第一单元 小小工程师教学设计
实施年级 六年级 学科 科学 教材版本 教科版
学期 第二学期 课题 1.6 测试塔台模型
教学内容 教材第15-16页
素养目标 1.科学观念：知道测试是工程设计的重要环节，明确塔台模型的测试标准（高度、承重、抗风、抗震），理解统一测试工具、方法和标准的重要性，建立“测试验证设计”的科学认知。 2.科学思维：能依据测试数据客观分析塔台模型的优势与不足，归因问题产生的原因，初步形成“数据→分析→归因→改进”的工程思维链条。 3.探究实践：能规范使用尺子、电风扇、抗震检测仪等工具，按标准完成塔台模型的四项测试，准确记录测试数据；能梳理测试中发现的问题，提升动手操作、数据记录和问题分析的能力。 4.态度责任：对工程测试活动充满探究热情，尊重测试数据和客观事实；能虚心借鉴其他小组的优秀经验，培养团队协作、反思改进的科学态度。
教学 重难点 重点：掌握塔台模型的测试标准和规范流程，能使用指定工具完成高度、承重、抗风、抗震四项测试并记录数据。 难点：能结合测试结果，深入分析模型问题的根本原因（如结构设计、材料使用、制作精度等），为后续改进提供依据。
教具准备 多媒体课件、测试材料（每组：自制塔台模型1个、米尺1把、装满水的矿泉水瓶3-5个或教科书若干、小盆1个、电风扇1台、抗震检测仪1台）、记录工具（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、情境导入（3分钟） 1.回顾衔接：提问“同学们，上节课我们分组完成了塔台模型的制作，大家都投入了很多创意和心血。但这个模型是否符合我们最初的设计要求？它的高度、承重、抗风抗震能力到底怎么样呢？”引发学生对模型性能的关注。 2.强调意义：“在真实工程中，测试是检验设计是否合格的关键环节，能帮助我们发现问题、优化方案。今天我们就通过科学测试，全面检验我们的塔台模型，看看它的表现如何”，顺势引出课题——《测试塔台模型》。 3.明确任务：简要介绍本节课核心任务“完成高度、承重、抗风、抗震四项测试，记录数据并分析问题”，调动学生参与积极性。 二、探究新知（25分钟） 活动一：明确测试标准与规范 1.统一测试标准：通过课件清晰呈现四项测试的核心要求： 高度测试：测量塔台顶面到地面的垂直距离，需达到设计目标（如60厘米）； 承重测试：顶端放置纸板，逐步添加矿泉水瓶或教科书，记录模型稳定时的最大承重； 抗风测试：用电风扇1-3档依次吹拂模型，观察是否倾倒，记录最大抵御风力等级； 抗震测试：用抗震检测仪1-3档模拟震动，观察模型稳定性，记录最大抵御震动等级。 2.强调公平原则：“所有小组的测试工具、操作方法、添加重物的顺序都必须保持一致，这样才能保证测试结果公平可比”，避免因操作差异影响数据有效性。 3.讲解工具使用：演示米尺、电风扇、抗震检测仪的正确用法，如“米尺需竖直紧贴模型，平视读数；电风扇需距离模型相同距离吹拂”。 活动二：分组测试，记录数据 1.分工明确：每组确定“操作员、记录员、安全员、观察员”，明确职责：操作员负责规范操作测试工具，记录员及时填写测试记录表，安全员保护模型和工具，观察员关注模型实时状态。 2.依次测试：各小组按“高度→承重→抗风→抗震”的顺序开展测试，教师巡视指导，重点关注： 操作是否规范（如承重测试是否逐步添加重物，抗风测试距离是否一致）； 数据记录是否准确（如高度数值、承重数量、抵御等级等）； 测试过程中是否保护好模型和自身安全。 3.问题标注：测试中若模型出现倾斜、坍塌等情况，记录员需在问题梳理记录单上标注“问题现象”（如“3档风时模型倾倒”“承重3本教科书时坍塌”）。 活动三：分析数据，梳理问题 1.小组研讨：围绕以下问题展开5分钟讨论： 我们的模型表现最佳的方面是什么？为什么能做到？（如“承重能力强，因为使用了大量三角形结构”）； 模型需要改进的地方有哪些？问题原因是什么？（结合常见问题示例：“抗风能力弱，因塔台高度过高”“成品倾斜，因制作时测量有误差”）； 其他小组的模型有哪些值得我们学习的设计？（如“底部加钩码增强稳定性”“添加护栏提升安全性”）。 2.记录梳理：将讨论结果整理到问题梳理记录单，明确“问题类型、产生原因、改进方向”，为后续优化模型做准备。 3.集体交流：邀请2-3组分享测试结果和问题分析，教师引导学生发现共性问题（如底部较轻、结构不对称、材料用量不合理等），拓展改进思路。 三、课堂小结（6分钟） 1.知识梳理：师生共同回顾“我们用了哪些工具和方法测试塔台模型？测试中发现了哪些常见问题？”，小结“测试需统一标准和工具，常见问题集中在高度控制、结构稳定性、材料用量、制作精度等方面”。 2.方法强调：再次强调“测试是工程设计的重要环节，通过测试能客观检验设计效果，问题分析能为改进提供依据”，强化“科学测试→数据支撑→理性改进”的工程逻辑。 3.衔接后续：“下节课我们将基于今天的测试结果和问题分析，对塔台模型进行优化改进，让它更符合设计要求”，激发学生持续探究的兴趣。 四、巩固练习（3分钟） 采用选择形式，通过课堂练习卡片巩固知识： 1.“日月贝”珠海歌剧院建造地址靠近海边，风大浪大，针对这种情况，该建筑在设计时，必须重点考虑的是（B.抗风能力）。 2.小明在测试塔台的抗风能力时，吹二级风塔台没有倒，吹三级风塔台倒了，那么他的塔台最大能抵御（B.二级风）。 3.在测试塔台模型顶端承重能力，用课本做重物时，后期一次放（B.1本）合适。 4.在测试塔台模型高度时，应测量（B.顶面到地面的垂直距离）。 5.测试塔台模型的工具不包括（A.圆规）。 公布答案并简要解析，强化测试标准和工具使用的核心知识。 五、课后作业（1分钟） 1.基础作业：结合本节课的测试结果和问题梳理记录单，分析小组塔台模型若在承重测试中出现倾斜坍塌，可能的2个原因（结合结构设计，如“底座太小导致重心不稳”“立柱太细无法承受压力”），并说明理由。 2.拓展作业：查阅资料，了解真实桥梁、高楼等工程的抗风抗震设计方法，记录1-2个可借鉴的改进思路，下节课分享。 板书设计 测试塔台模型 一、测试内容与工具 1.高度测试：米尺（测垂直距离） 2.承重测试：矿泉水瓶/教科书（逐步添加） 3.抗风测试：电风扇（1-3档） 4.抗震测试：抗震检测仪（1-3档） 二、核心原则：统一标准、规范操作、客观记录 三、常见问题与原因 1.抗风弱→塔台过高、底部较轻 2.承重差→三角形结构少、立柱较细 3.倾斜/坍塌→测量误差、结构不对称 4.成本高→材料用量过多(共30张PPT)
6. 测试塔台模型
小小工程师
一
素养目标
(2分钟)
情境导入
（3分钟）
探究新知
（25分钟）
课堂总结
（6分钟）
课堂练习
（3分钟）
布置作业
（1分钟）
教学过程
素 养 目 标
科学观念
科学思维
探究实践
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。完成一项任务(测试)需要使用特定的工具。
认识到检测工具对测试工作的重要性，从而进一步认识到科学技术的发展对一项工程建设的重要意义。
能依据标准对塔台模型进行测试并记录。能对测试结果进行反思，能归因问题所在。能将问题进行梳理、归纳。
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。能基于观察事实做出合理判断。能虚心接纳同学意见，通过反思交流，调整原有设计，从而达成集体共识。
01
02
03
04
素养目标
01
情 境 导 入
情境导入
02
在一项工程中，测试是重要环节。各个小组建造的塔台模型是否符合要求 还有哪些地方需要改进 让我们通过测试来了解吧。
探 究 新 知
明确测试标准。
1
探究新知
03
展示与测试。
2
探究新知
03
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、尺、装满水的矿泉水瓶3~5个或多本教科书、小盆、电风扇、抗震检测仪
实验材料：
测试塔台模型
展示与测试。
2
探究新知
03
将塔台模型放置于平稳的桌面上，将米尺竖直放在塔台模型旁边，测量塔台的高度，平视读出数值。
展示与测试。
2
探究新知
03
在塔台顶端放置纸板或塑料板，将水或教科书逐个放于纸板或塑料板上，每组测试时放的方式、工具都需要保持一致。
测试塔台模型
展示与测试。
2
探究新知
03
依次用电扇的1档、2档、3档靠近塔台模型，每组测试时放的方式、工具都需要保持一致。
展示与测试。
2
探究新知
03
依次用地震模拟仪的1档、2档、3档靠近塔台模型，每组测试时放的方式、工具都需要保持一致。
自我评估。
3
探究新知
03
探究新知
03
探究新知
03
探究新知
03
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？
表现最佳方面 怎么做到的？
塔高高度大，承重能力强 利用了大量三角形结构增强了塔台的稳定性
探究新知
03
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？
需要改进的地方 出现的原因
抗风有一定影响 塔台模型高度太高
抗震有影响 还不够精细，角度不正
成本过高，浪费材料 吸管用量过多
成品有倾斜的问题 测量有误差
探究新知
03
3.其他小组建造的塔台模型对我们小组有什么启示？
我们可以学习其他小组加护栏，提高安全性；底部加钩码增加质量，增强抗风抗震能力。
课 堂 总 结
1.尺子测量高度，重物测试承重，电风扇或扇子测试抗风能力，测试地震可以利用地震模拟仪。
2.测试的方法、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.塔台太高，对于抗风有一定影响；底部较轻，不利于抗风抗震；美观方面需要改进；吸管裁剪长度不精准，组装不规范等。
课堂总结
05
通过本节课的学习我们知道了什么？
课 堂 练 习
巩固练习
04
1．“日月贝”珠海歌剧院建造地址靠近海边，风大浪大，针对这种情况，该建筑在设计时，必须重点考虑的是（ ）。
A．节约成本 B．抗风能力 C．抗震能力
2．小明在测试塔台的抗风能力时，吹二级风塔台没有倒，吹三级风塔台倒了，那么他的塔台最 大能抵御（ ）。
A．一级风 B．二级风 C．三级风
3．在测试塔台模型顶端承重能力，用课本做重物时，后期一次放（ ）合适。
A．5本 B．1本 C．10本
4．在测试塔台模型高度时，应测量（ ）。
A．紧贴侧柱的高度 B．顶面到地面的垂直距离 C．立柱的高度
5．测试塔台模型的工具不包括（ ）。
A．圆规 B．尺子 C．风扇
巩固练习
04
布 置 作 业
请同学们课后完成以下作业：
假设你小组的塔台模型在承重测试中出现了倾斜坍塌的情况，请结合塔台的结构（如底座大小、立柱粗细、横梁分布），分析可能导致坍塌的2个原因，并说明理由。
1
布置作业
05小第一单元 单元整体分析
教材版本 教科版（2017） 年级 六年级
册数 下册 单元名称 小小工程师
单元主题 本单元以“工程建设”为核心主题，通过“了解住房—认识工程—建造塔台”的递进式学习路径，引导学生从身边熟悉的住房出发，逐步拓展到港珠澳大桥等宏大工程，最终通过塔台模型的设计、制作、测试、评估与改进等完整实践活动，建构对工程本质、流程与核心要素的认知。单元聚焦“工程的关键是设计”这一核心观念，凸显科学、技术与工程的内在关联，培养学生的工程思维、实践能力与合作意识，是小学阶段科学课程中工程与技术领域的综合性、实践性重点单元。完全契合 2022 版《义务教育科学课程标准》中 “技术与工程” 领域的实践要求与育人目标。
教材分析 1.教材编排逻辑 本单元共7课时，遵循“认知—实践—提升”的编排思路，层层递进、环环相扣，形成完整的工程学习闭环： 基础认知阶段（第1-2课时）：第1课时“了解我们的住房”以学生熟悉的住房为切入点，帮助学生认识住房的结构、系统及建造过程，初步建立工程的感性认知；第2课时“认识工程”通过港珠澳大桥等宏大工程案例，归纳工程建设的普遍步骤，理解工程与科学技术的关系，实现从“小型住房工程”到“大型复杂工程”的认知拓展。 实践探索阶段（第3-6课时）：第3课时“建造塔台”明确工程任务，引导学生考虑多因素设计标书并参与竞标；第4课时“设计塔台模型”聚焦模型设计的核心要素，如结构稳定性、成本控制等；第5课时“制作塔台模型”将设计方案转化为实物，培养动手能力与问题解决能力；第6课时“测试塔台模型”通过量化测试与数据分析，发现模型存在的问题，为后续改进提供依据。 总结提升阶段（第7课时）：第7课时“评估改进塔台模型”通过自我评估与组间评估，梳理问题并优化设计方案，强化“工程需要反复改进完善”的核心认知，形成完整的工程实践闭环。 2.教材内容特点 生活化选材：从学生日常居住的住房切入，降低工程概念的理解难度，同时引入港珠澳大桥、“中国天眼”等标志性工程，增强民族自豪感与学习兴趣。 实践性突出：以塔台模型建设为核心任务，贯穿“设计—制作—测试—评估—改进”的完整工程流程，让学生在动手实践中理解工程原理。 综合性较强：融合科学（结构稳定性、力学知识）、技术（工具使用、模型制作）、数学（成本核算、数据测量）、美术（模型美观设计）等多学科知识，体现工程的综合性特质。 强调过程性：注重工程实践中的问题梳理、反思改进，通过多次评估与调整，传递“精益求精”的工程理念。
学情分析 1.认知基础 六年级学生已具备一定的生活经验，对住房、桥梁等工程有初步的感性认识，但对工程的本质、结构系统及建造流程缺乏系统性理解。经过前期科学学习，学生掌握了基础的观察、比较、分析、合作探究等能力，能够进行简单的资料搜集、数据记录与整理。对“结构稳定性”“成本核算”等概念有初步接触，但将多因素综合考虑并应用于工程设计的能力较弱。 2.能力特点 优势：好奇心强，对动手实践类活动兴趣浓厚，具备一定的小组合作与交流表达能力，能够在实践中发现问题并尝试解决。 不足：工程思维尚未形成，设计方案时考虑问题不够全面（如忽略成本与稳定性的平衡）；图纸设计、模型制作等技能较为薄弱；数据分析与归因能力有待提升，难以精准找到问题根源并提出有效改进方案。 3.学习难点预判 区分住房的“结构”与“系统”，理解二者的功能差异与内在联系。 综合权衡成本、安全、稳定性等多因素，制定科学合理的工程设计方案。 严格按照设计图纸制作模型，并在实践中根据实际问题进行合理调整。 基于测试数据进行反思，精准归因问题并提出针对性的改进策略。
单元目标 1.科学观念 （1）学生能够理解工程设计与建造的基本概念，包括工程的结构、系统、建造过程及其重要性。 （2）认识到科学技术在工程设计与建造中的关键作用，以及工程对社会发展的贡献。 2.科学思维 （1）通过具体工程案例的分析，培养学生的逻辑思维、批判性思维和创造性思维。 （2）认识到工程设计中需要综合考虑多种因素，进行权衡与决策。 3.探究实践 （1）学生能够经历从了解住房、认识工程到建造塔台模型的全过程，掌握工程设计与建造的基本步骤和方法。 （2）能够根据限制条件设计出符合要求的塔台模型，并进行测试、评估与改进。 4.态度责任 （1）激发学生对工程设计与建造的兴趣，培养认真负责的工作态度和团队合作精神。 （2）增强学生的资源节约意识和环境保护意识，培养珍惜资源、爱护环境的价值观。
单元重难点 1.教学重点 （1）掌握工程 “设计 — 制作 — 测试 — 改进” 的核心流程，理解设计的关键作用。 （2）完成塔台模型的设计、制作与改进，综合考虑成本、安全、稳定性等因素。 2.教学难点 （1）多因素综合权衡，制定科学合理的工程设计方案。 （2）理解科学技术与工程的辩证关系，基于数据精准改进设计
教学策略 1.实验探究项目要符合学生学习规律和学科特点，并在真实情境中进行。 2.注重让学生亲自参与设计、制作、测试、改进等活动，在体验、理解技术与工程特点的同时，体会科学原理在技术与工程中的应用。 3.学习活动要创设真实情境，形式可以多种多样，如体验、制作、实验探究、项目研究等。教师可以根据情况适当选取某种形式或融合多种形式。
单元反思与改进 在单元教学结束后，需从以下方面进行反思与改进： 1.加强实践指导：在实际操作过程中，教师应加强巡视指导，及时解决学生遇到的问题，确保制作活动的顺利进行。 2.优化评估体系：进一步完善评估标准和方法，确保评估结果的客观性和公正性。同时，鼓励学生进行自我反思和相互评价，促进学生的全面发展。
