教科版（2024）三年级上册（2024）7.设计和制作“过山车”教案

这是一份教科版（2024）三年级上册（2024）7.设计和制作“过山车”教案，共14页。教案主要包含了教材分析，学情分析，核心素养目标，教学重难点，教学准备，教学过程，板书设计，课堂练习等内容，欢迎下载使用。
一、教材分析
本课是教科版科学三年级上册《物体的运动》单元的第7课，也是一节典型的STEM（科学、技术、工程、数学）教育实践课。在前面的课程中，学生已经学习了物体的运动形式、运动路线以及如何比较运动快慢和认识运动物体的能量。本课则是对这些知识的综合运用，要求学生以“工程师”的身份，经历一个完整的工程设计流程——从明确任务、设计方案到动手制作。
教材通过“过山车”这一学生喜闻乐见的工程实例，将抽象的科学概念（如直线运动、曲线运动、重力势能转化为动能）与具体的工程实践紧密结合。本课的核心不在于制作一个精美的模型，而在于让学生体验“设计—制作—测试”的迭代过程。学生需要思考如何利用轨道套装，设计出一条既满足长度要求（2米以上），又包含多种运动形式（直线、曲线），还能保证小球（模拟车厢）不脱轨的轨道。
本课的教学价值在于，它超越了单纯的知识传授，着重培养学生的工程思维、系统思维和解决复杂问题的能力，为下一课“测试与改进过山车”做好了充分的铺垫。
二、学情分析
三年级学生对过山车充满好奇和向往，通过视频和图片对其外观和基本构造（轨道、支架）有一定了解。他们知道过山车有直冲、拐弯、翻滚等运动形式。然而，将这种感性的认知转化为一份可执行的设计图纸，对他们来说是巨大的挑战。
在设计层面，学生的空间想象力有限，难以在二维图纸上规划三维的轨道路线，特别是处理轨道的交叉和重叠。在制作层面，他们对轨道套装的连接、坡度的控制、曲线轨道的平滑过渡等动手操作缺乏经验，很容易出现小球脱轨、卡顿或轨道不稳固等问题。此外，小组合作中的分工与沟通也是一大考验。因此，本课的教学关键在于提供清晰的“脚手架”，如图纸绘制范例、关键操作提示和明确的小组分工建议，帮助学生在有限的时间内完成从“想法”到“作品”的转化。
三、核心素养目标
科学观念
了解工程设计的基本步骤，包括明确任务、制订方案、实施方案等。
理解过山车的轨道设计需要综合运用直线运动、曲线运动和能量转换等科学知识。
科学思维
能根据任务要求，初步规划过山车的轨道路线，体现系统思维。
能在设计过程中预判可能出现的问题（如脱轨），并提出初步解决方案。
探究实践
能小组合作，绘制出符合要求的过山车设计图。
能根据设计图，利用提供的材料动手制作过山车模型，并在制作中进行测试和调整。
态度责任
在小组合作中，乐于倾听他人意见，能承担自己的任务，共同完成项目。
体验工程设计的挑战与乐趣，培养不怕失败、勇于尝试的科学精神。
四、教学重难点
教学重点
按照工程设计的基本步骤，完成过山车的设计与制作。
教学难点
绘制包含直线、曲线及立体交叉的过山车设计图。
在制作过程中解决小球脱轨、轨道不稳固等实际问题。
五、教学准备
学生材料（每组）
塑料轨道套装（或自制卡纸轨道材料）、小球、细线、软尺、A3白纸、彩笔、学生记录单。
教师材料
多媒体课件（包含过山车视频、优秀设计图范例）、过山车模型成品或半成品。
六、教学过程
明确任务：我是小小工程师
情境导入：播放一段第一视角的过山车视频，让学生感受其刺激。提问：“这么好玩的过山车，它的轨道有什么特点？”引导学生说出有直道、有弯道、有高低起伏。
发布任务：教师揭示本课任务：“今天，我们都是小小工程师，要为游乐园设计并制作一座属于自己的过山车！”
明确要求：PPT出示任务要求，师生共同解读。
轨道总长：在2米以上（可用细线和软尺测量）。
轨道类型：必须包含直线轨道和曲线轨道。
安全指标：小球能滚完全部轨道，不能脱轨。
合作要求：小组分工，共同完成。
设计意图：通过真实情境激发兴趣，并在一开始就明确“工程指标”，让学生带着目标进入设计和制作环节。
制定方案：绘制设计蓝图
方法指导：提问：“有了想法，怎么把它告诉同伴，并保证制作时不走样呢？”引出绘制设计图的重要性。
图纸规范：教师讲解并示范设计图的绘制方法。
路线规划：可以用绳子在桌上摆出路线，再画下来；也可以直接在纸上画。
立体表达：当轨道交叉时，用实线表示上方的轨道，用虚线表示下方的轨道。
标注说明：用不同颜色的笔标出直线轨道和曲线轨道，并画出起点和终点。
分组设计：学生分组讨论，合作完成设计图的绘制。教师巡视指导，重点关注设计是否满足任务要求，特别是轨道总长和坡度变化。
方案展示：请1-2个小组上台展示设计图，全班同学根据任务要求进行“可行性评审”。
设计意图：此环节是工程思维的核心。通过规范化的图纸绘制，帮助学生将零散的想法系统化，并培养“先规划，后制作”的良好习惯。
实施方案：搭建与测试
领取材料：小组长根据设计图，领取相应的轨道套装材料。
分工制作：学生根据分工（如材料员、搭建师、测试员、记录员）开始搭建。教师强调：要严格按照设计图施工，但也可以根据实际情况进行微调。
测试与调整：在搭建过程中，要不断用小球进行测试。
问题预设：小球在弯道处脱轨怎么办？（检查轨道连接是否平滑，或增大弯道半径）；小球在半路停下怎么办？（检查起点高度是否足够，或轨道是否有凹陷）。
交流分享：在制作后期，组织“工地开放日”，让各小组互相参观，交流遇到的困难和解决办法。
设计意图：这是将“蓝图”变为“现实”的关键环节。通过动手实践和反复测试，学生能深刻体会到工程制作的复杂性和迭代性，锻炼解决问题的能力。
七、板书设计
设计和制作“过山车”
工程步骤
明确任务：长>2米，有直有曲，不脱轨
制定方案：画设计图（实线在上，虚线在下）
实施方案：分工搭建，测试调整
关键问题
脱轨 → 检查接口、弯道
停住 → 增加起点高度
八、课堂练习
填空题
在设计过山车图纸时，当轨道交叉，我们用实线表示______的轨道，用虚线表示______的轨道。
制作过山车的基本步骤是：明确任务、、。
选择题
如果小球在曲线轨道上总是脱轨，可能的原因是（ ）。
A. 起点太高
B. 弯道太急或轨道不平滑
C. 轨道太短
简答题
你们小组在设计过山车时，是如何保证小球不会在半路停下来的？
答案：
上方；下方；制定方案；实施方案
B
（示例）我们设计了足够高的起点，让小球有足够的能量跑完全程；同时，我们尽量让轨道连接平滑，减少摩擦。