师：同学们，今天我们一起来学习教科版六年级下册第一单元第四课设计塔台模型。先来看看今天的学习目标：能根据具体任务综合考虑并制定塔台设计方案；能根据限制条件设计符合要求的塔台模型；愿意与小组成员合作交流，共同完成设计；能反思塔台模型设计，虚心听取同学意见，并不断优化设计。
师：需要准备的学习用品有教科书、活动手册、笔、橡皮擦、刻度尺和白纸。现在请同学们按下暂停键去准备相应物品，准备完成后再继续观看。上一节课我们小组合作学习了如何撰写塔台竞标书，下一步我们该如何设计方案以最终建成塔台呢？建立模型是工程设计中的重要环节，工程师常通过建立模型来测试他们的设计。从这节课开始，我们也要像工程师一样设计、制作、测试、评估、改进塔台模型，那就从设计塔台开始吧。开始设计前，我们要明确做一个什么样的塔台，一起来看看设计要求：以小组为单位，用规定材料设计一个高60厘米的塔台，注意塔台底部不可粘在桌面上；设计方案包含图形和文字设计；塔台必须保证站立，能承受一定的重量和风力，并具有一定的抗震能力，尽量节省材料，兼顾一定的美观性。
师：是不是所有要求我们都要一一实现呢？来听听这三位同学的想法。
生：我认为塔台的高度必须达到60厘米，同时塔台的稳固性和安全性是最重要的，因此保证塔台能站立、能承受一定的重量也是必须达到的要求。
生：设计的塔台要能经历风吹雨打，因此我们在设计过程中要重点考虑塔台的抗风能力和抗震能力，做到坚固耐用。
生：为保证塔台设计项目得以顺利开展，设计过程中，我们要均衡考虑塔台的成本，兼顾塔台的美观性，做好人员分工等。
师：没错，我们应有所侧重地达成设计要求。同时，模型设计还规定了材料和使用工具，分别是70根20厘米长的吸管、胶带、剪刀和尺子。了解项目要求和材料工具后，我们还需了解项目的评价量表。首先，塔高60厘米和顶端承重较好是必须达到的要求。其次，抗风能力和抗震能力是重点考虑的，抵御的风量和震动级别越高，评分越高，而文字及图画设计、分工合作、美观性和材料成本应均衡考虑。了解设计要求后，我们需探究塔台结构。请同学们开动脑筋，为了尽可能达到60厘米的塔高，我们的设计应如何考虑材料的使用呢？来听听Penny同学的想法。
生：为了尽可能达到60厘米的塔高，我们在设计时要注意分配好材料，有条件地选择吸管和胶带，注意它们的捆绑方式，进一步优化两者的使用都是不错的方案，既能保证塔台的坚固性，又尽量地降低成本。同时塔台底座不能设计太大，否则会造成材料不足。
师：还有思萌同学的想法。
生：另外，塔台尽量设计得瘦长一些，可以用一些吸管从塔台的中部和侧面进行支撑，帮助延长塔台的高度。
师：因此，在设计过程中，同学们要注意材料的分配，做好各部分的结构设计。除了塔高，安全稳固也是塔台设计必须达到的要求。同学们回忆一下身边的塔台，想想哪些设计是为了稳固塔台模型。以广州的地标性建筑广州塔为例，仔细观察塔身，发现它的内部有许多小三角形结构。我们耳熟能详的还有东方明珠和雷峰塔，它们的整体也呈三角形结构。那为什么塔台设计多选用三角形结构呢？四边形和三角形哪个形状更稳定些？一起来看看玉轩和一涵两位同学的探究实验吧。
师：这次实验所准备的材料有吸管、剪刀、胶带。接下来我们将探究三角形和四边形两种结构承受力的情况。
师：首先搭建三角形结构，搭建时用胶带将吸管的端点粘接牢固，注意粘接时不要太紧或太松。看，三角形结构制作好了。
师：接着我们用同样的方法制作四边形结构。看，四边形结构也制作好了。紧接着我们要测试这两种结构受力时的形状变化，但是要怎么实验呢？
生：我们不妨用手拉一拉、压一压这两种结构。三角形可坚固了。
生：我们发现四边形结构不稳定，受力时容易变形。
生：而三角形结构更稳定，能较好地承重。可现实生活中塔台不少为四边形结构，它们是怎么保证牢固的呢？
师：主要是试试在四边形结构中增添两根斜杠，再试试它受力时的情况。看，这就是框架结构。现在这个结构不容易变形了，它之所以牢固的原因是它内部有许多小三角形，在承受拉力和压力作用时，它的斜杠能更好地帮助四边形承受力。
师：实验探究得出三角形结构的稳定性大于四边形结构，因此在塔台模型设计中应多采用三角形。现实生活中的塔台还会遭遇狂风暴雨，如何保证塔台不倒下也是十分重要的。对此思萌同学有所分享。
生：从历史悠久的埃及金字塔到经久不衰的千年古塔，我发现它们的结构有共同的特点，那就是整体结构呈上小下大、上轻下重，底座十分平稳。
师：上小下大、上轻下重的塔台真能屹立不倒吗？来看看盛恩和欣瑶两位同学是如何用实验进行验证的。
师：实验材料有两个形状大小完全相同的塑料瓶、硬卡纸一张、水一杯、电风扇一台。首先我们观察塑料瓶的形状，发现瓶子顶部较小，底部较大。将一个塑料瓶正放在水平桌面上，将另一个塑料瓶倒放在同一桌面上，用手掌水平去推动两个塑料瓶，发现倒放的塑料瓶更容易倒。把两个瓶子按正立和倒立放置在一张硬卡纸上，轻轻抬高卡纸，也发现倒立的瓶子更容易倒。
师：实验得出，瓶口向上的瓶子会更加牢固，由此可推断，上小下大的塔台模型会更加牢固。可是现实生活中的塔台要经历风吹雨打，这样的瓶子风一吹就倒，应该怎么办？
师：试试往瓶子底部加重，往瓶子里倒入一些水，打开电风扇，用三档风正吹两个瓶子，我们会发现有水的瓶子会更加能抵抗风力。
师：我们探究得出底部较重的瓶子抗风力更强，由此可以推断，上轻下重的塔台模型更能抵御风力。
师：说的没错，上小下大、上轻下重的塔台模型稳固性更好，后续在塔台设计中应多加利用。学到这，老师有个小问题想考考大家，若塔台重量相同，保持上小下大的结构，以下哪个塔台会更稳固些呢？
生：3号塔稳固性最好，2号塔其次，1号塔最小。
师：完全正确，你能解释其中的原因吗？观察塔台底面与侧面的夹角，我们发现1号塔的夹角最大，2号塔中等，3号塔最小。这个夹角通常我们也称作倾斜角，看来倾斜角越小的塔台稳定性越好。因此在后续的塔台设计中，设计图应拆分成面，并在每个面上标注好边长，让塔台的倾斜角越小越好。塔台抵御恶劣天气或自然灾害的能力也是不容忽视的。什么样的设计能让塔台更好地抵御风力？通过探究实验，我们知道上轻下重的结构能提高其防风能力。除此之外，还有其他方法吗？来听听佩妮同学的想法。