教科版（2017秋）四年级上册科学3.7《设计制作小车（一）》教学设计

《设计制作小车（一）》教学设计
【教材分析】
依据课标，最后两节课是基于主要概念“工程的关键是设计，工程是运用科学和技术进行设计、解决实际问题和制造产品的活动。”而展开的技术与工程领域教学。本节课在前几课学生研究了如何驱动小车和其受到的摩擦力的基础上，设计一辆小车，对单元知识进行总结和应用，并知道工程设计包括明确问题、制定方案、实施方案和评估与改进等基本流程。本节课重点在于明确设计对象和制定方案这两个环节，教师重在引导学生针对具体的任务，按照设计的基本步骤来设计一个产品或完成指定的任务。同时，对自己或他人设计的想法、草图、模型等提出改进建议，优化方案。
【学情分析】
儿童的想象力丰富，对于亲手制作一辆运动的小车很感兴趣，是本节课活动的基础。但是学生想得到未必能做到，所以，教学的难点在于学生能否有效利用已有的经验、知识和技能去设计制作产品，并能持续围绕一个主题设计开展有始有终的实践活动。
本节课还面临一些挑战，首先是学生的设计意识比较薄弱，他们往往认为制作一辆小车，只要拿着材料直接开展即可。其次他们对工程设计的基本方法知之甚少，比如设计图纸需要标注的内容，从不同角度绘制图纸等。
【教学目标】
科学概念目标
1.工程设计中需要运用相关的科学概念来解决问题。
2.工程设计具有一定的执行程序。
科学探究目标
1.在教师的引导下，能利用所给的材料设计方案，绘制设计图。
2.在设计讨论活动中，能倾听他人的想法，并与之交流。
3.能对自己的想法和结果进行反思，做出自我评价和调整。
4.根据设计，能利用所给的材料加工小车部件。
科学态度目标
1.发展对工程设计和动手制作的兴趣，激发创新精神。
2.意识到科学技术的发展会给人类和社会发展带来好处。
3.能够接纳他人的观点，不断完善自己的设计制作。
科学、技术、社会与环境目标
1.体会到制作的关键在于设计。
2.人们不断改进设计以满足自己不断增加的需求。
3.意识到科学技术的发展能促进社会发展。
【教学重难点】
重点：运用本单元相关的科学概念设计一辆指定任务的小车。
难点：画出比较符合要求的设计图，并改进完善设计方案。
【材料准备】
实验器材：硬纸盒（半成品车身）、安全剪刀、气球、粗吸管（可作为喷嘴）、橡皮筋、车轮、连接轴、细吸管（能让连接轴穿过并能使其顺利转动）、胶水、透明胶、小车模型、班级记录表、设计图纸、简易的玩具车模型（自备）。
【教学流程图】
【教学过程】
1.明确任务（5min）
教师提问：（出示这个单元几种不同动力的小车图片）这个单元我们和好朋友运动的小车一起经历了科学探究活动，仔细回顾下，这些小车有什么共同特点呢？
（预设：学生可能会从小车的结构<比如车轮、车身>和小车动力等方面阐述。）
出示任务：这节课我们来做一个工程师，自己做一辆车子跑起来。我们先看看任务：利用这些材料设计制作一辆动力小车，使它能在5秒内将两块橡皮运输1米远。要求车身长度不可以超过25cm，用橡皮筋或气球来作为动力，只可以利用老师给你的这些材料（PPT展示）。
工程设计一般流程：工程师是如何根据要求制造小车的呢？我们来一起看看工程师都是怎么做的？（PPT出示工程设计流程：明确问题——设计方案——实施方案——评估与改进。）
设计意图：经历过前几课的学习，学生对于亲自设计制作小车充满热情。学生看到材料往往很激动，迫不及待地想要拿起材料进行制作，这是由他们的年龄特点和经验所决定的。教师此时通过引导回顾旧知、提问的方式让学生明确任务，使他们初步认识到工程师进行工程设计的一般流程。
2.制定方案（35min）
（1）观察小车模型，了解小车的结构
教师引导：要设计一辆小车，我们首先要了解小车各部分结构。今天老师也给大家准备了一辆小车模型，请大家仔细观察。看看小车由哪些结构组成。这些结构各有什么特点？作用是什么？
学生活动：分组观察并记录。
汇报交流：分组汇报，教师把学生的想法记录在班级记录表中。
小车的结构特点及其作用（班级记录表）
结构
特点和作用
可以用哪些材料制作
（随着下一个环节的开展进行补充）
车架
支持、固定
车身
美观、载人或载物
车轴
连接车身、运动
轮子
运动
螺丝钉
固定
……
设计意图：学生在本单元的前面几节课学习过程中，重在体验如何驱动小车以及改变小车运动的快慢。但对小车的各部分结构并没有全面地观察和思考。本环节重在让学生有目的地观察小车模型结构特点，并思考各部分的作用，为下一步确定小车设计方案和绘制设计图奠定基础。
（2）讨论、确定小车的设计方案
小组讨论：在制作小车前，我们需要考虑哪些方面的内容？
（提示：下面的环节教师根据学生的讨论实时进行互动交流、帮助学生理清小车设计的要点。）
学生讨论的问题参考：
（1）通过观察这些材料，我们可以运用哪些学过的知识来解决设计小车采用的动力方式？（是橡皮筋驱动小车或气球驱动小车。）
（2）小车各个部分可以用哪些材料来制作？如何加工和使用？比如怎样安装橡皮筋或气球？怎样增大小车的动力？怎样延长动力作用于小车的时间？用橡皮筋做动力时如何解决小车打滑的问题？怎样安装车轮才能自由转动……
（提示：解决这些问题可以引导学生回忆我们之前上过的课，可能学生在之前实验过程中没有仔细观察过橡皮筋或气球动力小车，教师可以出示图片帮助学生再观察。）
设计意图：对于四年级的孩子，虽然经历过三年级设计“过山车”的工程设计过程，但是学生想得到未必做得到。这部分讨论显得尤为重要，在讨论交流过程中明确各种材料可以用来制作小车的哪些结构，如何安装这些材料能够让小车顺利运动起来等等，在思考、讨论、倾听、辨析的过程中理清小车设计方案。
（3）绘制设计图
教师引导：经过讨论交流，我们已经有了初步的设计方案，工程师们会用设计图的方式记录下方案。绘制设计图有哪些具体要求呢？
（课件出示设计图制作的基本要求：①设计图可以从多角度进行绘画，但不强求；②图纸标注各部分的结构、使用的材料和数量；③适当标注各部分的连接或固定方式。）
绘图示范：如何从多个角度观察物体，并画出三视图。以简单的方块组合为例，示范三视图的画法。
从正面看
从侧面看
从上面看
评价前置：出示“设计制作小车”评价表，帮助学生明确任务标准，提高设计的有效性（附第八课评价表）。
学生进行设计。
（建议：这部分每个学生都动手进行设计，体验工程设计的过程，这也是本节课的重点，学生在独立设计和思考的过程中更加明确工程目标，然后才小组讨论确定最优方案。）
设计意图：绘制设计图的重要意义之一是将设计方案可视化，为制作环节提供指导。学生在二年级的数学学习中，能绘制出简单的立方体组合的三视图。科学教师可以充分调动学生这些已有的知识经验基础，帮助他们绘制小车的三视图。如果学生确实难以完成，则不强求，能在绘图中表述清楚设计方案即可。工程的关键是设计，每个学生应该自己尝试进行设计、体验，再进行组内交流，倾听组员的意见，反思自己的设计，从而在想法碰撞中优化设计方案，确定小组的最终设计方案，为下节课的制作提供指导。
【板书设计（生成）】
【板书说明】
表格内为手写内容，以学生观察和交流过程中即时生成，不固定顺序，表格红色方框内“可以用哪些材料制作”在后面的讨论方案环节根据学生回答呈现，同时将右侧可供选择的材料，适时移动到表格对应位置。
【小车设计单】