１.走进“港珠澳大桥”
资源型学习支架：文献资料（教材、桥梁文章）、互联网设备、项目化工作单以及桥梁模型制作工具和材料等。港珠澳大桥青州航道桥为双塔三跨式斜拉桥，桥梁主要结构和制成主要结构的关键材料如图２内容。教师为学生提供合适的学习支架，引导学生使用现代技术设备查阅资料，学会辨别信息，锻炼批判性思维能力，同时培养学生信息素养。
２.桥梁物理模型建构和工程设计
学生查阅文献资料了解到：港珠澳大桥青州航道桥为混凝土斜拉桥，悬索在空间内布置方式为竖直双索面，在索面内布置形式为扇形；主梁布置方式为连续体系，以及索塔横桥向结构形式为横向“Ｈ”形。按照前述“方式和结构形式”绘制桥梁的简易桥梁模型图，如图５所示。
学生查阅港珠澳大桥青州航道桥高跨比标准范围和主梁高度与主跨径、主梁全宽与高度比、主梁全宽与主跨径比的适宜范围，具体内容见表１。以此为依据确定材料的长度、宽度、高度、直径等。根据材料的数字特性以及绘制的模型草图，学生在计算机房模仿教师绘制简易ＣＡＤ图像，如图６所示，大致操作流程为：设置图幅→设置单位及精度→建立图层→导入线型→设置对象样式→绘图→尺寸标注及文字说明。学生在完成任务过程中，以工程设计师的视角去分析、解决问题，严格把控模型设计标准，培养学生科学思维和模型建构能力，体会工程师工程设计的过程。
３.构造解释和解决方案
学生依据绘制的模型图和ＣＡＤ图，寻找合适的材料来制作桥梁模型。桥梁模型材料：长方体木块、铁钉、圆柱体木块、绳索。港珠澳大桥桥梁主要结构间实际结合或安装方式如图２内容。而学生需要进行头脑风暴，结合生活经验，思考怎么利用现有的工具完成材料间的组装。
以下组装方式只是一种教学参考，桥梁模型的制作是一种创造性活动，实际教学过程中学生会产生各种有洞见的想法，教师应尽可能帮助学生实现想法，以此促进学生创造性解决问题能力的发展。
最终确定在桥梁模型制作过程中，悬索和索塔直接穿孔连接，悬索和主梁打结的方式连接，效果如图７所示；主梁间采用嵌合以及钉入铁钉的方式连接，效果如图８所示。
护栏的竖直和横向木块以钉入铁钉的方式连接，效果如图９所示。索塔和桥墩间同样采用嵌合以及钉入铁钉的方式连接，效果如图10所示。横梁与索塔间采用钉入铁钉的方式连接，效果如图11所示。为提高主梁横向和斜拉桥结构的抗风稳定性，规定桥梁高跨比标准和主梁高度与主跨径、主梁全宽与高度比、主梁全宽与主跨径比的适宜范围。
４.桥梁模型制作
依据桥梁模型草图、ＣＡＤ图像以及各结构连接方式等，确定材料的数字特性，如图7～11所示。桥梁模型索塔高度与主跨径比值约为0.19，主梁高度与主跨径的比值约为0.01，主梁宽与主梁高的比值约为8.33，主梁宽与主跨径比值约为0.11，悬索倾角在21～30°范围内，均符合项目验收标准。按照各项标准，完成桥梁模型制作，实物图如图12所示。
５.寻找证据论证
图１中，驱动性子问题8～11设计的目的是使学生深入理解桥梁模型中用到的物理学原理，让学生经历从物理学原理的定量探究过程到论证“为何这样设计桥梁结构”的过程，提升学生科学论证能力。例如子问题８：哪根悬索的拉力更大，为什么这根悬索的拉力更大？学生使用弹簧测力计完成每根悬索拉力的测量，发现跨度最小的悬索拉力更大，然后思考为何这根悬索的拉力更大，这个问题势必会推动学生对悬索作用于索塔的力进行受力分析，再依据合力大小与分力夹角的关系推导得到该悬索拉力更大，因而在理论推导与实验探究中生成结论，感受科学家科学探究的一般步骤。
子问题10：将压力传感器置于桥墩下，减小主梁的重量，观察压力传感器变化的示数是否等于主梁所减小的重力？该问题是为引导学生主动去探究悬索作用于索塔的合力是否是沿着索塔竖直向下并作用于桥墩。
具体操作步骤：将压力传感器置于桥墩下，并进行归零操作，然后在主梁上方放置一个500ｇ重物，如图13所示，待压力传感器示数稳定后，记录此时压力传感器的示数；再将重物取下，仍然待压力传感器示数稳定后，记录此时压力传感器的示数；比较两次压力传感器示数的差值与重物重力大小的关系，可以发现两者在误差范围内数值大小相近，由此说明悬索合力竖直向下作用于桥墩。
子问题11：选择什么材料作为防撞材料？结合真实情境：当通航船只意外撞击桥墩时，桥墩外围包裹的充水胶囊会吸收部分由于撞击产生的能量。由于撞击过程是在短时间内发生的剧烈碰撞，内力远远大于外力，所以整个过程满足动量定理，其表达式为
从式（３）可以看出，平均冲力等于动量的改变量和作用时间的比值，想要减小平均冲力的大小，即减小碰撞对船只和桥墩带来的损害，就需要增大作用时间，或使力的作用趋于稳定。作用时间越长，平均冲力就越小，再结合牛顿第二定律，知道通过绘制ａ－ｔ图像，同样可以判断哪种防撞材料的防撞效果更好。学生完成理论的推导学习后，将依据教师提供的学习支架设计实验方案。教师为学生提供生活中常见的防撞材料以供参考，例如，水果发泡网套、物流气泡膜、橡胶等，以及加速度传感器，数据采集器、朗威实验系统等数据采集设备。当固定在小车上的加速度传感器与小车一起加速运动时，数据采集器就可以将数据通过计算机软件处理后直接得出加速度的值，具体按照下列步骤实施。
①采用朗威实验系统的加速度传感器，使数据采集器连接加速度传感器和实验系统，将加速度传感器插入ＵＳＢ连接器；
②使用橡皮筋将加速度传感器固定在小车上；
③将小车放置在轨道上，距离桥墩前一段距离，在朗威实验系统中先点击“调零”按钮，再点击“开始”按钮，待数据采集器工作稳定后，以同样的力（采用同一根弹簧，压缩相同的长度）推动小车，使小车以一定的初速度去撞击防撞材料，如图14和15所示，小车撞击“物流气泡膜”和“水果发泡网套”的实验图景；
④在计算机上可以得到加速度变化曲线，根据ａ－ｔ图像，比较平均冲力作用时间，选择更优的防撞材料，再将选择好的防撞材料安装到桥墩上。
分别采集小车撞击“未加防撞材料”“加物流气泡膜”和“加水果发泡网套”情况下的ａ－ｔ图像，如图16所示，每组实验分别完成３次及以上。
然后统计３组实验中平均冲力作用时间Δｔ，即加速度峰值减小至０的时间间隔，如表３所示，可以明显地看出，加防撞材料后的防撞效果优于未加防撞材料时，而“物流气泡膜”的防撞效果优于“水果发泡网套”。