李紅汐

[摘 要]

《拱形的力量》這一教學(xué)內(nèi)容的編排，是在認(rèn)識了改變材料的厚度和形狀會增強(qiáng)抗彎曲能力的基礎(chǔ)上，提出了一種新的形狀——拱形。通過幾個體驗(yàn)和實(shí)驗(yàn)活動，讓學(xué)生了解拱形的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，引領(lǐng)學(xué)生經(jīng)歷觀察—探索—總結(jié)改進(jìn)—再觀察—再探索的科學(xué)探究過程，找到拱形承受巨大壓力的原因，認(rèn)識拱形受力的特點(diǎn)。同時感受到生活中的許多小事物蘊(yùn)含著大道理，科學(xué)技術(shù)與我們的生活緊密相關(guān)。

[關(guān)鍵詞]

拱形；教學(xué)設(shè)計；主動探究

一、教學(xué)內(nèi)容

義務(wù)教育課程標(biāo)準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)教科書，小學(xué)科學(xué)教科版六年級上冊第二單元“形狀與結(jié)構(gòu)”第三課《拱形的力量》。

二、設(shè)計理念

《小學(xué)科學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)》指出：小學(xué)科學(xué)課程是以培養(yǎng)科學(xué)素養(yǎng)為宗旨的科學(xué)啟蒙課程。著力于培養(yǎng)學(xué)生對科學(xué)的興趣和求知欲，引領(lǐng)他們學(xué)習(xí)與周圍世界有關(guān)的科學(xué)知識，幫助他們體驗(yàn)科學(xué)活動的過程和方法，使他們了解科學(xué)、技術(shù)與社會的關(guān)系，樂于與人合作，與環(huán)境和諧相處，為后繼的科學(xué)學(xué)習(xí)，及其他學(xué)科的學(xué)習(xí)打下基礎(chǔ)，形成科學(xué)的認(rèn)知方式和科學(xué)的自然觀。針對這樣的理念及指導(dǎo)思想，本節(jié)課的總體設(shè)計思路是“鼓勵學(xué)生大膽猜想，引導(dǎo)學(xué)生主動探究”。

三、教材分析

《拱形的力量》這一教學(xué)內(nèi)容的編排，是在認(rèn)識了改變材料的厚度和形狀會增強(qiáng)抗彎曲能力的基礎(chǔ)上，提出了一種新的形狀——拱形。拱形結(jié)構(gòu)是一類很重要的結(jié)構(gòu)，應(yīng)用廣泛。拱形結(jié)構(gòu)有的書又叫推力結(jié)構(gòu)，它的特點(diǎn)是把受到的壓力分解成向下的壓力和向外的推力，是所有結(jié)構(gòu)中唯一產(chǎn)生外推力的結(jié)構(gòu)。研究拱形的承重特點(diǎn)更具趣味性和挑戰(zhàn)性。教材精心設(shè)計了幾個體驗(yàn)和實(shí)驗(yàn)活動，讓學(xué)生了解拱形的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，是把受到的壓力分解成向下和向外的推力，經(jīng)歷觀察—探索—總結(jié)改進(jìn)—再觀察—再探索的科學(xué)探究過程，在獲得成功的體驗(yàn)中找到拱形承受巨大壓力的原因，認(rèn)識拱形受力的特點(diǎn)。同時感受到生活中的許多小事物蘊(yùn)含著大道理，科學(xué)技術(shù)與我們的生活緊密相關(guān)。

四、學(xué)情分析

通過本單元前兩課的學(xué)習(xí)，學(xué)生對增加材料厚度和改變材料的形狀可以增加物體抗彎曲能力的探究，已經(jīng)產(chǎn)生了非常濃厚的興趣。在這樣的條件下，進(jìn)一步探究拱形，學(xué)生們的熱情會更加高漲。

五、教學(xué)目標(biāo)

在對教材的全面分析和對學(xué)生的心智和能力水平全面考慮的基礎(chǔ)上，制定了本節(jié)課的教學(xué)目標(biāo)。

（一）科學(xué)概念目標(biāo)

知道拱形受到壓力時，能把向下的力向下和向外傳遞給相鄰的部分。如果能抵住拱形的外推力，拱形就能承受更大的壓力。

（二）過程與方法目標(biāo)

經(jīng)歷“問題—假設(shè)—驗(yàn)證—證實(shí)”的科學(xué)探究過程。根據(jù)實(shí)驗(yàn)、觀察發(fā)現(xiàn)拱形受力后形狀的變化，分析出拱形受力的情況，再根據(jù)拱形受力的情況，提出增強(qiáng)拱形承重能力的方法。

（三）情感、態(tài)度、價值觀目標(biāo)

培養(yǎng)學(xué)生在與同學(xué)合作探究中不斷地思考，逐步深入地研究有關(guān)拱形問題的能力，讓學(xué)生認(rèn)識到科學(xué)實(shí)驗(yàn)的重要性，同時體驗(yàn)到科技的力量、創(chuàng)造的快樂。

六、教學(xué)重難點(diǎn)

教學(xué)重點(diǎn)：弄清拱形可以向下和向外傳遞承受的壓力，設(shè)法保持拱形的形狀，使它承受更大的壓力。

教學(xué)難點(diǎn)：分析拱形受力的情況，再根據(jù)拱形受力的情況，驗(yàn)證增強(qiáng)拱形承重能力的方法。

七、教學(xué)準(zhǔn)備（按10組計算）

教師準(zhǔn)備：演示實(shí)驗(yàn)桌1張，有刻度的墊板1張，卡紙3張（每張長20厘米、寬15厘米），木塊6條，小墊圈20個，大墊圈30個，實(shí)驗(yàn)記錄單，多媒體教學(xué)課件。

學(xué)生準(zhǔn)備：長20厘米、寬15厘米的卡紙6張，墊圈不少于30個，木塊6條，實(shí)驗(yàn)記錄單，搭建冬瓜拱材料一份。

八、教學(xué)過程

（一）創(chuàng)境激疑，激發(fā)探究

魔術(shù)激趣：教師學(xué)生共同演示拱形卡紙沒有被壓落的科學(xué)小魔術(shù)。

質(zhì)疑引題：為什么變成拱形，它的承載力量就變大了？想知道其中的秘密嗎？今天我們就一起來研究“拱形的力量”。

（設(shè)計意圖：魔術(shù)是學(xué)生很喜歡的游戲，利用學(xué)生感興趣的方式引入新的探究活動，抓住了小學(xué)生的好奇心，把他們的注意力很快吸引到課堂上。激發(fā)學(xué)生探究的熱情）

（二）科學(xué)思考，主動探究

實(shí)驗(yàn)一：做一個紙拱，探究它能承受多大的重量。

第一步，做紙拱，認(rèn)識紙拱的結(jié)構(gòu)。

學(xué)生在教師的演示講解下學(xué)做一個紙拱。

認(rèn)識紙拱的結(jié)構(gòu)。

拱的頂端，我們稱為拱頂。

拱的兩端與桌面接觸的地方，我們把它叫作拱足。

兩個拱足之間有一段距離，這一段距離我們稱為跨度。

學(xué)生自由認(rèn)識紙拱的結(jié)構(gòu)。

為了探究的準(zhǔn)確性，我們要借助有尺度的墊板，使紙拱的跨度保持一致。

（設(shè)計意圖：引導(dǎo)學(xué)生制作拱形，及認(rèn)識拱形結(jié)構(gòu)，把枯燥的結(jié)構(gòu)介紹融入實(shí)際操作中自主認(rèn)識，為研究做好準(zhǔn)備）

第二步，演示驗(yàn)證，探究紙拱能承受多大的重量。

跨度為10厘米的紙拱，到底能承受多大的重量呢？我們一起來驗(yàn)證。

教師演示，請同學(xué)們認(rèn)真觀察：

老師往紙拱上放了幾個墊圈？

紙拱的形狀發(fā)生了什么變化？

指名匯報：老師往紙拱上放了幾個墊圈？紙拱的形狀發(fā)生了什么變化？

“紙拱”為什么會向兩邊來伸展開呢？

認(rèn)識紙拱承重時的受力情況：墊圈的重量壓在了紙拱上，紙拱把重力傳遞到拱足上，形成了向下向外的推力。

（設(shè)計意圖：通過實(shí)驗(yàn)，讓學(xué)生觀察到拱形承重時的形狀變化，從而給學(xué)生構(gòu)建“拱形受到壓力時，能把受到的力向下向外進(jìn)行傳遞，在傳遞的過程中產(chǎn)生一種外推力”的科學(xué)概念；通過教師的演示，讓學(xué)生學(xué)會加放墊片的方法和技巧）

實(shí)驗(yàn)二：把拱足固定，探究紙拱能承載多大的重量。

第一步，猜想假設(shè)。

什么辦法使紙拱的形狀保持不變呢？

大膽猜想。

學(xué)生匯報交流，教師引導(dǎo)學(xué)生在眾多設(shè)想中，選擇一種有效方法，即不改變材料，根據(jù)拱形受壓變形產(chǎn)生外推力的現(xiàn)象，確定克服變形的方法——固定拱足，然后通過實(shí)驗(yàn)來驗(yàn)證自己的設(shè)想。

第二步，動手實(shí)驗(yàn)。

出示實(shí)驗(yàn)提示。

學(xué)生動手實(shí)驗(yàn)。

匯報實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。

交流發(fā)現(xiàn)，得出結(jié)論。

板書圖示，課件小結(jié)：如果抵住了拱形承重時產(chǎn)生的外推力，拱就能承受更大的壓力。

（設(shè)計意圖：通過使拱形承受更大的壓力這一挑戰(zhàn)，激發(fā)興趣，讓學(xué)生在探究實(shí)驗(yàn)的過程中掌握“如果抵住了外推力，拱就能承受更大的壓力”這一科學(xué)概念）

實(shí)驗(yàn)三：自主設(shè)計方案，探究使紙拱承受更大的重量。

第一步，啟發(fā)學(xué)生改進(jìn)設(shè)想，繼續(xù)使紙拱承受更大的壓力。

第二步，自主設(shè)計實(shí)驗(yàn)方案。

你有什么辦法使紙拱不容易變形，又能承受更大的重量呢？

組內(nèi)交流小組實(shí)驗(yàn)方案。

第三步，匯報交流實(shí)驗(yàn)方案。

小組匯報實(shí)驗(yàn)方案。

學(xué)生改進(jìn)設(shè)想，完善方案。

實(shí)驗(yàn)要求（課件出示：1.紙拱的跨度要保持一致。2.逐次添加木條的塊數(shù)，使之與紙拱緊密結(jié)合。3.輕放墊圈，均勻分布，最后一個不記錄。4.團(tuán)結(jié)合作，明確分工，仔細(xì)觀察，認(rèn)真記錄。）

第四步，分組實(shí)驗(yàn)。

第五步，匯報展示。

第六步，交流討論，得出結(jié)論。

第七步，板書圖示（課件小結(jié)：拱形承載重量時，能把壓力向下和向外傳遞給相鄰的部分。拱形受壓時會產(chǎn)生一個向外的推力，如果能抵住這個力，拱就能承載很大的重量。）

（設(shè)計意圖：讓學(xué)生充分動腦、動手、動口，不斷優(yōu)化自己的設(shè)計方案。通過實(shí)驗(yàn)，進(jìn)一步理解“如果抵住這個外推力的力量變大，拱的承重能力就會增強(qiáng)”這一科學(xué)道理）

（三）總結(jié)歸納，科學(xué)構(gòu)建

1.通過實(shí)驗(yàn)，我們知道了哪些拱形的秘密？

拱形承載重量時，能把壓力向下和向外傳遞給相鄰的部分。拱形受壓時會產(chǎn)生一個向下向外的推力，如果能抵住這個力，拱就能承載很大的重量。

2.聯(lián)系生活，理解科學(xué)道理。

大家知道我們在橋上看到的10t是什么意思嗎？

聯(lián)系生活，引出“極限”“限載”的概念。

（設(shè)計意圖：對實(shí)驗(yàn)進(jìn)行系統(tǒng)回顧并總結(jié)結(jié)論，使學(xué)生對科學(xué)知識經(jīng)歷一個系統(tǒng)的構(gòu)建過程，掌握更加系統(tǒng)牢固，同時聯(lián)系生活，讓學(xué)生理解拱形建筑承重的科學(xué)道理）

（四）實(shí)踐運(yùn)用，拓展延伸

實(shí)驗(yàn)四：模擬建筑師，搭冬瓜拱。

第一步，認(rèn)識趙州橋，激發(fā)興趣。

古代的建筑大師也利用拱形能承載更大重量的原理，建造了許多橋梁奇跡。（出示趙州橋圖片）

借助冬瓜做一個冬瓜拱橋。想一想，冬瓜拱橋不垮的秘密在哪里？

小組合作，動手建冬瓜拱。

在冬瓜拱上添加墊圈。

小組交流匯報：冬瓜拱承重的秘密。

板書圖示，課件小結(jié)：拱形承受重量時，能把壓力向下向外傳遞給相鄰的部分，各部分相互擠壓，結(jié)合得更加緊密。

第二步，欣賞圖片，體會我國古代勞動人民的智慧和力量，增強(qiáng)民族自豪感及體驗(yàn)科技的力量。

（設(shè)計意圖：體現(xiàn)科學(xué)課程的內(nèi)容貼近兒童生活、適應(yīng)社會發(fā)展需要，強(qiáng)調(diào)知識、能力和情感態(tài)度與價值觀的整合。課堂中學(xué)到的知識應(yīng)在實(shí)踐中加以應(yīng)用，這樣不僅使學(xué)到的知識得到鞏固，讓學(xué)生受到“理論應(yīng)用于實(shí)踐”的教育，同時了解我國古代工程技術(shù)的成就，增強(qiáng)民族自豪感。由課內(nèi)到課外的延伸，增加了學(xué)生實(shí)踐的機(jī)會，達(dá)到課已止而味猶在的目的）

（五）總結(jié)評價

科學(xué)源于生活，用于生活。只要我們仔細(xì)觀察、認(rèn)真思考，就能利用科學(xué)知識來解決許多生活中的實(shí)際問題。

九、板書設(shè)計

[參 考 文 獻(xiàn)]

[1]郁波主編.義務(wù)教育課程標(biāo)準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)教材科學(xué)教師教學(xué)用書（六年級上冊）[M].北京：教育科學(xué)出版社，2004.

[2]郁波主編.義務(wù)教育課程標(biāo)準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)教科書（六年級上冊）[M].北京：教育科學(xué)出版社，2004.

（責(zé)任編輯：劉北蘆）