《设计制作隔热杯垫》教学片段与分析

马宁 张娟

摘要《设计制作隔热杯垫》是冀人版科学五年级上册“热传递”单元第19课应用与拓展环节的一个创新实践活动，属于工程与技术领域的内容。本课以工程实践为主线，引领学生经历“任务一调研一设计一制作一测试一展示一改进”等工程实践的过程。首先从实际需要出发提出活动任务，明确完成任务需要解决的主要问题，围绕问题通过调研，收集信息，设计制作方案，然后选择材料和工具制作隔热杯垫，通过测试，检验隔热效果，最后通过展示与改进，完成制作任务。

关键词工程实践;实验创新;设计制作;隔热杯垫

中图分类号：G424文献标识码：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

《设计制作隔热杯垫》是冀人版科学五年级上册“热传递”单元其中一课“应用与拓展”环节的创新实践活动，属于工程与技术领域的内容。本课是学生学习了“热传递”的内容之后，为培养学生综合利用已学知识解决实际问题的能力而设计的，体现了科学与技术、工程、艺术、数学的整合。

本课以工程实践为主线，引领学生经历“任务—调研—设计—制作—测试—展示—改进”等工程实践的过程。首先从实际需要出发提出活动任务，明确完成任务需要解决的主要问题，围绕问题通过调研，收集信息，设计制作方案，然后选择材料和工具制作隔热杯垫，通过测试，检验隔热效果，最后通过展示与改进，完成制作任务。

对于五年级的学生来说，他们已经经历过完整的项目探究流程，对于任务的实施步骤并不陌生，而且学生已经了解了热的良导体和不良导体的特性。但是如何发散地构思杯垫的各个组成部分，进行组合并形成最终作品对于他们来说是有难度的，因此如何启发学生想出多种制作方案是本节课的难点。

基于以上分析，我确定了如下教学目标：能说出杯垫的种类和结构;能说出制作隔热杯垫的材料和工具;能说出制作和测试隔热杯垫的方法;能根据任务明确需要解决的主要问题;能根据设计方案进行作品的制作和测试。

2创设情境，明确任务

师：上课前我们先来看一段视频，大家仔细观察，视频里学生的做法有不恰当的地方吗？

（播放视频：厨房里，燃气灶上水壶里的水开了，一个学生把燃气灶关闭后，直接把水壶放在了木桌子上。）

生：我觉得他直接把水壶放在桌子上，会把桌子烫坏，这个做法是错误的。

师：你在生活中遇见过类似的情况吗？

生：我爸爸喜欢喝茶，刚沏好的茶特别烫，他经常把茶杯直接放在桌子上，时间长了桌子上就烫出了印子。

师：那么我们该如何避免热的物体对桌面产生损坏呢？

生：我觉得可以垫上杯垫隔热。

师：看来大家都是生活中的有心人。今天我们就一起来制作一个杯垫防止桌面被烫坏。

设计意图：本环节从学生已有知识经验出发，通过桌子被烫坏这一真实的生活情景，激发了学生探究的兴趣和欲望。教师通过播放视频唤起学生对生活的回忆，让学生以饱满愉快的情绪进入学习，从而明确本节课的任务——设计制作隔热杯垫。

3设计构思，组合模型

师：课前大家围绕制作杯垫的两个主要问题进行了调研，分别是：制作杯垫的材料是什么？杯垫的结构是什么？现在请大家分组来汇报调研报告。

生：通过调研，我们发现：杯垫的材料有布的、塑料的和橡胶的，我们观察的杯垫结构都是整体的。

生：通过调研，我们发现：杯垫的材料有竹子的、木的，这些杯垫都是由许多的小块通过玻璃丝连接在一起的。

师：同学们调研得非常认真，哪位同学能总结一下杯垫的材料有什么共同点，结构有什么特点？

生：我发现布、塑料、橡胶、竹子和木材这些制作杯垫的材料都是热的不良导体，杯垫的结构有的是一个整体，有的是拼装的。

师：你总结得非常准确。其实生活中有很多废旧物品都是热的不良导体，而且很环保，在制作隔热杯垫的时候我们可以优先选择这些材料。

现在请同学们说一说，我们制作隔热杯垫需要考虑哪些问题？可以选择什么材料制作隔热杯垫？

生：我认为需要考虑隔热杯垫的形状是什么样的。

生：我认为需要考虑隔热杯垫的层数是几层。

生：我认为需要考虑隔热杯垫连接方法是怎样的。

师：集体的力量是强大的，刚才我们一起找出了制作隔热杯垫需要考虑的几个问题，分别是材料和结构，其中结构又包括形状、层数和连接方式。下面请各小组采用头脑风暴法讨论刚才的几个问题，并将设想通过概念图和思维导图的形式记录在实验记录单上。请同学们以小组为单位汇报自己小组的讨论结果，其他小组进行补充。

生：我们想到的材料有冰糕棍、纸板和旧衣服，形状是方形和圆形，层数是两层，用胶带连接。

生：我们想到的材料有塑料泡沫、废光盘，形状是三角形，层数是三层，用胶枪连接。

生：我们想到的材料还有废旧鼠标垫和木板，形状是长方形和六边形，层数是一层或者多层，可以用白乳胶粘接。

师：同学们的思维非常开阔，想出了许多不同的设计方案。接下来请大家从材料、层数、连接方式、形状中选择一项或者几项组合起来设计一个杯垫，并将设计图画出来。下面是老师利用冰糕棍、热熔胶枪设计的双层杯垫（如图1），比一比哪个组构思的方案最多。

（学生以小组为单位讨论、制作。）

师：刚才大家都绘制出了各组的草图，现在请同学们以小组为单位汇报自己小组的设计结果，其他小组可以从材料的特点、外形、结构等方面进行评价，并提出改进建议。

生：这是我们设计的杯垫，我们先把两根冰糕棍并排粘在光盘上，然后在冰糕棍上再粘一张光盘。

生：我觉得他们设计的杯垫制作起来很简单，而且效果也很好，就是不太美观，可以在光盘上面绘制一些图案进行装饰。

生：我们设计的杯垫是把塑料泡沫锯成方形，然后在上面用双面胶贴上一层硬纸板。

生：我觉得他们这个设计隔热效果应该很好，但是纸板容易被水弄湿，时间长了就会损坏，上面应该再粘一层防水的材料。

设计意图：本环节是本课的重点环节，学生在课前先通过调研获取信息，然后在课堂上对调研结果进行分析归纳，以此来培养学生的逻辑思维。接下来教师运用了概念图、思维导图的形式，引导学生经过分析，归纳出材料的种类，培养了学生归纳的思维。教学中，教师有意识地运用组合法、头脑风暴等方法，有效地培养学生的创新思维。

4选择材料，制作杯垫

师：大家设计出了很多独特的杯垫。接下来大家可以按照自己的制作方案或者老师提供的两种最基本的制作方案完成相应的操作（播放两种基本的杯垫制作方法视频）。

制作前我们先来看制作要求：以小组为单位到材料区选择材料和工具;可以制作视频中的杯垫，也可以根据自己的设计进行制作;小组分工合作，制作出一至两个杯垫;使用胶枪等工具时要注意安全。

（学生以小组为单位自主选择材料进行制作。）

师：各组都制作好了自己的隔热杯垫，现在请同学们以小组为单位给大家介绍本组制作的杯垫。其他小组可以从材料的特点、外形、结构等方面进行评价。

生：我觉得1组设计的杯垫很实用，因为这个杯垫表面的布能吸水而且防滑。

生：我觉得2组设计的杯垫很有创意，因为这个杯垫使用了光盘制作，可以防水而且很容易清洗。

生：我觉得3组设计的杯垫很稳定，杯垫用圆形的塑料泡沫制成，下面还粘了一层胶皮，这样可以防滑。

生：我觉得4组设计的杯垫造型很精美，他们在杯垫的表面绘制了美丽的图案，颜色搭配得非常漂亮。

设计意图：小学生的思维是由具体形象思维向抽象思维过渡的，而抽象思维需要以感性材料为基础。工程与技术领域的内容更要尽可能地给学生创造动手的机会，在操作过程中引导学生探索、发现未知。本环节合理运用了评价，包括学生自评、生生互评、教师评价等方式，将评价进行了量表细化，落实到了具体的每一个制作过程，比如制作的数量、外形等，针对每一个方面进行了分层、分阶段的评价，并且在项目最后的测评完成之后引导学生通过自评表针对自己在整个项目的完成情况进行过程性评价。

5测试效果，展示评价

师：同学们通过合作，已经制作完成了自己的隔热杯垫。隔热杯垫能否达到我们预期的效果，需要通过测试来得出结论。

我们先来看测试方法：（1）在两个相同的烧杯中倒入50毫升同样温度的热水。（2）把两个烧杯放到两个测温板上，1个有杯垫，一个没有杯垫。（3）计时一分钟，时间到后，记录温度并填写实验结论。

师：实验后，请大家观察实验结论，分析数据，判断隔热杯垫的隔热效果。并从下面几个角度评价杯垫：造型是否精美、使用是否方便安全、隔热效果优劣、材料是否环保。

生：1组制作的杯垫放上热水杯1分钟后，测温板的温度才上升了2摄氏度，而不放杯垫的测温板温度上升了30摄氏度，说明杯垫的隔热效果非常好。

生：2组制作的杯垫与热水杯接触之后，并没有散发出任何气味，说明材料非常环保。

生：3组制作的杯垫可以折叠，用的时候展开，不用的时候可以折叠成一个小方块，很方便携带。

设计意图：本节课的重点是设计、制作、评价，测试只是一个辅助环节。所以在本课的设计中，为了节省课堂时间，我降低了实验操作的难度，将热水提前倒入烧杯中，同时也将更多时间留给学生。

6创新改进，不断完善

师：随着生活水平的提高，人们对杯垫的需求不再仅仅是隔热，希望杯垫能够解决生活中的一些实际问题，这就需要杯垫要有一些创新的功能。

炎热的夏天，想让热水快速变凉，就需要一款可以制冷的杯垫，杯垫还可以加入哪些创新的功能呢？

生：我想给杯垫安上移动装置，让它可以自由移动。

生：我想给杯垫安上保温装置，让我们在冬天也可以喝到热水。

师：现代科技迅猛发展，同学们要有一种积极探索的科学态度。课下可以继续进行研究，将自己的杯垫进一步加工和改进，制作出更有创意、更实用的杯垫。

设计意图：本课是一节工程科學类课程，从真实情境入手，学生经历了“设计—制作—评价—创新再设计”这样一个完整的闭环过程，让他们把课堂上学到的知识延伸到生活中，体现了科学与生活的完美结合。

参考文献

[1]中华人民共和国教育部.义务教育小学科学课程标准[M].北京：北京师范大学出版社，2017.

[2]李进起.科学教师用书[M].石家庄：河北人民出版社，2020：246-247.