杜道都

項目分析

本次活動貫徹設(shè)計思維的理念，將復(fù)雜的設(shè)計問題解構(gòu)成學(xué)生易懂的幾個步驟，用模型迭代設(shè)計法將學(xué)生在整個學(xué)習(xí)過程中的創(chuàng)新性想法具象化，并在迭代升級過程中充分發(fā)揮學(xué)生的創(chuàng)造力和想象力。鼓勵學(xué)生積極交流和討論，增強表達(dá)能力和分析能力；引導(dǎo)學(xué)生通過實驗探究提升發(fā)現(xiàn)問題和解決問題的能力；引領(lǐng)學(xué)生在關(guān)注科技發(fā)展中收獲新知識、新思想，領(lǐng)略科學(xué)家風(fēng)范、感悟科學(xué)家精神。

項目適用年級

本項目適用于小學(xué)5 年級以上學(xué)段，適用于課堂或課外活動等場景。

項目實施

階段 1：認(rèn)識帆船

以悉尼歌劇院等帆船形象建筑為導(dǎo)入，引出“帆船”話題，學(xué)生通過閱讀資料了解中國四大名船，小組討論歸納帆船的結(jié)構(gòu)和動力來源，以此引起學(xué)生的好奇心，激發(fā)學(xué)生的探索欲望，引導(dǎo)學(xué)生自主探究帆船的結(jié)構(gòu)、功能、動力系統(tǒng)。體驗展品“衛(wèi)溫訪臺”感知風(fēng)對帆船航行的影響，再通過模擬實驗，觀察蠟燭產(chǎn)生熱空氣讓風(fēng)輪轉(zhuǎn)動起來，結(jié)合生活實例歸納風(fēng)形成的原因。引導(dǎo)學(xué)生探索孔明燈升空的奧秘，思考利用熱風(fēng)推動帆船前進(jìn)的可能性。

階段 2：熱風(fēng)帆船的設(shè)計與制作

通過設(shè)計研討會和展品體驗完成前期調(diào)研， 組織學(xué)生對熱風(fēng)帆船構(gòu)造、作用及設(shè)計進(jìn)行頭腦風(fēng)暴。教師指導(dǎo)學(xué)生解構(gòu)帆船模型并繪制平面設(shè)計圖，讓學(xué)生深入理解平面圖與立體模型的轉(zhuǎn)化關(guān)系，鼓勵學(xué)生自主完成設(shè)計方案和模型。通過視頻并按照圖紙裁剪實物，利用“下、側(cè)、翻、調(diào)”四步法彎折出帆和舵，指導(dǎo)學(xué)生完成帆船制作，進(jìn)行3輪競速賽。以賽代評完成帆船的調(diào)試和評估，觀察實驗現(xiàn)象，對比分析結(jié)構(gòu)對帆船行進(jìn)的影響，為探究改進(jìn)帆船提供研究方向。

階段 3：探究帆船前行方向與速度的影響因素

通過比賽中帆船的實際試航，發(fā)現(xiàn)帆船設(shè)計缺陷并針對缺陷提出假設(shè)，設(shè)計實驗方案，分析實驗結(jié)果，探究帆的大小、角度與帆船前進(jìn)速度的關(guān)系。根據(jù)實驗結(jié)果驗證假設(shè)，改進(jìn)帆船結(jié)構(gòu)并調(diào)整實驗方案，反復(fù)測試帆船性能，優(yōu)化設(shè)計。通過一系列探究過程，培養(yǎng)學(xué)生推測、設(shè)計與驗證，以及改進(jìn)設(shè)計方案等能力，發(fā)展科學(xué)思維，體驗技術(shù)研發(fā)過程。最后，學(xué)習(xí)“蛟龍?zhí)枴笨傇O(shè)計師徐芑南的故事，體會科技工作者研發(fā)之路的艱辛，感悟科學(xué)家精神。同時，組織學(xué)生分享設(shè)計過程中的所學(xué)所得，啟迪學(xué)生延伸思考成為一名工程設(shè)計師需要具備的素養(yǎng)。

階段 4： 新材料、新技術(shù)、新設(shè)計

材料是人類社會發(fā)展的物質(zhì)基礎(chǔ)，也是人類社會文明的重要標(biāo)志，學(xué)生通過閱讀“材料時代”文本（摘自《迷人的材料》），了解帆船發(fā)展歷程中出現(xiàn)的新技術(shù)與新材料，理解材料對人類文明進(jìn)步的重大意義：文明時代就是材料時代。然后通過視頻了解3D 打印技術(shù)，利用韋恩圖比較3D 打印技術(shù)與傳統(tǒng)制作技術(shù)的區(qū)別，學(xué)會3D 建模設(shè)計并制作帆船模型，體驗增材制造技術(shù)帶來的新變革，從而實現(xiàn)從帆船的角度領(lǐng)悟工業(yè)設(shè)計的核心是對材料與技術(shù)的認(rèn)知、改造和創(chuàng)新。