小学科学教科版六年级下册第一单元《小小工程师》教案（2023新课标版）

第一单元小小工程师1.了解我们的住房【教材简析】本节课是单元起始课，建筑工程为我们生活和工作提供帮助，它们改变了我们的生活方式，促进了社会和国家的进步，展现了科学技术的进步与成就。本单元，学生不仅要学习建筑工程相关知识，更要亲历尝试设计建造塔台活动，在工程建设中学习并利用相关科学知识突破技术难关，同时了解工程建设的特点，体验工程建设的复杂与魅力。本节课分为四个部分。第一部分激趣引导，让学生暴露对工程知识的前概念；第二部分探究自己家的住房，从住房的基本结构、必需系统、建造过程三个方面开展学习，为单元后几课实施工程实践活动做铺垫；第三部分回顾小结，住房的基本结构和系统以及哪些工作阶段最重要；第四部分课后拓展，鼓励学生了解更多工程建造过程。【学情分析】学生虽然每天居住在房屋中，似乎应该熟悉房屋，但绝大多数学生对其结构、系统、建造过程并不清楚，因此学习本课还是有一定难度的。鉴于学生的年龄，只要能大致知道住房的基本结构、必需系统以及建造的主要过程即可，从整体上对住房工程有一个初步认知，同时也是为下一课认识工程奠定基础。【教学目标】[科学观念]通过查阅资料，知道住房的基本结构和主要系统，知道住房建造的基本流程。[科学思维]用比较和归纳的方法确定住房的基本结构和建造流程。[探究实践]在自主探究中，通过查阅资料，归纳出出房的结构、系统和建造过程[态度责任]在了解住房工程的过程中，培养对工程的兴趣，感受同伴沟通交流的重要性。【教学重难点】[重点]了解住房的结构和系统。[难点]了解一般住房的供水和供电系统。【教学准备】[教师]班级记录表、教学课件、住宅建造过程资料。[学生]学生活动手册、学生准备自家住宅内外景照片若干。【教学过程】一、激发兴趣、关注问题（预设5分钟）材料准备：课件1.课件出示出示中国天眼、神舟飞船、桥梁、鸟巢等工程图片。提问：这些图片展示了什么？学生回答：天眼、神舟飞船、鸟巢、跨海大桥。2.提问：这些工程，你知道它们是怎么建造出来的吗？3.学生讨论交流。4.一项工程需要经历怎样的过程？在这个单元，我们将作为一名小小工程师，一起来了解工程建设的特点，感受工程的复杂与魅力。[设计意图]激发学生对工程学习的兴趣，为后续探究住房做好铺垫。二、探索我的住房（预设25分钟）（一）住房的基本结构1.我们每位同学家里的住所就是一项工程(展示教科书中住房的图片)，从我们的住房开始了解工程。(揭题：了解我们的住房）2.你能说说你家住房的基本结构是怎样的？3.请同学展示自己家的住房照片，并进行展示介绍（请2-3人介绍）4.不同的住房有不同的房屋布局，是什么将这些房间分隔开？17 5.小结：住房的基本结构主要包括有用来承重或者分隔空间的墙、楼板；用来采光通风的窗；用来连接上下空间的楼梯等，他们将住房划分成不同的功能区域。板书（墙、窗、梁、楼梯）（二）住房的设施系统1.房屋除了基本结构之外，还有一些为我们生活服务的设施？2.请同学们在图中找一找，并将找到的设施标记在学生活动手册中，说一说它们的位置和作用。3.学生开展活动并交流汇报。4.这些水或电是怎么到达各个位置的？5.出示住房水电系统解说微课，引导学生有序观察，完善活动手册设施标记。6.小结：优秀的住房，设施设备越全面，使用起来越方便。通常，现在的住房一般要具备的系统有供水系统、供电系统、排水系统、电路系统、燃气系统、供暖系统、弱电系统等。住房内的系统很复杂，各个部分都有自己的作用，不可缺少，无法替代。（三）住房建造的过程1.（创设住房异地搬迁重造的场景）你们知道住房的建造过程吗？请你把自己的想法记录下来，并与同学分享。2.你们可以从资料中梳理出房屋建造的过程吗？（下发学习资料）3.小组交流研讨，将搜集的信息记录在学生活动手册中。4.大家可以将自己原来的想法和活动手册记录进行比较，修正自己的错误认识，对建造过程的有正确全面认识。5.全班汇总交流：住房建造的主要过程包括：选址、设计、建造、验收。[设计意图]从身边的住房出发，学生在了解住房结构的基础上初步感受建筑工程的复杂性。然后，学生进一步了解住房中的系统，知道住房是由许多复杂而庞大的系统组成的。最后，创设拆迁重造的情景，贴近学生生活，激发学生探究住房建造过程的兴趣，帮助学生了解住房建造工程的过程，感受建造住房的复杂性。三、回顾小结（预设7分钟）1.回顾学习过程，住房包括哪些基本结构和系统？2.在住房建造过程中，哪些工作最重要？为什么？3.小结：在住房的建造过程中，每个阶段都很重要，都必不可少，但核心是设计。[设计意图]回顾学习过程，总结住房结构和系统，复习巩固学到的知识，明确住房建造工程是由多个系统组成的。教师注重引导同学之间的质疑和辩论，最终帮助学生发现，建造工程的每个阶段都很重要，都必不可少，但核心是设计。四、课后拓展（预设3分钟）同学们下课后搜集其他工程（如“中国天眼”、“神舟”飞船、高铁、桥梁、鸟巢等）建造过程的案例，下节课与同学们分享。[设计意图]激发学生继续探索工程的兴趣，为下一节课做铺垫。【疑难解答】教师在准备住房建造流程的资料时，有哪些注意事项？别墅建造过程环节清晰内容相对简单，高层住宅建造过程比较复杂，建议教师准备别墅（农村自建房）建造资料，高层住宅建造流程可作为课后拓展活动。教师出示住房建造的相关资料前，应将资料提前进行整理，去掉无关干扰信息，便于学生梳理房屋建造过程。【教学后记】17 2.认识工程【教材简析】《认识工程》是六年级下册《小小工程师》单元的第2课。教科书从学生对第1课房屋建造工程的回顾入手，引出本课对其他工程的学习和认识。本课主要包含三个活动：第一个活动是让学生通过搜集、分析资料的方式了解港珠澳大桥的建设目的、意义，实际建设中受到的限制、挑战，以及工程师攻克难关的过程和勇于创新的精神。第二个活动是在了解房屋和港珠澳大桥的建设过程后，让学生采用归纳的方法对工程建设过程的相似步骤进行梳理。第三个活动是通过分析每一项工程的建设过程，让学生了解工程与科技进步的关系。本课的重点是引导学生自主探究，从已有的信息中提取搜集重要线索，分析归纳出我国伟大工程的一般建设过程，培养学生良好的记录习惯、处理信息的能力和总结汇报的能力，并培养学生探究工程的兴趣，让学生进一步认识到工程和科学技术之间的关系。【学情分析】经过第1课的学习后，学生对工程有了较高的学习兴趣，并且能够在小组活动中表现出一定的表达、倾听、沟通和调整的能力。学生对于港珠澳大桥的认识，大多来源于新闻报道。因此，搜集资料、处理信息是本课的主要学习方式。在搜集文献资料时，学生应重点关注港珠澳大桥、“中国天眼”、高铁、鸟巢、空间实验室等宏大工程的规划、建设历程及其过程性资料。本课有助于培养学生搜集和分析处理信息的能力。【教学目标】[科学观念]通过资料学习，知道工程建设需要在一定的限制条件下完成，工程建设有相似的步骤，认识到工程与科学技术的关系。[科学思维]用分析归纳的方法，能总结出工程建设的相似步骤，了解工程与科学技术的关系。[探究实践]在自主探究中，能用学习平板反复阅读学习资料，能用图表来记录重要信息，会提出新的问题。[态度责任]在深入了解工程建设的过程中，能持续关注科技发展对工程建设的重要作用，保持对工程建设的创新想法并促进科技的进步。【教学重难点】[重点]根据港珠澳大桥工程案例，了解工程建设的艰巨与复杂，归纳工程建设过程的相似步骤。[难点]根据四大工程案例分析工程与技术的关系。【教学准备】[教师]港珠澳大桥文字与视频等资料，鸟巢、“中国天眼”、高铁、空间实验室的照片、技术简图等资料，班级记录表、教学课件。[学生]港珠澳大桥相关资料、学生活动手册。【教学过程】一、回顾已学、聚焦问题（预设5分钟）材料准备：课件、视频、班级记录表1.教师出示上节课的班级记录表，引领学生回顾前知谈话：同学们，通过上节课的学习，我们已经了解了住房的主要结构与系统，知道了住房工程的建设过程，它有哪些基本步骤呢？预设：住房有很多复杂的结构与系统，包括承重结构、供电系统、上下水系统等。实施过程主要包括规划、设计、施工等步骤。2.聚焦本课话题谈话：除了住房工程，你还知道哪些工程？这些工程的建设过程是怎样的？它们在建设过程中有什么共同特点？下面，让我们走进我国的宏伟工程——港珠澳大桥建设工程（播放视频）。提问：看完视频，你有什么感受？17 [设计意图]引导学生将学习视角从住宅工程聚焦到港珠澳大桥工程。比较住房工程与港珠澳大桥工程，感受小型工程与大型工程的区别，进一步提升学生的学习兴趣。二、自主探索、研讨交流（预设30分钟）材料准备：学习平板、我国宏伟工程资料考、笔、记录单（一）阅读或观看港珠澳大桥的相关资料，试着整理和归纳下面的问题。1.讲述：是的，桥梁建设工程远比住房工程复杂、艰巨的多。那么，科学家（1）为什么还要建造港珠澳大桥呢？（2）大桥的建造面临了哪些限制和挑战？（3）这些问题都是怎样解决的？（4）大桥的建造经历了哪些主要过程？讲述：课前我们已经搜集了一些港珠澳大桥工程建设过程中的一些重要时间点，带着新的问题，我们再来观看一段视频，并及时的记录和整理我们的发现，完成记录单一。教师引导学生拿出抽屉里的学习平板和记录单一，观看学习视频并及时记录相关信息。2.小组进行资料整理、分析。学生按照上一环节获得的提示，处理文献资料。小组内学生补充各自课前搜集到的各种信息。组内交流分享，共同完善本组答案。提问：谁来分享你们的学习成果？3.全班共同研讨交流，请个别小组上来汇报，其他小组补充。4.教师小结。谈话：大家回顾整理出的资料，再次感受大桥建造过程的困难与复杂。小结：从前期准备到建设完成的十余年间，港珠澳大桥在建造过程中遇到的困难还有很多。工程团队不断突破技术难关，才解决了这些难题。完成这类宏大的工程，依赖的核心是技术。[设计意图]本环节需要学生与教师共同从搜集的资料中整理、分析出四个问题的答案。通过学生明确信息寻找方向、拓展多种资料、整理处理信息、分析得出结论这一活动过程，培养学生搜集、处理、分析文献资料并从中获取信息的科学探究能力，加强对工程复杂性、科学性、系统性的理解。（二）梳理工程建设过程的相似步骤1.教师引导：通过上一环节中的时间线，我们梳理了港珠澳大桥建造的主要过程。对比上节课房屋建造的过程，我们来归纳一下工程建设过程要经历的步骤。2.小组讨论交流：通过建造房屋工程与港珠澳大桥工程的对比，总结出两个工程的相同点，即都需要规划设计和施工建造两大过程。3.教师点拨：通过港珠澳大桥工程案例中的时间点，计算整个工程所用的时间和从开工到竣工所用的时间，然后对所用的时间进行比较分析。4.归纳工程建设过程的相似步骤。（1）明确一个要解决的问题。（2）在限制条件下进行设计。（3）制作一个模型，测试这个模型，评估并改进。（4）实施建设。5.学生完成班级记录表。学生跟随教师一起完成班级记录表记录。教师重点提示：要加强对设计在工程环节中的重要性的认识。[设计意图]教科书呈现了一个工程建设过程的简要步骤示意图，意图有两点：一是给学生提供一个归纳总结的参考；二是重点强化设计的往复过程，通过大桥的多个设计方案的取舍和改进实例，引起学生对设计在工程环节中的重要性的认识，指向工程的关键是设计这一核心概念。（三）了解这些宏大工程与科技进步的关系1.提问：回顾房屋和港珠澳大桥的建造过程，你知道工程建设过程中可能用到哪些科学技术吗？2.师提供资料袋，研究“天眼”、高铁、“鸟巢”体育场和“天宫”17 空间站四大工程的建造过程，分析这些工程分别采用了哪些技术，解决了什么问题？3.专家组模式，并进行小组分享会4.师生谈话：每一项宏大的工程都采用了大量上述技术，证明了工程离不开技术的支持。5.提问：那么工程与技术之间有什么关系呢？学生开展自由讨论。6.小结：通过分析每一项工程的建设过程，我们都可以感受到科学技术在其中发挥的重要作用。每一项工程都包含了大量的科学原理，应用了大量的科学技术，没有科学技术的支撑，就不可能完成如此浩大的工程。与此同时，工程实施过程中面临的各项困难和技术难关也是对科学技术提出的更高要求，推动着科学技术不断发展。可以说，科学技术进步支持工程的实施，工程也推动着科学技术不断发展。[设计意图]小组分析讨论的结果并不需要真正选择出所有需要的技术，而是通过这种形式使学生主动感受到工程采用了大量技术，深化学生对工程与技术关系的认知。三、拓展应用材料准备：更多我国宏伟工程的资料、课件教师引导学生思考：看，这是上海东方明珠塔，这是机场控制塔台，这是著名的埃菲尔铁塔，这些工程师怎么建造的？为什么如此牢固稳定？请学生简单聊聊提问：同学们，我们学校是国家级足球特色学校，现急需建造一座塔台，供教练员训练时站在上面指挥，如果你是一名小小工程师，你觉得，你需要完成哪些工作？关于塔台工程的秘密，我们下节课继续学习，下课！[设计意图]引导学生思考铁塔为什么如此牢固、稳定，它的结构有什么特点。为后面两课设计塔台的形状及内部结构做准备。【疑难解答】1.在学习过程中，如何让学生自主探究港珠澳大桥工程的限制条件和解决办法？利用现代化技术手段，通过提前将剪辑好的关于港珠澳大桥的相关视频导入学习平板，在课堂上让孩子自由反复的去观看，并分析提取信息，及时记录重要信息。既能保证学生学习的自主性，也能提升学生处理信息的能力，更能真实的体会到工程建设带给孩子们的一些视觉冲击，比纯文字资料的学习，这样的有声学习更加能达成学习目标。并且，通过生生之间的互动，他们往往会得到比书本上还要多的一些工程限制条件以及解决办法。2.学生不能很好的理解工程和技术的关系怎么办？教师需提供怎样的帮助？在了解了住房工程和港珠澳大桥工程之后，学生对工程的复杂性、艰巨性有了一定的认识，但还是不能很好的指向工程技术之间的本质关系。那么，在课堂上，教师要多提供一些宏伟工程建设的相关资料，特别是运用到科学技术解决问题的实际例子，从而帮助学生理解科学技术和工程之间相辅相成的关系，便于后续学生的交流讨论更加深入。【教学后记】3.建造塔台【教材简析】本课作为建造塔台的起始课，从设计塔台方案开始做起，采用模拟真实的招投标活动情境展开学习。这一方式的运用主要是激发学生的学习热情，真正像工程师一样工作，加深对工程的理解。17 在本课，学生要模拟前两课学习的工程建造基本过程进行自主设计。从选址、材料选择、塔台的设计、成本核算、人员分工、时间分配等各个方面进行工程整体设计。过程中，学生要考虑各因素之间相互牵制、难以取舍的关系，也要明确各项因素权衡的侧重。例如，塔高、承重、安全是工程项目的核心与重点，美观、成本等属于在重点基础上的综合点。达成二者最大的平衡与优化取决于工程项目的设计，取决于技术难关的突破，取决于合理应用科学原理与科学技术。学生虽面临诸多困难与挑战，但对本课学习内容还是有着强烈的好奇心和参与热情，学习的积极性颇为高涨，这都为本课的学习奠定了坚实的心理基础。【学情分析】从本课开始，学生将承担起工程师的角色，从设计塔台方案开始做起，采用模拟真实的招投标活动情境展开学习。这些对于学生而言是既陌生又好奇的，这样的情景模拟式教学会让学生产生浓厚的兴趣。但对于什么是竞标书？如何开展竞标发布会？等等的内容老师要做出明确的指导，辅助学生顺利开展活动进行学习。【教学目标】[科学观念]能认识到设计方案受多个因素的影响，需要对设计方案进行可行性和合理性分析和论证。[科学思维]分析、比较各种材料，基于“结构与功能”等科学概念，通过发散思维，提出多种结构设计并交流。[探究实践]初步掌握工程竞标书的制作和开展竞标发布会的能力。[态度责任]积极参加设计活动，对工程学习充满兴趣。乐于表达与交流，并能够综合小组各成员的意见，形成集体的观点。【教学重难点】[重点]能充分考虑塔台工程设计的各因素以及各因素之间的关联。[难点]制作塔台竞标书和开展竞标发布会。【教学准备】[教师]教学课件；木块、钢管、砖块等展示材料。[学生]每组提供塔台竞标书。【教学过程】一、激发兴趣，提出需求（预设2分钟）材料准备：课件1.创设情境，提出建造供足球教练使用的塔台需求。2.揭示课题：建造塔台[设计意图]介绍项目背景，明确项目要求，激发学习兴趣。二、制作塔台竞标书（预设23分钟）1.明确塔台式样。提出问题：什么是塔台？课件中出示各类塔台式样。2.建造塔台的需考虑的因素。提出问题：除了了解塔台的样子，还需要考虑哪些建造塔台的因素？（预设：使用的材料、塔台安全性、建造的位置、建造的成本、人员分工等。）3.制作塔台竞标书（1）了解竞标书提出问题：什么是竞标书？如何制作竞标书？播放微课，介绍竞标书和制作竞标书的注意事项。（2）出示竞标书考量标准内容项目标书项目设计成本预算标准1.在10分钟内完成竞标书，并完成提交。2.竞标书内容完整，书写规范，字迹端正。1.认真阅读项目需求，在设计中能达成项目需求。21.项目成本控制在5000元内。2.能较准确估算使用材料的量，能合理预估工人工作的天数。3.能根据材料和人工市场参考价准确计算出项目预算。17 .设计中能合理使用文字、数据对设计图进行辅助说明。3.项目设计合理，可行性高，能体现安全性。（3）制作塔台竞标书活动要求：以四人小组为单位制作塔台竞标书，时间15分钟。完成后，用讲台上的手机拍下竞标书，每个小组只有一次提交机会。过时未提交失去竞标资格。[设计意图]在制作竞标书前，通过微课让学生了解竞标书的制作方法，提升竞标书制作的效率。明确竞标书的考量标准，可以引导学生更好的制作竞标书。三、竞标发布会（预设10分钟）1.介绍竞标发布会要求（1）宣布参与发布会小组名单；（2）各小组由主竞标人发言，其余成员补充；（3）发言后，主竞标人可邀请听众提出意见或建议，并解答；（4）最后由一名专家总结性发言。2.开展竞标发布会[设计意图]由于时间有限，没有完成竞标的小组不参与竞标，但通过邀请观众提问和专家组发言的方式，让更多的学生参与到竞标发布会中，同时，也更符合竞标发布会的形式和流程。四、对工程的新认识（预设5分钟）1.提出问题：通过参与设计塔台的项目，我们有什么感受？2.提出问题：我们对工程又有了怎样的新认识？（预设：了解到工程并不仅仅是设计和建造，还要从安全性、整体性、成本等方面综合考虑。）[设计意图]鼓励学生说出对工程的新认识，激发学生继续学习和探索的兴趣。【疑难解答】如何设计一份学生便于填写和设计的竞标书？在本课的教学中遇到的最大的疑难就是如何设计一份适合学生的竞标书，首先参考了教材中的竞标书，发现这个太简单了，学生无从下手。后来，发现作业本中的竞标书设计的比较好。因此，以此为蓝本，在结合多次试教，最终确定了以下这个版本。【教学后记】4.设计塔台模型【教材简析】从2022版《科学课程标准》的课程内容来看，本单元处在“工程设计与物化”部分。从单元整体设计来看，本单元是让学生经历“明确任务——设计——建筑(模型)——测试——评估——改进”17 这一完整的工程设计过程。从本课开始，学生的学习视角从对工程的整体认知转到到工程设计这一核心内容。与之相应，教科书的编写体例不再沿用四个板块的模式，而是以工程建设的基本程序展开。教科书一开始明确建立模型的重要意义。随后对塔台模型的设计提出了明确的要求，同时供应材料清单以及评价表，一方面指导学生设计方向，另一方面从评估的角度利用评价表规范设计方案。此外，教科书提出了5个问题供学生制定方案时思考，引导学生全面细致地考虑设计问题，帮忙学生突破技术难点，尽可能设计出符合要求的塔台模型方案。本课的内容是对上一节“标书”的具体化，聚焦塔台设计这个关键点来展开工程实践活动的。下一节建筑塔台模型要依照本课的设计方案来实施，单元结束课也要对本课设计的不足进行改进。所以本课的内容在整个单元中起到很重要的承上启下作用。【学情分析】本课为学生设计塔台模型提供了必要的支持，但是对于学生来说仍然具有挑战性，学生要经历多维度的思考与权衡，最终整合出最为合适的设计方案。第一个挑战是设计图的绘制，学生的设计意识比较薄弱，对工程设计的要素接触较少，对设计图纸上必要的文字、图形、数字等标注以及要绘制不同视角的设计图，全方位呈现等都不清楚，老师需要引导学生发觉其中的学问，知道工程要以科学和技术为基础。第二个挑战是认识设计方案中各影响因素之间的关系，如结构设计、稳定性、把握倾斜等。同时理解“工程活动的本质是创造人工实体，设计与物化是其中的重要环节”这一主要概念。【教学目标】[科学观念]通过设计设计塔台模型，认识到工程设计是一个复杂的过程，需要综合考虑各个因素及之间的关联。知道工程要以科学和技术为基础。[科学思维]能深入思考，用分析、判断的方法发现并解决设计中的难点问题。[探究实践]能根据限制条件设计、绘制出符合要求的塔台模型，并能用文字和绘图的方式表达创意。能反思自己的设计，不断改进。[态度责任]对工程设计抱有极强的兴趣。在设计与绘制塔台设计图时愿意与小组成员合作、交流，共同完成设计任务。具有反思意识，能听取同学意见并不断改进自己的设计。【教学重难点】[重点]认识并理解工程设计是一个复杂的过程，需要综合考虑各个因素及其之间的关联。[难点]能根据建造塔台的具体任务，综合考虑相关因素，在限制条件下设计出符合要求的塔台模型，并能用文字和绘图的方式表达创意。【教学准备】[教师]班级记录表、评价表、三角形与正方形的框架实物、建筑物图片、铁塔图片、教学课件。[学生]塔台标书、学生活动手册、记录表。【教学过程】一、激发兴趣、聚焦问题（预设5分钟）材料准备：课件、塔台模型图片。1.展示塔台模型，明确模型意义出示教科书塔台图片，让学生观察塔台的结构和外观。明确建立模型是工程设计中的重要环节,工程师通常通过建立模型来测试他们的设计。引导学生像工程师一样，设计、制作、测试、评估、改进塔台模型，经历建筑塔台的过程。2.创设情境，聚焦任务谈话：我们从今天开始，一起像工程师一样，来设计、制作、测试、评估、改进塔台模型，经历建造塔台的过程。[设计意图]通过谈话的方式强调建立模型的重要性，明确本课的学习活动方向。同时指明本课之后的连续几课都是围绕建筑塔台而开展模型的设计、制作、测试、评估、改进等一系列活动。通过引导学生观察真实塔台图片，让学生初步了解塔台的结构和外观。二、明确任务：设计塔台模型（预设10分钟）材料准备：课件、指导性微课、三角形与正方形的框架实物。（一）明确工程要求和材料1.出示教科书中建造塔台的要求。提问：我们要做一个什么样的塔台？我们一起来看看学校对建造塔台有什么要求。提示学生阅读教科书中要求:塔台的高度为60厘米;17 底部能够移动,不能站在桌面上;坚固并有承重能力;具有抗风抗震能力;美观、节省材料;⑥使用所给的材料:70根20厘米长的吸管、剪刀(1或2把)、胶带、尺子(1或2把)。2.观察课件出示的世界著名建筑图片及其设计图样稿（埃菲尔铁塔）。提示：工程设计图纸都是工程师按照一定的标准和规范绘制的，这样施工方才能按照工程师的构想和设计来开展施工作业。初步提出对于设计图纸和设计活动的要求：我们的设计图纸也要有一定的标准和规范。3.介绍工程设计图的一般设计流程和施工图的具体分类。引导：一般设计图需要基本图纸和详图两部分，但我们小学生画设计图时，只需要利用我们在数学课和美术课上学到的关于测量绘图的知识，画简图即可。4.通过观察埃菲尔铁塔和鸟巢体育馆的建筑细节了解三角形对于结构稳固性的作用。引导：通过观察埃菲尔铁塔和鸟巢体育馆的框架结构，你有没有发现有一种形状经常出现呢？是的，因为三角形具有稳定性，大量三角形的运用能使我们的建筑更加牢固可靠，大家在设计塔台时也可以借鉴。演示三角形与正方形的框架实物，对比稳定性。（三）阅读塔台模型制作评价表1.引导：我们来阅读教科书中的塔台模型制作评价表。2.阅读后结合工程要求，了解细化评价标准和相应分值，明确塔台模型设计具体要求。[设计意图]通过明确塔台设计和设计图纸的具体要求,便于学生依照设计图纸建立出符合要求的塔台模型。老师还需提示学生高度、稳定性、承重是必需达成的重要指标。评价表是学生进行塔台模型设计的重要帮手。评价表不仅整合了任务板块的全部要求，还进行了细化，帮忙学生在设计过程中整合各项因素、达到要求的平衡点。三、制订方案，开展设计（预设20分钟）材料准备：课件、指导性微课、塔台标书（内含空白设计图）（一）依据评价表思考问题归纳教学课件出示教科书中的几个问题，并引导学生思考。1.如何保证塔台达到要求高度的同时不倒下？2.如何保证塔台的倾斜角最小？3.如何保证塔台能抵御大风或一定级别的地震？利用微课出示设计方案中设计图的绘制规范和技巧，包括三视图、比例尺、加固方案、抗震设计等。（耐震，可以在塔台模型中加入大量三角形。制震，可以在塔台模型底部加大面积或加大重量。免震，可以在塔台模型底部加滚珠。）谈话：以上这些问题大家不用马上回答，各小组在设计中思考、交流、讨论，共同研究解决方案。（二）开展设计活动1.出示教科书中的学生交流图。利用多媒体课件出示教科书中的学生交流图，学生阅读对话框中的提示内容。要求①设计图纸清楚明了，有条理，表达方式全面，有文字、图画、数字、标记等。②小组分工明确、系统，有序开展设计活动。2.交流设计关键点。进行全班交流，相互提示交流塔台模型设计的关键点。3.小组设计塔台模型。下发与活动手册相同的设计方案记录表，学生小组开展塔台模型设计活动。适时指导，随时提醒学生协同设计评价表中的各个项目，提示在设计塔台整体结构时多用三角形。（三）展示设计成果1.谈话：请各组成员一起来介绍、展示设计方案。同学们一起交流，各组讲解尽可能翔实、完整，这样更有利于相互理解、相互交流、相互帮助。17 2.介绍设计方案，全班交流。[设计意图]通过教科书上气泡图的提示语，使学生进一步了解到设计工作的重要性，体会工程中各个系统之间是相互影响、相互制约的。学生亲历在限制条件下进行设计的活动，感受工程设计的简单性和重要性。通过展示交流活动，促使全班进行互评、互鉴。四、研讨（预设5分钟）材料准备：课件、班级记录单（一）我们的设计方案完备吗？是否考虑到了各个因素？在展示设计成果活动中，小组汇报后，提出此问题。组织小组间质疑、解释、交流、互动，帮助每一组反思自己的设计方案。（二）我们的设计方案还有需要调整的地方吗？打算怎样进一步调整？在展示设计成果活动中，在第一个问题研讨后，提出此问题。组织各小组寻找自己设计方案中的问题。学生借鉴其他小组设计方案的优秀经验，小组研讨解决方案，制订调整计划，及时整改设计方案，填补出现的漏洞和问题。[设计意图]以上两个问题融合在展示设计成果中，通过问题(1)引导学生进行自查和互评，问题(2)引导学生发觉问题并准时改进设计，各个小组可以互相补充、互相借鉴、各自完善设计方案。【疑难解答】1．学生在本课之前，从来没有设计过建筑物，也没有画过设计图纸，老师改如何指导学生将自己脑中的想法表现在图纸上呢？首先，老师要让学生明确塔台的设计要求，设计要求不要只在课件中出示，因为课件切换后学生就会忘记具体的设计要求，所以老师要讲塔台的设计要求用板书的形式写在黑板上，这样学生就能随时浏览明确设计要求。第二，设计图纸的画法一定要有章可循，不能随意的画，所以要求老师一定要让学生仔细地看指导微课，提示学生设计图纸需清楚明了，有条理，表达方式全面，有文字、图画、数字、标记等。最后老师可将微课停留在演示画法那一帧，供学生学习参考。2．学生在学习了本节课前半部分后，后半节课又要设计又要绘制设计图，时间来不及怎么办？这节课时间较为紧张，建议老师引入部分可以开门见山，节约时间。本节课的设计需要学生在小组内根据要求集思广益来设计，一定要让学生明确分工，这样开展设计才能游刃有余。如果课时来得及，建议再多花半节课时间来开展设计。【教学后记】5.制作塔台模型【教材简析】本节课是设计环节中的模型制作，在设计环节中具有重要的作用。在工程设计的过程中，设计图纸是将抽象的设计思想转化为形象的图画、标识等的方案，模型成品则是将其呈现为具象的实物。模型的制作，是对设计方案的执行、检验和完善；通过对模型的测试与评估，能较充分地检验设计方案是否合理、科学、全面；模型也是改进设计方案，完成工程任务的重要依据。本节课的制作板块分两个步骤来实施。第一步是动手制作，始终确立完全按照设计图纸实施的意识是制作活动的核心，也是本课的重点。17 第二步是模型展示，可结合研讨板块的要求，对照评价表对本组模型成品的优缺点进行自我评价，同时开展对制作过程的自我反思，促进设计方案的迭代更新。【学情分析】本单元的塔台模型设计项目，是学生第一次像工程师一样经历完整、系统的工程设计，始终确立完全按照设计图纸实施的意识并能付诸行动，既是本课的重点，也是本课的难点。六年级的学生虽然已经具备一定的科学设计和动手能力，但是有序思维、空间思维能力还在发展期，制作一个大型塔台对他们的动手能力具有一定的挑战，对工程设计的一般过程也需要熟悉。在实际操作过程中，学生常常会因为习惯待养成、技能跟不上等问题，出现图纸与模型不符的情况，需要教师反复强调、重点关注。在模型制作的过程中，因为模型体积较大，个人不容易操作实施，就更加凸显了小组分工合作的重要性。多人互助，快速优质地完成任务是小组合作能力的突出体现。【教学目标】[科学观念]知道制作模型是工程设计的重要环节，能利用形状和结构的相关知识制作和优化塔台模型。[科学思维]能运用平面与空间转化、比较等方法严格按照设计图制作塔台模型，能使用模型制作评价表对模型进行评价，并提出简单的优化创意。[探究实践]能坚持完全按照设计图进行模型制作，并在组内对模型进行自我检测，结合他人建议优化模型。[态度责任]感知科学知识和技能对制作优质模型的重要性，进而认识到社会发展需要科学技术做支撑。【教学重难点】[重点]依照设计方案制作塔台模型。[难点]坚持完全按照设计图进行模型制作，并能进行自我评价和改进。【教学准备】[教师]教学课件[学生]设计方案、红笔；吸管、胶带、剪刀；学生活动手册。[选用材料]回形针、连接件、滚珠、弹簧、钩码。【教学过程】一、聚焦：明确任务（预设2分钟）材料准备：课件、设计方案、红笔1.播放课件，建筑模型展示。2.讲述：模型制作是工程设计中十分重要的一个环节，它能把平面的设计图纸转化为立体模型，帮助我们检验和完善设计方案。今天，我们一起来根据上节课的设计图纸，制作一个塔台模型吧。3.揭示课题：制作塔台模型（板书）[设计意图]精美的建筑模型图片能给学生带来视觉上的冲击，积累关于模型的直观觉知。辅以简练的讲述，阐明模型制作在工程设计中的地位和作用，明确本节课的学习目标和内容。二、制作和研讨：建造塔台模型（预设33分钟）材料准备：吸管、胶带、剪刀；学生活动手册。[选用材料]回形针、连接件。1.动手制作（1）观看微课，了解模型制作的要点。微课主要内容如下。模型制作的一般步骤：底座搭建→侧面搭建→辅助部件搭建→整体搭建→模型命名。这些工作都需要同伴互助、合作完成。模型制作小技巧：①根据设计图纸上的数据，准备相应数量的吸管。②测量相应的长度并截取，控制好立柱的高度等高，可以防止塔台的倾斜。③接口固定的几种方法。④每个步骤完成后都要进行细节检查，接口是否牢固，还有地方需要修补吗？17 注意：制作模型要与设计方案相一致。每个步骤完成后，检查模型实物是否和设计图纸相符。制作过程中，如果发现设计图纸存在问题，要先小组讨论改进方法，确定后用红笔在设计图上进行修改，再根据修改后的方案继续制作模型。（2）讲述：还可以额外选购回形针和连接件作为连接吸管的辅助零件（课件出示回形针和连接件的使用图示）。（3）出示评价表，出示自我评价和更新模型的要求。模型制作完成后，对照评价表进行一次自我测试和评价，把小组建造的塔台模型的优点和缺点记录下来。把建造过程中产生的新想法也记录下来。（4)小组内进行塔台模型制作。2.模型展示（1）说明展示要求：呈现设计图纸、实物模型、自我评价记录，进行针对本组塔台模型的全面介绍。出示介绍的两个重点问题：对照评价表，我们认为小组建造的塔台模型会在哪些方面表现较好，在哪些方面地出现问题？我们对自己小组建造的塔台模型满意吗？通过实际的搭建活动，我们对塔台模型的设计又有了什么新想法？（2）小组间评议和提问。[设计意图]动手制作部分，学生需要通过合理分工，小组合作完成塔台模型搭建的任务。这个过程中，按图搭建是教师需要一以贯之的重点，因此，这一提示既落实在搭建前的指导性微课中，又落实在评价量表中。同时，学生缺乏的是塔台搭建的技术，特别是如何按图纸要求处理和连接吸管，这里用微课给予学生帮助。模型展示部分，由两个重点问题作为纲领，并且规定了展示的方式，可帮助各小组高效进行模型的展示和交流。三、拓展：改进设计方案（预设5分钟）材料准备：学生活动手册、滚珠、弹簧、钩码。1.增加下列材料，我们还能进一步优化塔台模型吗？出示滚珠、弹簧、钩码。2.小组改进设计方案3.交流自己的改进点[设计意图]工程和设计的灵魂是创意，希望通过更多材料的补充，激励学生发展思维，提出更多有创意的想法。【疑难解答】学生的模型实物和设计图纸的匹配度不高怎么办？一要由教师在引导上下功夫，把“根据设计图纸建造模型”这一要求贯穿在课堂教学的各个环节，并时时处处作强化指导。二要根据具体情况进行合理评价。例如，有些小组在设计方案中画的塔台是上小下大的结构，在实际搭建时，虽然学生努力想要实现这样的架构，但是由于技术问题，导致实物每个立面的倾斜度没那么大，整个塔台接近直筒状。针对这种情况可以适当放宽要求，只要模型呈现了设计意图，就应判定为图、物基本相符。适当的鼓励对刚刚接触工程的学生是至关重要的。【教学后记】17 6.测试塔台模型【教材简析】《测试塔台模型》是六年级下册《小小工程师》单元的第6课。本课是学生在经历了设计——制作——改进模型后进行测试，测试是对塔台模型设计是否合理、科学、符合要求的检验，是工程设计中又一重要环节。教学内容由两部分组成。第一部分“测试”由三个有层次、有逻辑的活动组成。第一个活动是明确测试标准，并且提供学生填写的塔台模型测试记录表，结合第4课中的评价标准对全班各组模型成品进行评价。第二个活动是进行展示与测试。学生依照顺序逐一进行测试，并以评价表各项指标细化说明为依据进行数字打分。第三个活动是自我评估，各组通过分析测试结果，梳理各自塔台模型的问题，思考解决方法，为下节课开展评估改进打好基础。第二部分“研讨”将研讨部分与测试部分整合，测试得出的数据是学生进行自评、反思、发现模型设计缺点的重要依据，也是进行问题梳理、明确改进方向、完善工程模型设计方案的依据。【学情分析】学生对制作、测试塔台模型十分感兴趣，但是到底测试哪些内容？什么样的塔台模型评为合格？什么样的塔台模型评为优秀？学生也许还不是十分清楚。本课将会出现大量的数据，学生将利用这些数据进行汇总、整理、分析、对比，学会用数据说话。学生通过分析数据找到本组模型的优点与不足，明确问题及改进方向，培养数据分析与应用能力及严谨的科学态度。【教学目标】[科学观念]认识到检测工具对测试工作的重要性，从而进一步理解科学技术的发展与应用对一项工程建设的重要意义。[科学思维]通过使用特定的工具完成测试项，衡量设计是否达到规范要求。并对测试结果进行反思，能归因问题所在，从而培养思维的创新性、灵活性、批判性。[探究实践]能依据标准对塔台模型进行测试并记录。虚心接纳同学意见，通过反思交流，调整原有设计，从而达成集体共识。[态度责任]对测试活动充满好奇与热情，认识到测试的重要意义。善于合作交流，同时培养严谨、科学的实验态度。【教学重难点】[重点]理解测试是工程设计中的重要环节，是衡量设计是否达到规范要求的重要方法。[难点]通过分析、对比测试结果，能归因问题所在，明确改进方向。【教学准备】[教师]1.教学课件；2.米尺、多本教科书、电风扇、抗震检测仪。[学生]塔台模型、塔台模型测试记录表、问题梳理记录单、学生活动手册。【教学过程】一、聚焦：揭示课题（预设5分钟）材料准备：课件，各小组的塔台模型1.谈话导入：在一项工程中，测试是重要环节。各组建造的塔台模型是否符合要求？还有哪些地方需要改进？2.揭示课题：测试塔台模型（板书）[设计意图]通过看似所以实则聚焦的谈话，引导学生思考如何通过测试检测自己的塔台模型是否符合要求，激发学生测试塔台模型的探究学习兴趣。二、探索：测试（预设20分钟）材料准备：米尺、多本教科书、电风扇、抗震检测仪、塔台模型测试记录表、问题梳理记录单、学生活动手册。1.明确测试标准（1）出示塔台模型制作评价表。提问：大家还记得塔台模型制作的依据吗？引导：我们一起来看塔台模型制作评价表，大家说说都有哪些项目及分值。17 学生小组交流研讨塔台模型制作评价表，对标准达成共识，了解完成度不同对应的分值也不同。（2）出示塔台模型测试记录表。对比塔台模型制作评价表与塔台模型测试记录表，看看有什么相同与不同。2.展示与测试（1）介绍测试工具。学生可以依据塔台模型制作评价表说出一些工具。例如：测量高度的尺子、测试承重的重物、测试抗风能力的电风扇等。教师讲解：测试地震我们可以利用地震模拟仪。（2）确定公平的测试方法。①提问：当我们测量塔高时利用什么样的尺子呢？学生小组讨论交流。学生意识到应该用米尺进行测量，并且每组使用的测量的工具都要相同。如果测量工具不同，结果就不准确了，没办法比较。②提问：测量承重能力时，可以用什么测试呢？必须使用一样的重物测试塔台模型，否则无法对比测试结果。③引导：我们知道了怎么测量高度和承重，那怎么测量抗风能力呢？学生讨论后可以说出抗风能力可以统一用电风扇测试。电风扇的1挡为小风量，2挡为中等风量，3挡为大风量。④小结：测试塔台的方法、标准、工具都需要统一，这样才能保证测试公平且方便对比。（3）学生测试塔台模型。①教师创设测试工程情境，模拟真实的工程测试。②学生测试并记录。教师提示：塔高、承重、抗风能力、抗震能力为塔台模型制作的必要条件，都需要符合塔台模型制作标准中的最低标准，如有一个条件不符，则塔台模型不合格。③材料成本计算。提问：怎么计算材料成本呢？教师出示材料价目表学生小组计算材料成本后汇报。④分工与美观评分。教师讲解：分工合作项目可以由各组自行介绍后各组评分；美观方面可通过塔台结构是否合理评分。学生进行小组评分并记录。3.自我评估观察分析塔台模型测试记录表，找找表中的高分项与低分项，说说这些代表什么。布置任务：请大家分析测试标准的低分项，对本组塔台模型的问题进行汇总，写在问题梳理记录单上。学生小组研讨并完成问题梳理记录单。[设计意图]这一探究环节让课堂气氛达到高潮，学生利用各种测试工具进行测试。首先明确测试标准，学生依照顺序逐一进行测试，各组通过分析测试结果，梳理各自塔台模型的问题，思考解决方法，为下节课开展评估改进打好基础。三、研讨（预设15分钟）材料准备：塔台模型测试记录表、问题梳理记录单1.小组建造的塔台模型表现最佳的是哪些方面？我们是怎么做到的？2.小组建造的塔台模型需要改进的地方有哪些？所出现的问题是什么原因造成的？3.其他小组的建造的塔台模型对我们小组有什么启示？[设计意图]鼓励学生主动交流。通过分析数据找到本组模型的优点与不足，明确问题及改进方向，培养数据分析与应用能力及严谨的科学态度。【疑难解答】1.在测试塔台模型的抗震能力时，没有合适的测试工具，怎么办？17 方法一，可以在淘宝购买一个抗震测试仪，在教学中可以达到测试效果。如果学校不方便统一采购，也可以自制一个“地震模拟器”。所需材料有：弹珠若干颗、橡皮筋、两本硬皮书。将弹珠放于两本硬皮书之间，用橡皮筋固定即可。测试中只要人为晃动两本书，也能模拟地震。测试中，最好是同一个人操作，掌控好力度，尽量做到力度一致。2.塔台模型的制作材料一定要吸管和胶带吗？这个不一定，只要全班的材料是一致的，测试即为公平。也可以统一采用牙签，用太空泥连接，或者胡萝卜连接都可以。这样也能增加一些趣味性。但是学生前期搭建时耗时会更长一些，需要注意课时安排。【教学后记】7.评估改进塔台模型【教材简析】本单元的3-7课通过塔台建造的实践活动，初步建立起对工程的了解。通过第3课“建造塔台”，以招投标形式明确工程项目要求，体会并感受设计的重要作用。第4课“设计塔台模型”聚焦塔台设计完成技术难关的突破。第5课“制作塔台模型”，在设计的基础上动手制作塔台模型。第6课是“测试塔台模型”，以评价表为评价标准，对塔台模型进行测试、评价。本节课作为本单元的总结课，来到了设计环节的最后步骤，主要通过两个环节来展开。一是评估，二是改进。在上节课已经对塔台进行小组测试和评价的基础上，展开组间互评，在互评中完善各组设计方案。改进活动需要根据单元学习中的全部过程性资料，来进行方案设计的修改。并且要让学生知道本课产生的设计并不是终极成品，可能还要经过多次的反复改进直至满足工程的需要。对一项工程有系统性的了解和认识。【学情分析】作为单元总结课，学生可能会误以为一项工程的体验活动已经到此结束，但其实我们经历的只是工程中设计这一核心内容，并没有真正施工建设。而设计是工程的关键，需要帮助学生建立设计的改进需要精益求精，并权衡多种复杂因素后才能投入到工程下一环节的正确认识。【教学目标】[科学观念]知道工程要反复评估改进、不断完善，才能达成最终的工程要求。能把工程要求应用于实践进行迁移。[科学思维]比较分析各组模型的优缺点，基于有说服力的论证，对模型改进提出有价值的解决方法。[探究实践]依据评估标准，针对每一组模型开展小组自我评估与组际评估。依据塔台模型制作评价表再次改进设计。[态度责任]进一步增强对工程建设的兴趣与认识。能够学会倾听，乐于交流，不断改进设计。【教学重难点】[重点]通过开展组际交流评估活动，明确塔台设计及模型制作存在的问题，进行改进再设计。[难点]对模型反复进行修改设计—制作—测试—评估，直到满足工程的需要。【教学准备】[教师]班级评分统计表、教学课件。[学生]17 招标计划书、评价表、塔台模型设计图纸、塔台模型、测试塔台记录表、问题梳理记录单、设计方案修改记录单、学生活动手册。【教学过程】一、聚焦问题（预设8分钟）1.谈话：通过上一节课对塔台模型的测试，我们发现它还存在一些问题。怎样改进才能把它建得更好呢？2.学生整理出上节课的塔台模型测试记录表、问题梳理记录单，作为交流的材料。[设计意图]整理回顾上节课设计与测试后产生的问题，为本节课的评估改进做好准备。二、评估与改进（预设8分钟）（一）小组交流评估1.引导：组内根据上节课的塔台模型测试记录表、问题梳理记录单从三个方面对塔台模型展示的汇报做准备。提示：小组内分工完成会更高效。（1）我们小组制作的塔台模型的主要优点____________。（2）我们小组制作的塔台模型的主要不足____________。（3）根据问题我们将做如下改进____________。展示方：由一个主汇报人对本组模型进行展示汇报，其他组员适时补充。汇报时可以邀请其他组同学提供支持与建议。评估方：既要客观公正地对展示方进行评价并给出合理的建议，也要借鉴他组经验，迁移应用新创新，力求将设计方案改进得更准确、完整和科学。（二）明确问题1.提示：在组际交流中，要进一步完善问题梳理记录单，及时把大家的建议记录下来。2.引导：小组合作学习，对问题进行梳理，充分考虑他组的建议，商讨解决方法，整理出设计方案修改记录单。（三）改进设计1.引导：小组拿出原始设计图，根据研讨出的修改方案有针对性地进行修改，教师适时指导。2.小组展示改进后的设计方案，交流可行性。3.提示：改进后的设计方案并不一定就是终极成品，还要根据设计方案重新制作模型，再次测试评估，发现新的问题并进行改进，直到达到工程要求，完成设计环节，才能进入到下一个施工建造环节。[设计意图]在组内梳理完成后，搭建组际交流的平台，使学生充分表达观点，同时与其他观点进行碰撞，融合集体智慧，使得大家思考问题更全面，有助于后续的修改完善。三、思考讨论（预设8分钟）（一）通过建造塔台模型的活动，我们对做好一项工程又有了哪些新的认识？学生自由谈感受，从单元学习角度进行自我反思、回顾与总结。（二）假如学校再组织开展一项工程活动，我们会怎样做？1.以本次塔台工程为例，说说工程实施的步骤与重点。2.对于学校新的工程活动，你有什么样的实施计划？[设计意图]作为单元总结课，从单元角度进行自我反思、回顾与总结，学生结合自己本单元的体验，深化对工程学习的兴趣，以及对工程建设的理解。四、课后拓展课后任务：将小组建造的塔台模型按照改进后的设计重新加工，使它更符合建造要求。[设计意图]本课产生的设计并不是终极成品，可能还要经过多次的反复改进直至满足工程的需要，引导学生在课后继续探究，使得设计环节能呈现更加完善的作品。【疑难解答】1.本节课学生需要完成组际交流、问题梳理以及再设计，一节课的时间很紧张，怎么安排课时？17 在开展本节课之前，先要确保已经完成了测试和自我评估工作，并做好问题梳理记录单，也可以让学生在课前做好整理工作，本节课主要为学生的组际交流提供充分交流的平台，也给学生足够的讨论时间，这样才能使得接下来的修改设计更有方向。如果交流评估后，没有时间再修改，可以安排学生课后完成，或者做好第二课时的准备。2.在组际交流中，课堂秩序比较混乱，效果也不是很理想。要有效地展开交流讨论活动，需要教师提前制定好规则，每组尽量安排一个发言人，其他组员适时补充。评估的小组最好能够有一份辅助的记录单，比如记录其他组的问题及相应的建议，这样也有助于他们在提建议时更加高效。在交流中要尽量避免你一言我一语的情况，要在展示方展示完毕后，再有请评估方发言，这样课堂也会更加有秩序。【教学后记】17