《大班STEAM科学活动：旋转火箭升空——幼儿园空间主题教案》

一、活动背景与教育价值

（约300字）

在《3-6岁儿童学习与发展指南》科学领域指导下，本活动以"旋转火箭"为核心载体，融入物理学（角动量原理）、数学（对称图形）、工程（结构设计）、艺术（色彩搭配）等多学科元素，构建完整的STEAM教育闭环。通过模拟火箭发射场景，帮助幼儿建立"力与运动"的直观认知，培养空间思维能力和工程实践意识。活动特别设计可调节尾翼组件，使幼儿在反复实验中理解空气动力学原理，为后续学习"流体力学""航天器设计"奠定基础。

1. 科学认知目标（约200字）

• 观察火箭旋转运动与空气阻力的关系

• 认识不同尾翼形状对飞行轨迹的影响

• 理解"力臂平衡"的简单原理

2. 物理准备

• 实验材料包（含：PVC管（15cm）、塑料片（10cm×15cm）、橡皮筋（8条）、羽毛（4根）、彩色卡纸、打火机）

• 安全护目镜（每组1个）

• 数字计时器（精确到0.1秒）

• 气压计（监测实验环境）

3. 数字化工具

• AR太空投影仪（实时轨迹分析）

• 微型风速仪（测量环境风速）

• 3D打印火箭模型（作为标准参照）

三、核心教学流程（详细步骤约600字）

阶段一：现象观察（15分钟）

1. 实物展示：教师演示标准旋转火箭发射（使用AR投影同步显示内部结构）

2. 对比实验：分组展示平尾火箭、斜尾火箭、多翼火箭的飞行差异

3. 数据记录：引导幼儿用符号记录飞行高度（★表示1米）、旋转圈数（○表示1圈）

阶段二：结构探究（20分钟）

1. 材料分析：将火箭分解为箭体（PVC管）、动力系统（橡皮筋）、控制面（塑料片）

2. 力学实验：

- 尾翼角度测试：固定0°、30°、60°三种角度，记录旋转稳定性

- 橡皮筋张力对比：单根vs双根vs四根橡皮筋的推力差异

- 环境因素测试：对比室内（风速<0.5m/s）与户外（风速3-5m/s）表现

阶段三：工程迭代（25分钟）

1. 设计工作坊：

- 小组讨论：绘制火箭设计图（要求标注3个创新点）

- 材料适配：指导将卡纸裁剪为对称翼型（提供等腰三角形、梯形等模板）

- 安全装配：演示正确缠绕橡皮筋方法（缠绕圈数与管径比例）

- 首轮发射：记录旋转角度偏差（±15°以内为合格）

- 二轮改进：调整尾翼配重分布（建议前段5cm处增加1g配重）

- 三轮定型：测试连续发射稳定性（要求连续成功≥3次）

阶段四：成果展示（10分钟）

1. 数据可视化：将各组飞行数据转化为柱状图（使用平板电脑绘制）

2. 理论通过实物模型展示力臂平衡原理（用磁铁演示力矩作用）

3. 艺术延伸：将火箭模型与太空主题绘画结合（推荐使用荧光颜料）

四、教学延伸与拓展（约200字）

1. 家庭实验：发放"家庭版火箭包"（含迷你PVC管、橡皮泥配重块）

2. 跨学科整合：

- 数学：测量不同翼展的周长与飞行时间比值

- 语言：创编《旋转火箭发射歌》（押韵格式）

- 信息技术：使用运动相机记录发射轨迹

3. 长期项目：建立"火箭实验室"墙面，持续记录改进数据

五、安全预案与教学反思（约100字）

1. 安全措施：

- 实验区设置1.5米安全隔离带

- 采用冷发光材料（避免高温）

- 配备急救包（含冰袋、创可贴）

2. 教学反思：

- 需增加触觉反馈装置（如压力传感器）

- 建议引入仿生学案例（参考蜂鸟翅膀结构）

- 后续可开展"火星表面发射"模拟实验

1. 评估方式：

- 科学认知测试（正确率≥80%达标）

- 实践能力评分（结构完整性、数据记录规范）

- 创新思维评价（设计图新颖性评分）

- 开发配套数字孪生系统（虚拟发射模拟）

- 增加多语言版本（中英双语实验手册）

- 建立区域共享资源库（含200+实验方案）