参与人员

顾晓仙、王辅强、黄静飞

主 讲

顾晓仙

课 题

《蛋壳与薄壳结构》

年 级

五年级

教学预案

备课研讨

【教材分析】

本课从关注蛋壳的结构特征到认识与之相似的拱形结构，并通过探究拱形结构的精妙之处，了解拱形结构在仿生学在建筑物上的应用，本课内容由四部分组成。

第一部分，研究鸡蛋壳的形状特点。这里包括两个活动，一是指导学生观察并描述蛋壳的特点，激发他们的学习兴趣； 二是探究蛋壳的独特之处，通过试着握碎鸡蛋、戳破蛋壳、用蛋壳承载重物，发现蛋壳承受力的形状优势。

第二部分，观察比较蛋壳和拱形的外形，并通过测试拱形结构的承重能力，发现拱形和蛋壳都具有承受力大的特点。

第三部分，认识拱形建筑和建筑物上的拱形结构，引导学生关注生活中这类仿生物体的应用，进一步夯实对拱形优势的理解。

【教学目标】

科学知识：

1．知道蛋壳的特点。

2．认识拱形和蛋壳都具有承受力大的特点。

3.了解拱形结构在仿生学在建筑物上的应用。

科学探究：

1．能基于所学知识，在事物观察后提出可探究的科学问题。

2．尝试用握、戳等方式破坏蛋壳，直观感受蛋壳的稳固。

3．通过对比蛋壳和拱形，探究两者之间的关系。

科学态度：

1．在进行合作时，愿意沟通交流，综合考虑小组各成员的意见，形成集体的观点。

科学、技术、社会与环境：

1．了解人类的好奇和社会的需求是科学技术发展的动力，技术的发展和应用影响着社会发展。

【教学重点】

探究蛋壳和拱形的承重能力。

【教学难点】

探究拱形的承重能力。

【教学准备】

教师材料：课件和视频

学生材料：完好的鸡蛋，蛋壳，平板，纸张，重物。

【教学时间】

1课时

【教学过程设计】

一、导入

1．师：请同学们观看这张图片，这是什么？

生：一盒鸡蛋。

2．师：为什么超市出售的鸡蛋总是用塑料或者纸盒包裹的严严实实?

生：因为鸡蛋是“易碎品”,纸盒可以避免鸡蛋破碎。

3．师：是的，蛋壳的确易碎，但你可别小看这一枚枚“易碎”的蛋壳，它在建筑业上为人们做出了巨大的贡献！

揭示课题：这节课让我们一起探寻蛋壳的奥秘吧——《蛋壳与拱形建筑》。

二、探究蛋壳的结构

（一）观察并描述蛋壳的特点

1．师：你仔细观察过鸡蛋吗？接下来请以四人小组为单位观察鸡蛋壳（“完整的”和“打破的”），它是什么形状？有什么特点？

生：完整的蛋壳是球形的、肉粉色、表面较为光滑。

生：打碎的蛋壳从侧面观察，看起来很薄，并且用手轻轻一掰就碎了……

生：敲击桌子边缘，蛋壳就开裂了。

2．小结：通过刚刚的观察，我们不难发现鸡蛋的形状是椭球形的；且蛋壳很薄；用手掰或者敲击坚固的物体时容易碎。（板书：鸡蛋，椭球形，薄，敲和掰的时候易碎）

（二）探究蛋壳结构的精妙

1．师：我们知道母鸡孵蛋时，整个身子都压在蛋上。为什么母鸡不会害怕自身重量压碎鸡蛋呢？

2．师：这样薄薄的蛋壳，结构上究竟有什么精妙之处？接下来通过三个小实验一探究竟：

【实验一】

3．师：用手紧紧握住蛋壳，蛋壳这么薄，能禁得住这样的挤压吗？蛋壳会碎吗？要注意：握鸡蛋时，要均匀用力握，不能掐、磕。）

（学生以小组为单位体验握鸡蛋实验）

生：我紧紧握住鸡蛋，但是蛋壳居然没有碎！

小结：刚刚同学们尝试从外面施加均匀的握力，鸡蛋没有碎。

【实验二】

1．师：如果多几个鸡蛋，是否能承受更大的压力呢？

2．师：接下来我们测试四枚鸡蛋的承重能力。我们可以怎样进行测试？

生：可以把四枚鸡蛋立起来，在上面放上重物，观察它是否能够承受压力。

3．师：是的，我们可以将四枚鸡蛋放在塑料瓶盖上，上面盖上同样的瓶盖；放上一块平板，在平板上放重物（书），测试四枚鸡蛋能够支撑多重的物体（书本）。

4．师：你认为这个实验要注意什么？

生：书本要轻轻放，要居中放不能倾斜一侧。

生：要慢慢放，每放一本要观察鸡蛋是否有开裂的痕迹。

（四人小组为单位，开展实验，时间控制在5分钟）

5．师：你有什么发现？

生：我们小组的承受了十五本书的重量，但是蛋壳还没有任何要裂开的预兆，可能还能承受更多重量。

6．师：这个实验现象，说明了什么？

生：说明蛋壳能承受较大的压力。

7．小结：鸡蛋壳在承受均匀的外力时，能承受很大的压力。

【实验三】

1．师：同学们，请看这幅图，小鸡在做什么？

生：小鸡在孵化，它正用尖尖的嘴啄破蛋壳！

2．师：蛋壳能承受很大的外力，但是为什么弱小的雏鸡只需要用小嘴轻轻啄几下就能摆脱天然的“牢笼”？

生：可能从里面用力和从外面用力是不一样的。

3．师：接下来我们用笔尖来模拟一下小鸡啄蛋壳的过程吧。每组准备两只尖头铅笔，将铅笔笔尖悬空相同高度，分别坠落在蛋壳外侧和内侧同一位置，哪种情况蛋壳不容易被戳破？要注意：半个蛋壳的断裂面要尽可能地平整一些且不能有裂纹哦。

生：笔尖落在蛋壳内侧（凹面）时，蛋壳裂开了被戳破了。但是笔尖落在蛋壳外侧（凸面）时，蛋壳没有碎、没有破。

4．师：这个实验说明了什么？

生：说明鸡蛋壳能承受较大的外力，但却很承受从内部施加的压力。

三、了解拱形结构

1．师：蛋壳为什么有如此大的承受能力？和它的结构是否有关系？

生：可能是因为蛋壳的形状是拱形的。

2．师：蛋壳每个部分都是拱形吗？如果我们把蛋壳切碎，碎蛋壳是不是拱形呢？

生：蛋壳两端拱形弧度比较大，其他地方也是拱形，但是弧度不大。

3．师：我们怎样判断蛋壳每个部分都是拱形结构？

生：我们可以把蛋壳切碎，用尺子和碎蛋壳碎片作比较，就可以判断蛋壳的各个部分是否都是拱形的。

（学生利用尺子和碎蛋壳进行比较）

4．小结：通过将蛋壳碎片和尺子作比较，我们能发现整个蛋壳都是拱形结构，拱形结构有什么特点？我们通过下面这个实验来验证一下。

【实验四：拱形承重】

1．师：用两张 A4 卡纸分别做成平桥和拱桥的桥面，在桥面上放置重物，比较两者的承重能力。你有什么发现？

生：重物放上平桥，平桥很快就塌陷了，而拱形能承受更多重物，说明拱形结构能承受更大的力。

2．小结：拱形结构有和蛋壳相同的特征：坚固、能承重。

3．讨论：为什么拱形结构具有坚固、能承重的特性呢？

4．总结：拱形受压时会把这个力传给相邻的部分抵住拱足散发的力就可以承受更大的压力，所以拱形所能承受的力量更重。

四、生活中拱形结构的应用

1．出示图片：国家大剧院、台北小巨蛋、东京巨蛋、欧洲广场建筑、意大利悉尼歌剧院

2．师：请你找出图片中的拱形结构。

3．师：请同学上台在白板上画出你找到的拱形结构。

4．师：你还见过哪些拱形建筑或建筑物上的拱形结构？

生：拱门、电灯泡……

【知识加油站】

电灯泡：一个直径十厘米的灯泡两面可承受一个成人重量的压力。

无梁殿：南京紫金山下灵谷寺景区内有一座国内现存最大的无梁殿。它建于明朝，整座建筑全部用砖垒砌，没有木梁、木柱，全殿用砖石砌成大大小小的拱券结构，其中正殿东西向并列成三个拱券，中间的拱券跨度达11.5米，高14 米，两侧的拱券稍小，跨度为 5 米，高 7.4 米。全国各地的无梁殿的结构和建筑原理都与此相似。                   

 出示一幅常见的“盒装鸡蛋”图，调动学生的生活经验，回顾鸡蛋“易碎”的特点，将与后续发现蛋壳具有承受力强的特点产生认知冲突，从而加深印象。

引导学生观察蛋壳的特点，主要是关注它的形状，初步感知鸡蛋壳的形状是椭球形的。

 通过两个实验探究蛋壳的独特之处，试着握碎鸡蛋、戳破蛋壳、用蛋壳承载重物，发现蛋壳承受力的形状优势。

 从蛋壳到拱形，就是从蛋壳的构造过渡到对拱形结构的认识，这是本课探究过程的转折点，也是引导学生对又一对仿生事例的研究。观察比较蛋壳和拱形的外形，并通过测试拱形结构的承重能力，发现拱形和蛋壳都具有承受力大的特点。

更多地了解拱形结构，需要去发现生活中的拱形建筑，这是对所学知识的一次应用和复习，同时可以扩充学生的认知面。引导学生关注生活中这类仿生物体的应用，进一步夯实对拱形优势的理解。