适用年级

五年级

项目时长

        1 课时

项目简述：

生活中的蛋壳薄且易碎，但是整个鸡蛋的结构却可以承受巨大的重量，4枚鸡蛋就可以承受44kg的重量，这两个现象造成了学生的认知冲突，不由得去探究这现象背后的原因。通过利用实验探究蛋壳的结构特点——不论从哪一个角度观察，看到的都是弧形。而建筑上弧形结构又称作拱，拱形却能都将力分散开来，增大承重能力。鸡蛋又可以看成是多个拱拼接而成的，因此又大大增加了承受能力。通过该项目的探究，同学们认识到了自然界中的神奇结构，以及人们利用这些结构的启发而制造出了多种建筑与生活用品，启发同学们留心观察周围世界，利用仿生学的知识发明创造更多对人类有益的物品。

核心概念建构

小学科学涉及的主要知识点及技能：

知道蛋壳的结构。

认识拱形和蛋壳具有承受力大的特点。

通过对比蛋壳和拱形，探究两者之间的关系。

了解拱形结构在仿生学建筑上的应用。

其他学科涉及的主要知识点及技能：

语文：语言表达能力

美术：利用3D打印笔绘图的能力

所需

资源

PPT教学课件、视频、3D打印笔、板书、鸡蛋、蛋壳、瓶盖、书、A4纸

情景

创设

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?

驱

动

性

问

题

1、核心问题：

探究蛋壳具有承重能力的原因

2、 驱动性问题串：

（1）鸡蛋有什么特点？（观察鸡蛋）

（2）为什么母鸡压在鸡蛋上，蛋没有碎呢?（手握鸡蛋）

（3）鸡蛋能够承受多大的力？（4枚鸡蛋承重实验）

（4）蛋壳为什么具有如此大的承重力？结构是怎样的？（3d打印笔画线）

（5）拱形结构的承重力又是怎样的呢？（平桥与拱桥实验）

（6）解释鸡蛋为什么具有很强的承重能力？

（7）生活中有哪些薄壳结构呢？

实

践

过

程

一、创设情境，引发思考

1.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。

2.是的，蛋壳的确易碎。（板书标题——蛋壳），可是我们知道母鸡孵蛋时，整个身子都压在蛋上。为什么母鸡没有压碎鸡蛋呢？

生：结构上存在优势

3.看来，蛋壳的结构确实存在精妙之处，值得我们探究。

二、实验探究，精妙的蛋壳

【实验一】

1.你仔细观察过鸡蛋么?老师今天为大家准备了蛋壳和完整的鸡蛋，请同学们以小组为单位进行观察，看看你们有什么发现？

生：鸡蛋是椭球形、粉色、易碎......（板书：鸡蛋，椭球形，薄，易碎）

2.请同学们用手紧紧握一握蛋壳，看看薄薄的蛋壳，能禁得住这样的挤压吗？做实验之前老师有个温馨小提示（播放视频——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．如果多几个鸡蛋，是否能承受更大的压力呢？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。

2．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）。

3．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。

4．同学们有什么发现？

生：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。

5．这个实验现象，说明了什么？

生：说明蛋壳能承受较大的压力。

6．小结：鸡蛋壳在承受均匀的外力时，能承受很大的压力。（板书：坚固、能承重）

【实验三】

1．蛋壳为什么有如此大的承受能力？这和它的结构到底有什么关系呢？今天老师

給每个小组带来了3d打印笔，我们可以用3d打印笔来画一画。看看你在蛋壳上画出了什么结构？

生：展示画出的形状——弧形（学生画一画）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。

讲解：我们把外形为弧形的结构叫做拱。（板书：拱）蛋壳和拱有什么关系呢？

生：蛋壳可以看成无数个拱拼接而成的。

小结：通过利用3D打印笔在蛋壳上划线，我们发现整个蛋壳都是由拱形结构构成的，拱形结构又和承重有什么关系呢？

【实验四：拱形承重】

1．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。生活中有很多建筑都是拱形的结构。

3．讨论：为什么拱形结构具有坚固、能承重的特性呢？

4．生：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。

5.现在你能来解释一下，为什么鸡蛋具有很大的承受能力吗？

生：蛋壳可以看成无数个拱组成的，能够把受到的压力分散到蛋壳的各个部分。

6.人们从蛋壳中受到启发，发明了薄壳结构。薄壳结构具有优越的受力性能，轻便省料，在建筑中被广泛应用。

三、生活中的薄壳结构

1．生活中你都知道哪些薄壳结构呢？

2．生：头、灯泡、头盔、建筑......

3.（出示两种薄壳结构图片）一个直径十厘米的灯泡两面可承受一个成人重量的压力。

4.小结：这就是蛋壳与薄壳结构（板书：与）。我们不得不佩服大自然的神奇和人类的智慧，人类利用自然界生物的特点制造出了这么精巧的结构。请同学们仔细观察周围的生物，思考它们又能带给你什么启示呢，你又可以设计出怎样的产品呢？

成

果

与

评

价

成果形式及展示

评价要点

1.知道蛋壳的特点和结构。

2.认识拱形和蛋壳具有承受力大的特点。

3.通过对比蛋壳和拱形，探究两者之间的关系。

4.了解拱形结构在仿生学建筑上的应用。

1. 表达是否科学；

2. 探究是否规范；

3. 利用所学的仿生学知识，继续设计新的产品。