《制作风筝 探秘原理》——新乡市第十中学数学组科学教育优秀课例展评(六)

风筝在我国沿用数千年,它具有极其深厚的中华历史文化底蕴。该项目融合了数学知识、历史知识、美术知识和物理知识等,通过实践操作,让学生在动手过程中获取知识,解决实际问题。从数学的角度,通过研究图形的性质和变化探究风筝,让学生从风筝实物中抽象出三角形、四边形等基本图形,分析图形的特征,运用轴对称、平移等图形的变化设计风筝,在动手过程中深入理解数学原理;从历史的角度了解风筝的起源发展和文化寓意,弘扬风筝传统文化,坚定学生的文化自信;从物理的角度了解风筝的飞行原理,能从力学的角度解释风筝的飞行;从美术的角度自主设计风筝的形状,绘制风筝上的图案。
借助制作风筝,让学生先了解风筝:风筝的历史文化和不同造型、分析风筝骨架的图形特征及其原因,再动手绘制风筝图纸、根据图纸设计风筝,最后展示制作的风筝,并进行放风筝,体验知识的应用价值。
活动目标
1.了解风筝的起源发展以及历史文化,同时学习关于风筝的艺术作品及制作过程,体会各学科之间的联系与应用。
2.能够运用三角形、四边形的知识分析风筝的形状特征,掌握图形的平移、对称等数学知识在风筝设计中的应用,能够应用所学知识自主设计风筝。
3.在制作风筝的过程中,培养学生的问题解决能力、实践能力和创新思维;在放风筝的过程中,用物理力学解释风筝起飞的原理。
教学过程
本活动主要分三个课时完成,第一和第二课时为课内课时,第三课时为课外课时。
第一课时认识风筝探秘原理
(一)聚焦问题
观看介绍风筝的视频,了解风筝的起源和文化寓意。风筝起源于中国春秋时期,后来经过不断改良和发展,并逐渐成为人们休闲娱乐的一种方式,我国山东省潍坊市每年都会举办一次风筝节。不同地域的风筝具有鲜明的文化特征,各种造型的风筝寄托着人们美好祈愿与祝福。
(二)提出问题
教师展示潍坊世界风筝博物馆各式各样的风筝,并提出问题。
任务1:观察图片,画出不同形状风筝的骨架草图;
常见的风筝骨架有:三角风筝骨架、四边形风筝骨架和沙燕风筝骨架,它们的骨架草图如下:
任务2:分析风筝骨架图的图形特征,说明如何精准绘制,揭秘原理。
提出引导性问题:
(1)以上各个图中包含哪些基本的几何图形?这些图形有什么共同特点?
(2)轴对称图形和三角形的稳定性在风筝制作中的作用是什么?
(3)什么是等腰三角形?它具有哪些性质?
(4)如何精准绘制风筝的骨架?
学生活动:学生分小组讨论交流,合作解决以上问题,小组代表发言。
学生归纳出以下结论:
(1)风筝沿中线对折,左右两边完全重合,说明风筝的骨架图都是轴对称图形;上述图形中包含三角形、四边形等基本的几何图形,其中每个图形中都有三角形。
(2)轴对称图形不仅使风筝看起来美观,还可以使风筝保持力学平衡、确保稳定飞行,优化空气动力学效率等。而三角形的稳定性可以使结构简单的风筝起飞后不惧大风。
(3)每个风筝中都含有等腰三角形,等腰三角形具有两个底角、两个腰相等和“三线合一”的性质。把风筝沿中线对折,可以得到相等的边、角。
(4)画出风筝的一半图纸,利用轴对称性可以完成另一半的设计。
第二课时绘制图纸设计风筝
任务1:查阅资料,了解风筝的制作过程;
任务2:确定合适的比例尺,绘制风筝图纸;
师生活动:教师引导学生利用轴对称性尺规作图补全以下风筝造型,学生再小组合作,确定合适的比例尺,绘制本小组要设计的风筝图纸。
任务3:根据图纸,制作简易风筝,各小组设计了3种不同的风筝:
方法1:制作三角风筝
(1)骨架搭建
用两根80cm竹条搭建顶角72°的等腰三角形;在距顶点30cm处水平固定36cm横杆。
(2)蒙面裁剪
将布料对折,沿三角形轮廓外扩2cm剪裁;面积计算:蒙面面积=三角形面积+边料面积;在风筝的表面绘制出精美的图案。
(3)尾翼平衡
添加三条飘带。
方法2:制作四方风筝
(1)骨架交叉
将100cm纵向竹条与80cm横向竹条垂直交叉固定,交点距两端50cm和40cm;
(2)蒙面处理
沿四边形四边缝制包边,预留穿竹条的通道;面积做大化:实际蒙面面积=0.5×100×80=4000cm2;在风筝的表面绘制出精美的图案。
方法3:制作沙燕风筝
(1)骨架搭建
将竹条按照图纸上的尺寸切割好,确保长度和角度都符合要求。使用细线将竹条按照图纸上的形状绑在一起,形成风筝的骨架。
(2)蒙面裁剪
选择合适的纸或布,确保其轻便、耐用且易于着色。根据风筝的尺寸,将纸或布裁剪成相应的形状,然后将其固定在骨架上;在风筝的表面绘制出精美的图案,如燕子形状、云朵等,增加风筝的美观性。
第三课时展示风筝实地放飞
任务1:展示制作完成的风筝,介绍风筝的设计理念和制作过程;
任务2:探究影响风筝飞行高度的因素;
要让风筝飞的更高,需要综合运用空气动力学原理、结构优化技巧和操作策略。具体可以选择开阔地带,迎风坡最佳;45°黄金角度起飞等。
任务3:在室外放风筝,比比谁的放的更高更远。
通过风筝制作与数学原理探索的项目式学习,强化了几何直观、运算能力等核心素养,培养了在真实的情境中综合运用知识解决问题的能力,更培养了跨学科思维与团队协作能力。最终通过放风筝竞赛,真正做到了“做中学”。
撰稿:陈志群
编辑:潘舒璠
审核:魏艳红
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