李红汐

[摘 要]

《拱形的力量》这一教学内容的编排，是在认识了改变材料的厚度和形状会增强抗弯曲能力的基础上，提出了一种新的形状——拱形。通过几个体验和实验活动，让学生了解拱形的结构特点，引领学生经历观察—探索—总结改进—再观察—再探索的科学探究过程，找到拱形承受巨大压力的原因，认识拱形受力的特点。同时感受到生活中的許多小事物蕴含着大道理，科学技术与我们的生活紧密相关。

[关键词]

拱形；教学设计；主动探究

一、教学内容

义务教育课程标准实验教科书，小学科学教科版六年级上册第二单元“形状与结构”第三课《拱形的力量》。

二、设计理念

《小学科学课程标准》指出：小学科学课程是以培养科学素养为宗旨的科学启蒙课程。着力于培养学生对科学的兴趣和求知欲，引领他们学习与周围世界有关的科学知识，帮助他们体验科学活动的过程和方法，使他们了解科学、技术与社会的关系，乐于与人合作，与环境和谐相处，为后继的科学学习，及其他学科的学习打下基础，形成科学的认知方式和科学的自然观。针对这样的理念及指导思想，本节课的总体设计思路是“鼓励学生大胆猜想，引导学生主动探究”。

三、教材分析

《拱形的力量》这一教学内容的编排，是在认识了改变材料的厚度和形状会增强抗弯曲能力的基础上，提出了一种新的形状——拱形。拱形结构是一类很重要的结构，应用广泛。拱形结构有的书又叫推力结构，它的特点是把受到的压力分解成向下的压力和向外的推力，是所有结构中唯一产生外推力的结构。研究拱形的承重特点更具趣味性和挑战性。教材精心设计了几个体验和实验活动，让学生了解拱形的结构特点，是把受到的压力分解成向下和向外的推力，经历观察—探索—总结改进—再观察—再探索的科学探究过程，在获得成功的体验中找到拱形承受巨大压力的原因，认识拱形受力的特点。同时感受到生活中的许多小事物蕴含着大道理，科学技术与我们的生活紧密相关。

四、学情分析

通过本单元前两课的学习，学生对增加材料厚度和改变材料的形状可以增加物体抗弯曲能力的探究，已经产生了非常浓厚的兴趣。在这样的条件下，进一步探究拱形，学生们的热情会更加高涨。

五、教学目标

在对教材的全面分析和对学生的心智和能力水平全面考虑的基础上，制定了本节课的教学目标。

（一）科学概念目标

知道拱形受到压力时，能把向下的力向下和向外传递给相邻的部分。如果能抵住拱形的外推力，拱形就能承受更大的压力。

（二）过程与方法目标

经历“问题—假设—验证—证实”的科学探究过程。根据实验、观察发现拱形受力后形状的变化，分析出拱形受力的情况，再根据拱形受力的情况，提出增强拱形承重能力的方法。

（三）情感、态度、价值观目标

培养学生在与同学合作探究中不断地思考，逐步深入地研究有关拱形问题的能力，让学生认识到科学实验的重要性，同时体验到科技的力量、创造的快乐。

六、教学重难点

教学重点：弄清拱形可以向下和向外传递承受的压力，设法保持拱形的形状，使它承受更大的压力。

教学难点：分析拱形受力的情况，再根据拱形受力的情况，验证增强拱形承重能力的方法。

七、教学准备（按10组计算）

教师准备：演示实验桌1张，有刻度的垫板1张，卡纸3张（每张长20厘米、宽15厘米），木块6条，小垫圈20个，大垫圈30个，实验记录单，多媒体教学课件。

学生准备：长20厘米、宽15厘米的卡纸6张，垫圈不少于30个，木块6条，实验记录单，搭建冬瓜拱材料一份。

八、教学过程

（一）创境激疑，激发探究

魔术激趣：教师学生共同演示拱形卡纸没有被压落的科学小魔术。

质疑引题：为什么变成拱形，它的承载力量就变大了？想知道其中的秘密吗？今天我们就一起来研究“拱形的力量”。

（设计意图：魔术是学生很喜欢的游戏，利用学生感兴趣的方式引入新的探究活动，抓住了小学生的好奇心，把他们的注意力很快吸引到课堂上。激发学生探究的热情）

（二）科学思考，主动探究

实验一：做一个纸拱，探究它能承受多大的重量。

第一步，做纸拱，认识纸拱的结构。

学生在教师的演示讲解下学做一个纸拱。

认识纸拱的结构。

拱的顶端，我们称为拱顶。

拱的两端与桌面接触的地方，我们把它叫作拱足。

两个拱足之间有一段距离，这一段距离我们称为跨度。

学生自由认识纸拱的结构。

为了探究的准确性，我们要借助有尺度的垫板，使纸拱的跨度保持一致。

（设计意图：引导学生制作拱形，及认识拱形结构，把枯燥的结构介绍融入实际操作中自主认识，为研究做好准备）

第二步，演示验证，探究纸拱能承受多大的重量。

跨度为10厘米的纸拱，到底能承受多大的重量呢？我们一起来验证。

教师演示，请同学们认真观察：

老师往纸拱上放了几个垫圈？

纸拱的形状发生了什么变化？

指名汇报：老师往纸拱上放了几个垫圈？纸拱的形状发生了什么变化？

“纸拱”为什么会向两边来伸展开呢？

认识纸拱承重时的受力情况：垫圈的重量压在了纸拱上，纸拱把重力传递到拱足上，形成了向下向外的推力。

（设计意图：通过实验，让学生观察到拱形承重时的形状变化，从而给学生构建“拱形受到压力时，能把受到的力向下向外进行传递，在传递的过程中产生一种外推力”的科学概念；通过教师的演示，让学生学会加放垫片的方法和技巧）

实验二：把拱足固定，探究纸拱能承载多大的重量。

第一步，猜想假设。

什么办法使纸拱的形状保持不变呢？

大胆猜想。

学生汇报交流，教师引导学生在众多设想中，选择一种有效方法，即不改变材料，根据拱形受压变形产生外推力的现象，确定克服变形的方法——固定拱足，然后通过实验来验证自己的设想。

第二步，动手实验。

出示实验提示。

学生动手实验。

汇报实验数据。

交流发现，得出结论。

板书图示，课件小结：如果抵住了拱形承重时产生的外推力，拱就能承受更大的压力。

（设计意图：通过使拱形承受更大的压力这一挑战，激发兴趣，让学生在探究实验的过程中掌握“如果抵住了外推力，拱就能承受更大的压力”这一科学概念）

实验三：自主设计方案，探究使纸拱承受更大的重量。

第一步，启发学生改进设想，继续使纸拱承受更大的壓力。

第二步，自主设计实验方案。

你有什么办法使纸拱不容易变形，又能承受更大的重量呢？

组内交流小组实验方案。

第三步，汇报交流实验方案。

小组汇报实验方案。

学生改进设想，完善方案。

实验要求（课件出示：1.纸拱的跨度要保持一致。2.逐次添加木条的块数，使之与纸拱紧密结合。3.轻放垫圈，均匀分布，最后一个不记录。4.团结合作，明确分工，仔细观察，认真记录。）

第四步，分组实验。

第五步，汇报展示。

第六步，交流讨论，得出结论。

第七步，板书图示（课件小结：拱形承载重量时，能把压力向下和向外传递给相邻的部分。拱形受压时会产生一个向外的推力，如果能抵住这个力，拱就能承载很大的重量。）

（设计意图：让学生充分动脑、动手、动口，不断优化自己的设计方案。通过实验，进一步理解“如果抵住这个外推力的力量变大，拱的承重能力就会增强”这一科学道理）

（三）总结归纳，科学构建

1.通过实验，我们知道了哪些拱形的秘密？

拱形承载重量时，能把压力向下和向外传递给相邻的部分。拱形受压时会产生一个向下向外的推力，如果能抵住这个力，拱就能承载很大的重量。

2.联系生活，理解科学道理。

大家知道我们在桥上看到的10t是什么意思吗？

联系生活，引出“极限”“限载”的概念。

（设计意图：对实验进行系统回顾并总结结论，使学生对科学知识经历一个系统的构建过程，掌握更加系统牢固，同时联系生活，让学生理解拱形建筑承重的科学道理）

（四）实践运用，拓展延伸

实验四：模拟建筑师，搭冬瓜拱。

第一步，认识赵州桥，激发兴趣。

古代的建筑大师也利用拱形能承载更大重量的原理，建造了许多桥梁奇迹。（出示赵州桥图片）

借助冬瓜做一个冬瓜拱桥。想一想，冬瓜拱桥不垮的秘密在哪里？

小组合作，动手建冬瓜拱。

在冬瓜拱上添加垫圈。

小组交流汇报：冬瓜拱承重的秘密。

板书图示，课件小结：拱形承受重量时，能把压力向下向外传递给相邻的部分，各部分相互挤压，结合得更加紧密。

第二步，欣赏图片，体会我国古代劳动人民的智慧和力量，增强民族自豪感及体验科技的力量。

（设计意图：体现科学课程的内容贴近儿童生活、适应社会发展需要，强调知识、能力和情感态度与价值观的整合。课堂中学到的知识应在实践中加以应用，这样不仅使学到的知识得到巩固，让学生受到“理论应用于实践”的教育，同时了解我国古代工程技术的成就，增强民族自豪感。由课内到课外的延伸，增加了学生实践的机会，达到课已止而味犹在的目的）

（五）总结评价

科学源于生活，用于生活。只要我们仔细观察、认真思考，就能利用科学知识来解决许多生活中的实际问题。

九、板书设计

[参 考 文 献]

[1]郁波主编.义务教育课程标准实验教材科学教师教学用书（六年级上册）[M].北京：教育科学出版社，2004.

[2]郁波主编.义务教育课程标准实验教科书（六年级上册）[M].北京：教育科学出版社，2004.

（责任编辑：刘北芦）