小学科学三上教科版《设计和制作“过山车”》AI赋能教学设计40分钟课时

课程基本信息

课时：1 课时（40 分钟）　课型：设计制作课

教学目标

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    科学观念：通过设计和制作“过山车”，知道起点要比终点高，小球才能自己滚完全程，轨道由直线段和曲线段接成。
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    科学思维：能在纸上画出轨道路线，用实线和虚线标清交叉处的上下关系，说清为什么先画再搭。
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    探究实践：会用绳子摆出路线，会用细绳沿轨道量出总长，能照设计图搭出 2 米以上、有直有弯、小球滚得完的轨道。
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    态度责任：量出来不够 2 米就改轨道，不把绳拉直了凑数；组里分工，谁搭哪一段说清楚。

教学内容

教材定位：第三单元第 7 课，前接《运动和能量》。前六课看别人怎么运动，本课自己动手把运动做出来。

教学重点：通过设计与制作，会按“先设计、后制作”的顺序做出符合四条要求的“过山车”。

教学难点：要讲清的是，设计图不是画给老师看的作业，而是动手前把“哪一段在上、哪一段在下、接得上接不上”先定下来的地方——这是设计课最要紧的方法性知识。学生的卡点是想一步搭一步，搭到半路发现接不上、两层撞在同一个高度，只能全拆。这层必须教师点破。

学情分析

教学准备：

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    教师：塑料轨道套件 4 套、卡纸轨道套件 4 套、软尺 4 把、细绳 4 团、大图画纸 8 张、透明胶、磁性贴、投屏设备。
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    学生每组：轨道套件 1 套、软尺 1 把、细绳 1 团、图画纸 1 张、记录单 1 张。

教学过程

▍ 一、聚焦：车自己跑完全程（5 分钟）

1. 1.
     播放 AI 制作的情境动画《游乐园的过山车》：车从最高处冲下来，一路上坡下坡、绕过两个弯，从另一段轨道底下钻过去；教材第 76 页这张照片拍的就是同一处过山车。提问：车冲下来以后，还有人推它吗？（预设：没有，靠自己跑）
2. 2.
     提问：要让它一直跑下去又不掉下来，轨道得做成什么样？学生说要又高又低，还要有弯的。
3. 3.
     读教材的四条要求：轨道总长 2 米以上、有直线也有曲线、小球滚完全部轨道不脱轨、与同学合作完成。板书这四条。
4. 4.
     说清安排：这节课做不完，下节课接着测试和改。

【设计意图】四条要求就是这课的验收标准，一开课摆到黑板上，后面每一步都有对照的东西。

▍ 二、探索一：先用绳子把路线摆出来（7 分钟）

1. 1.
     说方法：每组一根长绳，在桌面或地上摆出你们想要的路线，摆完再照着搭。
2. 2.
     摆的时候按住两处：起点要明显高于终点；拐弯的地方别拐急，半径放大。
3. 3.
     提问：弯为什么不能拐急？（预设：拐急了球会甩出去）请做过的人说说他是怎么放的。
4. 4.
     巡视追问第 4 组：他们摆了三个急弯。教师让他们用手指顺着绳走一遍，看球走到哪里会飞出去。

【设计意图】摆绳子几分钟就能改一次，比直接搭省事；先让路线在桌上跑通，搭的时候心里有底。

▍ 三、探索二：把上下层画清楚（10 分钟）

1. 1.
     说方法：把摆好的路线画进设计图，标出起点和终点，写上日期。
2. 2.
     提问：纸是平的，可轨道有上下两层，交叉的地方怎么写清楚？（预设：画个箭头指一下／在旁边写个“上”）
3. 3.
     教师连续讲授：教材给的提示是用实线画上面那条、虚线画下面那条。为什么要分？因为图上不分清，搭的时候两层就会撞在同一个高度，球滚到那儿停住，你只能拆一层重来，前面搭的全白费。还有一件事：交叉口别正好落在弯头上，弯头处最难垫高，一垫就把前后两段带歪。画图花五分钟，省的是拆的时间。
4. 4.
     打开教师自制的"两层轨道"AI 模拟器，屏上是一段带交叉的轨道。拖动起点高度，再拖交叉处谁在上面，小球立刻从头跑一遍：接不上就停在缝里，两层撞在同一高度球卡住不动，起点不够高滚到半路就停。各组先在这里改三处，把改法记下来，再动笔画。
5. 5.
     各组画图，教师巡视，重点看交叉处有没有画实线虚线。
6. 6.
     提醒记录单上写清组号，图纸贴在桌边，搭的时候照着看。

【设计意图】实线与虚线是教材给的一把尺，学生只有自己画过一次，才知道图画得不清楚会让自己吃多大亏。

▍ 四、探索三：照图搭（13 分钟）

1. 1.
     分工：一人看图指挥、两人动手搭、一人管材料；先搭起点那段高的，再往低处接。
2. 2.
     巡视第 5 组：他们把起点那段搭得跟终点差不多高，球滚到一半就停住。教师让他们把起点垫高一层再试。
3. 3.
     巡视介入第 3 组：交叉处两层挤在一起，球卡在中间过不去。教师指图上那条虚线，让他们把下面那层垫高一块。
4. 4.
     巡视介入第 6 组：全是直线，好搭。教师指板书第二行，他们补了一段弯的接在末尾。
5. 5.
     提醒：球要是脱轨了，先停下来改那一段，别接着往下搭。

【设计意图】“照图搭”要真的照图，图才算数；三处现场介入是书上写不出的手感，只在学生手上才看得见。

▍ 五、研讨：对着四条要求逐条打勾（5 分钟）

1. 1.
     量总长：用细绳沿着轨道从头铺到尾，再量绳长，填进记录单。
2. 2.
     巡视纠错第 2 组：他们拿软尺从起点直接拉直到终点，量出 1 米 4。教师让他们把绳子沿轨道铺一遍重新测量，量到 2 米 3。
3. 3.
     各组报总长，教师请 AI 判读助手把六个数录进去，屏幕上立刻排成一排柱子，2 米那条横线一画，哪几组没到线一眼看得出来。不到 2 米的那组当场说要再接一段。
4. 4.
     提问：为什么不能拉直了量？学生说轨道是弯的，拉直就把绕的路丢了。
5. 5.
     教师点明：量的是小球要走的路，不是两头之间的距离；走过弯路的，只会比直线长。
6. 6.
     四条要求逐条打勾，没做上去的写下节课怎么改，连同设计图一起收。

【设计意图】打勾把要求和成品接了起来；第 2 组那一米四不抹掉，正好说明“量法错了数就错”。

板书设计

设计和制作“过山车”  四条要求：总长 2 米以上 · 有直有弯 · 球滚完全程不脱轨 · 合作完成  先画图，再动手 　交叉处：实线 = 上层　虚线 = 下层  量长度：绳子沿轨道铺一遍，再量绳长 　　　　不是两头拉直的距离