河北平山县巨龟苑、日本鱼餐厅、罗马小体育馆像葵花，等等。

师：如果你对仿生建筑感兴趣，课下可以根据一个物体的结构设计一座有特色的建筑

。在设计中如果有问题，可以随时找老师交流。课后反思

本课的教学中，我利用多种教学手段，力求让学生在探究活动中获得思维的锻炼，如：有效运用CAI课件向学生展示各种各样的建筑与自然结构；启发学生大胆猜测，进而自主提出探究问题；利用多种材料为不同兴趣的学生创设自由发挥的空间；自制“小小指导卡”，弥补学生的认知差异并增加了探究趣味性等。

在这一课中我重点着力培养学生的思维能力与合作意识。在轻松活跃的教学氛围中，学生是快乐的，他们的智慧在合作、交流、实践中得以升华。