表4-6 研究性学习设计
作者姓名 学科 单元标题 由佩骅 通用技术 水火箭设计制作竞赛 水火箭的设计制作竞赛 高二年级 两个周（两节正课） 任职单位 德州实验中学 年级 高二 研究性学习名称 小组成员 所需时间 【学习目标】（或概述） 1.熟悉开环控制系统的工作过程 2.掌握简单模型制作技能 3.通过对水火箭的设计与制作比赛，让学生了解简单控制设计中应该考虑的主要问题，培养学生严谨的学习态度和运用理论方法解决实际问题的能力 4.学会与他人合作与交流和竞争 【情境】 观看电视上看到“神舟号”载人航天飞船的成功发射时，我们感到无比的激动和自豪，作为炎黄子孙的我们为之自豪的同时，也激发了我们努力学习、探索知识的精神。而且我们也认识到瞬息万变的未来给我们提出了严峻的挑战，为了提高我们动手操作、解决实际问题的能力，进一步培养我们主动思考、积极探索、科学创新的精神。所以我们开展制作设计水火箭比赛，了解火箭的飞行原理，同时圆个小小的飞行梦。 【任务与预期成果】 以我与航天科学为主题，运用控制与设计中开环控制系统的工作过程，搜集相关的素材，然后设计制作出水火箭，举行水火箭的实际制作大赛。 【过程】（过程要体现研究性学习的主要环节） 前期准备： 一、情境创设： 教师播放神州飞船发射视频，进而激发学生兴趣，培养创作灵感 二、组建合作团队： 根据班级成员日常参与的各类学校社团分组，选出组长，确定组名、组徽和口号 三、小组讨论： 1. 分组讨论设计制作水火箭分工合作，填写下表并提交至学习网站的“素材资源区” 组别 组长 组员 组徽 口号 主题 2.设计制作水火箭所需的资源 设计制作水火箭的条件 具体内容 备注 材料 600ml可乐瓶子3个或1.25L可乐瓶3个，气门嘴，橡胶塞，粗棉线1根，厚卡纸，装饰纸，180*180一次性桌布 美工刀，剪刀，直尺，宽透明胶带（绝缘胶布），窄透明胶带，双面胶，手摇钻，发射架（铁架台） 工具 技术 3.讨论水火箭的发射原理 水火箭又称气压式喷水火箭、水推进火箭。是利用废弃的饮料瓶制作成动力舱、箭体、箭头、尾翼、降落伞。灌入三分之一的水，利用打气筒充入空气到达一定的压力后发射。是利用水和空气的质量之比（水的密度是空气的771倍），压力空气把水从火箭尾部的喷嘴向下高速喷出，在反作用下，水火箭快速上升，加速度、惯性滑翔在空中飞行，像导弹一样有一个飞行轨迹，最后达到一定高度,在空中打开降落伞徐徐降落的火箭模型 火箭的推进是利用火箭的燃料燃烧喷出的废气间的作用力与反作用力，火箭队废气施加一个向下的作用力，将废气排出：废气同时也对火箭施加一个向上的反作用力，使火箭升空。 水火箭则是利用压缩空气与水的作用与反作用，当水被向后喷出时，可乐瓶及瓶内的空气就受力向前冲，因为其原理与火箭相同，但喷出的是水，所以称之为“水火箭”。 活动探究： 活动1：以小组为单位讨论水火箭控制系统设计应考虑的主要问题 （1）目的与要求 构建的水火箭系统能实现升空的功能，以最小的材料成本达到最大的升空高度。 （2）控制系统各部分之间的相互联系与相互作用 动力舱的气密性好坏决定能否成功升空；储物舱空间要能容纳回收系统；箭头、储物舱、动力舱保持在一条直线上；箭头和储物舱之间的连接不能过紧，否则降落伞打不开。 （3）设计方案的优化 水火箭系统设计方案完成后，需从整体上优化，最大限度发挥系统的整体功能。 活动2：动手时间实际制作水火箭 在制作的过程中，小组成员分工协作，不断优化，在规定的内制作完成。 友情提示： a.设计的一般过程：方案构思——方案的呈现——制作原型和模型——测试评估优化 b.制作的一般过程：零件加工——部件制作——总装配——表面涂饰——测试优化 c.注意事项： （1）安全第一，防止受伤，组长负责，班干部监督 （2）保持秩序，注重言行，严谨扰乱课堂秩序 （3）第一课时在通用技术实验室制作时，制作完成进行简单的测试，严谨私自进出教室，影响正常课堂教学。 （4）第二课时安排在操场举行比赛及交流经验和心得 d.制作过程中有以下3个要求： (1)制作等级为一级水火箭 (2).在规定一课时内完成 (3).制作的过程要有技术说明，认真填写技术报告书 活动3:水火箭飞行比赛 比赛规则： （1）水火箭飞入空中下落的过程中，降落伞必须打开，否则比赛失败，不计成绩。 (2)比赛成绩以飞行的距离长度为准，在符合比赛规则的情况下，距离长者胜出。 （3）比赛先后顺序按小组制作完成顺序的倒叙进行. （4）共三轮比赛，每轮结束，小组成员寻找作品不足进行优化并做好记录，等待下一轮比赛。 （5）比赛成绩以三次中最好成绩进行评比，评选出最佳设计作品奖。 活动４：交流答疑，自我完善作品 比赛完成后交流在设计制作过程中遇到的问题，师生帮助解决，然后进一步完善作品。借鉴好的小组中的有点，再次优化设计作品。修改完成之后在课外后在进行飞行测试。 活动5：评价小组实验报告。 以小组为单位成交实验报告，进行实验过程纪录评比，以小组的发现和解决的问题最多，提出的方案最合理为标准，评选出最佳过程纪录奖。 【评价设计】 评 价 内 容 A B C 确定主题 制定方案 非常符合技术原理 符合技术原理 在技术原理中 存在较大问题 有明确的分工和合作，每个研究过程 寻求设计过程的问题 的比较全面 能准确的在设计之初寻找出设计制作中的问题，寻找能在设计之初寻找出部分问题。 没有经过研讨就开始制作 参与与合作 有效合作，在交流和合作中解决问题方面表现较好。 合作解决问题。 交流方面仍需完善。 成员既有单独的任务，又能作，成员之间能有效特别明显，成员之间合作与有明确的分工和合有分工和合作，但表现不是认真详细记录每一次优化实验过程记录 中的问题和解决方案 设计草图的绘制作作品 艺术性 制 作品具有艺术表现力；装饰美观，色彩和谐；反映出作者一定的审美情趣和审美能力。 作品具有艺术表现力；画面比较美观，色彩和谐。 水火箭基本可以正常技术性 程中降落伞打开质量较高 降落伞无法打开 比赛结果 有记录，但不明确 无记录 规范 较规范 不太规范 作品艺术表现力不够，画面色彩搭配不够和谐 水火箭飞行良好，降落的过飞行，降落的过程中水火箭无法飞行 评选出： 最佳飞行作品奖：一等奖1名 二等奖2名 三等奖3名 最佳过程记录奖：一等奖1名 二等奖2名 三等奖3名 【资源列表】 教学资源： 1.通用技术实验室 2.工具设备、材料
