《設計制作隔熱杯墊》教學片段與分析

馬寧 張娟

摘要《設計制作隔熱杯墊》是冀人版科學五年級上冊“熱傳遞”單元第19課應用與拓展環節的一個創新實踐活動，屬于工程與技術領域的內容。本課以工程實踐為主線，引領學生經歷“任務一調研一設計一制作一測試一展示一改進”等工程實踐的過程。首先從實際需要出發提出活動任務，明確完成任務需要解決的主要問題，圍繞問題通過調研，收集信息，設計制作方案，然后選擇材料和工具制作隔熱杯墊，通過測試，檢驗隔熱效果，最后通過展示與改進，完成制作任務。

關鍵詞工程實踐;實驗創新;設計制作;隔熱杯墊

中圖分類號：G424文獻標識碼：ADOI：10.16400/j.cnki.kjdk.2021.36.021

Teaching Clips and Analysis of Designing and Making Heat Insulation Coasters

MA Ning，ZHANG Juan

（Hebei Shijiazhuang Changzheng Street Primary School，Shijiazhuang，Hebei 050021）

Abstract：Designing and making thermal insulation coasters is an innovative practical activity in the application and expansion of Lesson 19 of "heat transfer" unit in Volume 1，grade 5 of Hebei People Education edition science，which belongs to the field of engineering and technology. Taking engineering practice as the main line，this course leads students to experience the process of engineering practice such as "task - Research - Design - production - Test - display - improvement". Firstly，put forward the activity task from the actual needs，clarify the main problems to be solved to complete the task，focus on the problems，collect information，design the production scheme，then select materials and tools to make thermal insulation coasters，test the thermal insulation effect，and finally complete the production task through display and improvement.

Keywords：engineering practice;experimental innovation;designing and making;insulated coaster

1教學分析

《設計制作隔熱杯墊》是冀人版科學五年級上冊“熱傳遞”單元其中一課“應用與拓展”環節的創新實踐活動，屬于工程與技術領域的內容。本課是學生學習了“熱傳遞”的內容之后，為培養學生綜合利用已學知識解決實際問題的能力而設計的，體現了科學與技術、工程、藝術、數學的整合。

本課以工程實踐為主線，引領學生經歷“任務—調研—設計—制作—測試—展示—改進”等工程實踐的過程。首先從實際需要出發提出活動任務，明確完成任務需要解決的主要問題，圍繞問題通過調研，收集信息，設計制作方案，然后選擇材料和工具制作隔熱杯墊，通過測試，檢驗隔熱效果，最后通過展示與改進，完成制作任務。

對于五年級的學生來說，他們已經經歷過完整的項目探究流程，對于任務的實施步驟并不陌生，而且學生已經了解了熱的良導體和不良導體的特性。但是如何發散地構思杯墊的各個組成部分，進行組合并形成最終作品對于他們來說是有難度的，因此如何啟發學生想出多種制作方案是本節課的難點。

基于以上分析，我確定了如下教學目標：能說出杯墊的種類和結構;能說出制作隔熱杯墊的材料和工具;能說出制作和測試隔熱杯墊的方法;能根據任務明確需要解決的主要問題;能根據設計方案進行作品的制作和測試。

2創設情境，明確任務

師：上課前我們先來看一段視頻，大家仔細觀察，視頻里學生的做法有不恰當的地方嗎？

（播放視頻：廚房里，燃氣灶上水壺里的水開了，一個學生把燃氣灶關閉后，直接把水壺放在了木桌子上。）

生：我覺得他直接把水壺放在桌子上，會把桌子燙壞，這個做法是錯誤的。

師：你在生活中遇見過類似的情況嗎？

生：我爸爸喜歡喝茶，剛沏好的茶特別燙，他經常把茶杯直接放在桌子上，時間長了桌子上就燙出了印子。

師：那么我們該如何避免熱的物體對桌面產生損壞呢？

生：我覺得可以墊上杯墊隔熱。

師：看來大家都是生活中的有心人。今天我們就一起來制作一個杯墊防止桌面被燙壞。

設計意圖：本環節從學生已有知識經驗出發，通過桌子被燙壞這一真實的生活情景，激發了學生探究的興趣和欲望。教師通過播放視頻喚起學生對生活的回憶，讓學生以飽滿愉快的情緒進入學習，從而明確本節課的任務——設計制作隔熱杯墊。

3設計構思，組合模型

師：課前大家圍繞制作杯墊的兩個主要問題進行了調研，分別是：制作杯墊的材料是什么？杯墊的結構是什么？現在請大家分組來匯報調研報告。

生：通過調研，我們發現：杯墊的材料有布的、塑料的和橡膠的，我們觀察的杯墊結構都是整體的。

生：通過調研，我們發現：杯墊的材料有竹子的、木的，這些杯墊都是由許多的小塊通過玻璃絲連接在一起的。

師：同學們調研得非常認真，哪位同學能總結一下杯墊的材料有什么共同點，結構有什么特點？

生：我發現布、塑料、橡膠、竹子和木材這些制作杯墊的材料都是熱的不良導體，杯墊的結構有的是一個整體，有的是拼裝的。

師：你總結得非常準確。其實生活中有很多廢舊物品都是熱的不良導體，而且很環保，在制作隔熱杯墊的時候我們可以優先選擇這些材料。

現在請同學們說一說，我們制作隔熱杯墊需要考慮哪些問題？可以選擇什么材料制作隔熱杯墊？

生：我認為需要考慮隔熱杯墊的形狀是什么樣的。

生：我認為需要考慮隔熱杯墊的層數是幾層。

生：我認為需要考慮隔熱杯墊連接方法是怎樣的。

師：集體的力量是強大的，剛才我們一起找出了制作隔熱杯墊需要考慮的幾個問題，分別是材料和結構，其中結構又包括形狀、層數和連接方式。下面請各小組采用頭腦風暴法討論剛才的幾個問題，并將設想通過概念圖和思維導圖的形式記錄在實驗記錄單上。請同學們以小組為單位匯報自己小組的討論結果，其他小組進行補充。

生：我們想到的材料有冰糕棍、紙板和舊衣服，形狀是方形和圓形，層數是兩層，用膠帶連接。

生：我們想到的材料有塑料泡沫、廢光盤，形狀是三角形，層數是三層，用膠槍連接。

生：我們想到的材料還有廢舊鼠標墊和木板，形狀是長方形和六邊形，層數是一層或者多層，可以用白乳膠粘接。

師：同學們的思維非常開闊，想出了許多不同的設計方案。接下來請大家從材料、層數、連接方式、形狀中選擇一項或者幾項組合起來設計一個杯墊，并將設計圖畫出來。下面是老師利用冰糕棍、熱熔膠槍設計的雙層杯墊（如圖1），比一比哪個組構思的方案最多。

（學生以小組為單位討論、制作。）

師：剛才大家都繪制出了各組的草圖，現在請同學們以小組為單位匯報自己小組的設計結果，其他小組可以從材料的特點、外形、結構等方面進行評價，并提出改進建議。

生：這是我們設計的杯墊，我們先把兩根冰糕棍并排粘在光盤上，然后在冰糕棍上再粘一張光盤。

生：我覺得他們設計的杯墊制作起來很簡單，而且效果也很好，就是不太美觀，可以在光盤上面繪制一些圖案進行裝飾。

生：我們設計的杯墊是把塑料泡沫鋸成方形，然后在上面用雙面膠貼上一層硬紙板。

生：我覺得他們這個設計隔熱效果應該很好，但是紙板容易被水弄濕，時間長了就會損壞，上面應該再粘一層防水的材料。

設計意圖：本環節是本課的重點環節，學生在課前先通過調研獲取信息，然后在課堂上對調研結果進行分析歸納，以此來培養學生的邏輯思維。接下來教師運用了概念圖、思維導圖的形式，引導學生經過分析，歸納出材料的種類，培養了學生歸納的思維。教學中，教師有意識地運用組合法、頭腦風暴等方法，有效地培養學生的創新思維。

4選擇材料，制作杯墊

師：大家設計出了很多獨特的杯墊。接下來大家可以按照自己的制作方案或者老師提供的兩種最基本的制作方案完成相應的操作（播放兩種基本的杯墊制作方法視頻）。

制作前我們先來看制作要求：以小組為單位到材料區選擇材料和工具;可以制作視頻中的杯墊，也可以根據自己的設計進行制作;小組分工合作，制作出一至兩個杯墊;使用膠槍等工具時要注意安全。

（學生以小組為單位自主選擇材料進行制作。）

師：各組都制作好了自己的隔熱杯墊，現在請同學們以小組為單位給大家介紹本組制作的杯墊。其他小組可以從材料的特點、外形、結構等方面進行評價。

生：我覺得1組設計的杯墊很實用，因為這個杯墊表面的布能吸水而且防滑。

生：我覺得2組設計的杯墊很有創意，因為這個杯墊使用了光盤制作，可以防水而且很容易清洗。

生：我覺得3組設計的杯墊很穩定，杯墊用圓形的塑料泡沫制成，下面還粘了一層膠皮，這樣可以防滑。

生：我覺得4組設計的杯墊造型很精美，他們在杯墊的表面繪制了美麗的圖案，顏色搭配得非常漂亮。

設計意圖：小學生的思維是由具體形象思維向抽象思維過渡的，而抽象思維需要以感性材料為基礎。工程與技術領域的內容更要盡可能地給學生創造動手的機會，在操作過程中引導學生探索、發現未知。本環節合理運用了評價，包括學生自評、生生互評、教師評價等方式，將評價進行了量表細化，落實到了具體的每一個制作過程，比如制作的數量、外形等，針對每一個方面進行了分層、分階段的評價，并且在項目最后的測評完成之后引導學生通過自評表針對自己在整個項目的完成情況進行過程性評價。

5測試效果，展示評價

師：同學們通過合作，已經制作完成了自己的隔熱杯墊。隔熱杯墊能否達到我們預期的效果，需要通過測試來得出結論。

我們先來看測試方法：（1）在兩個相同的燒杯中倒入50毫升同樣溫度的熱水。（2）把兩個燒杯放到兩個測溫板上，1個有杯墊，一個沒有杯墊。（3）計時一分鐘，時間到后，記錄溫度并填寫實驗結論。

師：實驗后，請大家觀察實驗結論，分析數據，判斷隔熱杯墊的隔熱效果。并從下面幾個角度評價杯墊：造型是否精美、使用是否方便安全、隔熱效果優劣、材料是否環保。

生：1組制作的杯墊放上熱水杯1分鐘后，測溫板的溫度才上升了2攝氏度，而不放杯墊的測溫板溫度上升了30攝氏度，說明杯墊的隔熱效果非常好。

生：2組制作的杯墊與熱水杯接觸之后，并沒有散發出任何氣味，說明材料非常環保。

生：3組制作的杯墊可以折疊，用的時候展開，不用的時候可以折疊成一個小方塊，很方便攜帶。

設計意圖：本節課的重點是設計、制作、評價，測試只是一個輔助環節。所以在本課的設計中，為了節省課堂時間，我降低了實驗操作的難度，將熱水提前倒入燒杯中，同時也將更多時間留給學生。

6創新改進，不斷完善

師：隨著生活水平的提高，人們對杯墊的需求不再僅僅是隔熱，希望杯墊能夠解決生活中的一些實際問題，這就需要杯墊要有一些創新的功能。

炎熱的夏天，想讓熱水快速變涼，就需要一款可以制冷的杯墊，杯墊還可以加入哪些創新的功能呢？

生：我想給杯墊安上移動裝置，讓它可以自由移動。

生：我想給杯墊安上保溫裝置，讓我們在冬天也可以喝到熱水。

師：現代科技迅猛發展，同學們要有一種積極探索的科學態度。課下可以繼續進行研究，將自己的杯墊進一步加工和改進，制作出更有創意、更實用的杯墊。

設計意圖：本課是一節工程科學類課程，從真實情境入手，學生經歷了“設計—制作—評價—創新再設計”這樣一個完整的閉環過程，讓他們把課堂上學到的知識延伸到生活中，體現了科學與生活的完美結合。

參考文獻

[1]中華人民共和國教育部.義務教育小學科學課程標準[M].北京：北京師范大學出版社，2017.

[2]李進起.科學教師用書[M].石家莊：河北人民出版社，2020：246-247.