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第二单元《船的研究》大单元整体教学设计
教材版本 教科版 单元（或主题）名称 《船的研究》
单元主题 同学们，在今年的创客节中，我们学校去参观的同学都有幸目睹了一场别开生面的船模比赛。那些精致的船模，在微缩的水道中破浪前行，仿佛带入了一个缩小版的海洋世界。我们能不能也制造出自己的船模，明年也去参加创客节比赛呢？
课标要求 核心概念：物质的运动与相互作用，技术、工程与社会，工程设计与物化 学习内容： 3.1力是改变物体运动状态的原因：知道日常生活中常见的摩擦力、弹力、浮力等都是直接施加在物体上的力；举例说明给物体施加力可以改变物体运动的快慢，也可以使物体开始或停止运动。 12.1技术与工程创造了人造物，技术的核心是发明，工程的核心是建造：知道技术包括方法、程序和产品等;知道发明的常用方法，举例说出一些典型的发明，知道发明会用到一定的科学原理，很多发明可以在自然界找到原型。 12.2技术与工程改变了人们的生产和生活：知道技术对提高生产效率或工作效率的影响，举例说明应用适当技术可以提高生产效率或工作效率，应用所学科学原理设计并制作出可以提高效率的作品。 13.2工程的关键是设计：利用示意图、影像、文字或实物等多种方式，阐明自己的创意，初步认识设计方案中各影响因素间的关系。基于有说服力的论证，认同或质疑某些设计方案，并初步判断其可行性和合理性。 13.3工程是设计方案物化的结果：利用工具制作简单的实物模型，根据实际反馈结果进行改进并展示。 学业要求： 能说明有些力是通过接触物体施加的，有些力是不直接接触物体施加的，力可以改变物体的运动状态。 能说出技术与工程的基本特点及其对提高生产效率或工作效率的作用。 能举例说出常用的发明方法，能说出一些工程中的主要系统和中国的一些大科学工程;能简要说明技术与工程对科学发展的促进作用，能尝试利用仪器设备进行观测和记录。 能尝试应用所学科学原理设计并制作简单的装置，能进行模拟演示并简要解释如何提高效率。 能提出满足一定限制条件的简单工程问题，知道验收标准，了解设计方案中各种因素间的关系。 能基于所学科学知识，应用创造性思维的基本方法提出多种设计方案，基于批判性思维评价并优化设计方案。 能制作实物模型，并基于证据改进实物模型的设计和制作。 乐于尝试多种设计方案，初步具有质疑、创新的态度;知道技术与工程需要实事求是，能如实记录相关信息和正确对待作品的缺陷。
教材分析 本单元以船的材料、结构、动力等发展演变过程中的重要节点为内容，引导学生在认识、设计、制作船的实践活动中，初步感知浮力，体验生产生活需求对科学技术发展的推动作用;以船的演化史为线索，引导学生认识船只经历了“浮的材料一沉的材料”“自然动力一机械动力”等发展历程;结合这些发展演化过程中的节点展开设计与制作船的动手实践活动，让学生深入体验人类为了提升船只的载重量、稳定性、动力性能，对造船材料、内外部构造、动力装置等进行不断改进和发明。 “船的研究”单元共7课，其学习内容贴近学生生活，所涉及的实验资源丰富，材 料易得易用，适合学生亲手操作，便于教师组织学生开展学习活动。 第1课“船的历史”是单元起始课。第2课“用浮的材料造船”承接第1课中的“独木舟负载物体”生成的“不稳定”“装载量少”问题，通过设计、制作、测量与完善竹筏模型的过程，体验浮的材料可以制作船并感受浮力。第3课是“用沉的材料造船”。用沉的材料造船是造船技术的一次巨大变革，可以让学生感受科学与技术的紧密联系推动了人类文明的发展。第4课“增加船的载重量”是让铝箔船装载更多的货物，保持船体的稳定性,继续指向生活和生产需求促进了技术进步，使得船结构和造船技术不断发展。第5课是“给船装上动力”。第6课“设计我们的小船”和第7课“制作与测试我们的小船”，围绕船的材料、结构、动力等重要特点，比较完整地介绍了船的技术演变史后，选择材料，设计和制作一艘符合一定性能标准的小船，是对前五课的学习成果的综合运用。
学情分析 本单元内容的编排，符合五年级学生的兴趣、动手能力等水平特征，单元和分课时聚焦的目标清晰，贴近五年级学生的最近发展区。单元学习活动和目标结构紧密，前后课时之间又保持较好的独立性，保证学生能在每一课中经历一个相对完整的科学学习活动，很好地实现了科学思维与科学知识、技能的多维融合。
单元目标 科学观念： 不同时期的船具有不同的特点和发展趋势。 科学技术在改变着船，推动着船的发展。 船由船舱、船舵、龙骨等多个系统组成，它们具有不同的作用。 浮的材料和沉的材料都可以制造船，改变材料的结构可以改变船的载重量和稳定性。 相同质量和相同大小的材料，制作的船体积越大，受到的浮力越大，就越容易浮在水面上。 一个人工产品的完成一般会经历“问题一设计一制作一测试一完善” 等技术与工程过程。 人类的生产和生活需求推动着科学、技术与工程的发展，船的技术发展推动了人类社会的发展和文明进程。 科学思维： 运用科学、数学、技术、工程等学习方式，在优化工程模型中发展动手能力。 能够分析、解释简单模型所涉及的各个要素及结构，通过分析、比较、综合等方法，抓住简单事物的本质特征，使用模型解释有关的科学现象和过程。 3探究实践： 通过实验认识船的形状、结构与阻力、载重量和稳定性之间的关系。 探索用多种沉浮材料造船，不断改进船的形状和结构，提高船的载重量和稳定性。 尝试将情景转化为具体的工程技术问题，通过设计、制作、评测与完善等过程， 经历“设计——制作——测试——分析——改进——再设计” 工程实验典型过程。 能根据问题或要求进行设计，并按设计方案制作或改进小船。 综合运用所学知识和方法，设计和制作一艘符合一定标准的小船，并不断完善它的性能。 4.态度责任： 在认识船的发展史中，感受劳动人民的聪明才智。 在设计制作船的活动中，体验“做”的成功和乐趣，激发运用科学、技术与工程 研究和解决问题的兴趣，培养综合所学知识通过“动手做”解决问题的习惯。 在设计制作一艘小船的活动中，建立质量和成本等意识。 能够根据任务要求，从资源可行性、社会环境效益等方面开展评估活动。
单元结构化活动
达成评价 围绕课时学习目标 1.关注课堂问题预设与学生课堂反馈表现。 2.作业设计与学生答题正确率的及时分析。 3.关注竹筏和船模制作的过程性评价和结果性评价。 4.注重工程设计的团队合作、相互配合的评价，工程设计作品的展示和改进的评价。 围绕单元和主题目标。 1.分层设置单元测试 2.制作船的模型。
单元课时课型规划 课时课型课时内容课时目标（单元目标分配）课时学习任务（或问题）（一般1-2个）达成评价1实验船的历史通过实验认识船的形状、结构与稳定性之间的关系。1.知道船的发展史 2.通过制作独木舟模型的活动，感受“最初的小船”的样子和船的载重量、稳定性和水阻特性。1.能够知道不同时期船的特点及发展史。 2.能够通过实验认识船的形状、结构与稳定性之间的关系。 3.感受船的发展历程，感受劳动人民的聪明才智。1实验用浮的材料造船探索用多种浮的材料造船，不断改进船的形状和结构，提高船的载重量和稳定性。设计一一制作——测试造一艘竹(木)筏能利用新的材料，完成设计和制作竹筏（木排）的任务，培养创新精神。1实验用沉的材料造船探索用多种沉的材料造船，不断改进船的形状和结构，提高船的载重量和稳定性。用橡皮泥和铝箔造船，增加稳定性和载重量 1.能体会到不断改进设计对结果的影响。 2.从船的发展历程学习中，激发创造欲望。1实验增加船的载重量1.能够运用具体尺寸进行设计和制作不同底面积的铝箔船 2.根据计算和测试结果，不断改进船的形状和结构，提高船的载重量和稳定性。1.研究船的载重量与稳定性，研究船的载重量与船的体积之间的关系。 2.给船装上船舱，研究船舱与稳定性和载重量之间的关系。1.乐于对铝箔船载重实验进行探究。 2.能真实记录自己观察到的现象，并根据载重数据开展交流研讨。1实验给船装上动力1.能根据不同要求，给小船提供动力。 2.通过实验能解释船行进方向与舵之间的关系。给船装上动力并控制方向1.能够在认识船的动力发展史中，感受劳动人民的聪明才智。 2.能够体验给船装上动力的成功和乐趣1实验设计我们的小船针对具体任务，按照设计的基本步骤来设计一艘小船。 能将自己简单的创意转化为设计图、模型或实物。 对自己或他人设计的想法、草图提出改进建议，并说明理由。选择材料设计小船方案，绘制设计图。1.能在设计小船的过程中，培养综合运用所学知识解决问题的习惯。 在设计小船的活动中，2.能建立质量和成本等意识。 3.敢于对小船的设计方案质疑并虚心听取别人的合理建议。1工程设计制作与测试我们的小船能按照设计方案制作小船。 能根据测试过程中发现的问题，不断调整和优化小船。 能从多个角度评价小船的制作过程。根据设计方案设计小船，并测试、评估、改进。在制作小船的过程中，建立质量和成本等意识。 在制作小船的活动中，愿意跟同伴合作探究，体验“做”的成功和乐趣，培养综合运用所学的知识与技能解决问题的习惯
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4.增加船的载重量
一、教学目标
科学观念:
1.技术可以改变船的载重量，推动着船的发展。
2.船舱中合理放置重物有利于增加船的载重量。
3.船的载重量与船只体积大小有关，相同重量和相同大小的材料，制作的船型体积
越大，船的载重量就越大。
科学思维:能根据自己的假设，设计出不同底面积的船，并计算各船的体积；能根据计算和测试结果，解决实际问题，分析归纳出提高船载重量的方法。
探究实践:
1.能够运用具体尺寸进行设计和制作不同底面积的铝箔船。
2.根据计算和测试结果，不断改进船的形状和结构，提高船的载重量和稳定性。
态度责任：乐于对铝箔船载重量实验进行探究；了解人类的需求是科学技术发展的动力，认同技术的发展和应用影响着社会发展。
二、教学重难点
重点：通过实验发现船的载重量不仅与船的材料、结构、货物放置的位置等多种因素相关，还和船的体积大小相关。当材料相同时，船型体积越大，载重量越大。
难点：根据计算和测试结果，解决实际问题，增加船的载重量。
评价任务（根据需要设计评价量规）
评价量表
评价任务 评价标准 表现程度 自评 互评 师评
☆☆☆ ☆☆ ☆
制作不同的锡箔船 能制作不同载重量的铝泊船，并不断改进，增加载重量 能 基本能 不能
计算船的最大载重量 能用数学思维推理船的最大载重量 能 基本能 不能
测试船的载重量 能正确制作最大容积的铝箔纸，并能正确测试其最大载重量 能 基本能 不能
能通过实验发现船的载重量不仅与船的体积有关，还与制作工艺、货物放置的位置等多种因素相关 能 基本能 不能
学习收获
四、教学过程
学习活动 设计意图 效果评价
（一）谈话导入 师：同学们这节课我们继续进行船的研究，在船舶建造过程中，有很多技术问题需要解决，载重量就是其中一项非常重要的指标，为了节约造船成本，船舶的工程师们，在材料相同的情况下，会想尽办法去增加船的载重量。今天我们也来学习一下，如何在材料相同的情况下，增加船的载重量。 学生自由回答：制作模型，通过实验测试。 谈话导入，激发学生兴趣，了解学生前知，引出本课学习任务。 对于积极回答问题的同学给予及时奖励。
（二）探究活动 活动一：用相同的材料设计不同的铝箔船 （1）教师出示材料：铝箔纸若干、螺母若干、水槽、水 师：看这是用来造船的材料铝箔纸，充当货物的螺母，下面我向大家发起一项挑战。用限定的材料，造一艘载重量尽可能大的船。 课件出示挑战要求 制作：造一艘船。 测试：测试、记录船的载重量，擦干船底，贴入记录单。 改进：思考如何增加船的载重量，再次制作、测试、记录。（改进时，不要用原来的船，要用新的铝箔纸造船） 学生实验挑战，制作铝泊船并测试。 小组研讨三个问题并汇报 (1)第一艘船是怎样设计的 (2)第二、三艘船是如何改进的 为什么这么改进 效果如何 (3)同样的材料，怎样才能造出载重量尽可能大的船 小组1汇报：第一只船做成船的样子，结果只能承载2个螺母，经过观察，我认为应该是底部太小的缘故，所以第二次造船做成了碗的形状，可以装4颗螺母，第三次造了一艘底部更大的船，装了19个螺母。所以我认为底面积大，载重量就大。 小组2汇报：不同意第一组的回答，如果底面积大，载重量就大，那直接将整张铝箔纸放水里就行了，但我测试了只能承载5个螺母，如果将船舷弄高一点，就能承载22个螺母，所以船舷高，载重量大。 师总结：现在有两种观点，底面积大，船舷就矮，船舷高，底面积就小。怎样设计才能使载重量最大呢？ 学生思考后自由回答：我认为底面积和船舷高度必须最优搭配才能做到载重量最大。 活动二：计算铝泊船的最大载重量。 （1）师生小结并提出问题：数学课上我们都是用计算体积的方法来计算容积，把材料做成正方体容积最大，因此可以用计算的方法找到船的最大载重量。船的最大载重量就是船的容积，忽略材料厚度的情况下，船的容积就是船的体积。计算公式为底面积乘高。我们已经知道铝箔纸的边长为12厘米，我们可以用数学上的列举法，假设船舷高分别为1厘米、2厘米、3厘米、4厘米，你能求出底面边长、底面积和体积吗？ （2）小组讨论并计算填表。 师：观察数据，填到船舷高为3厘米后，还用再继续计算吗？ 学生1回答：不需要，当船舷高度为2厘米时，面积已经最大了，当船舷高为3厘米时，体积就已经开始减少了。 学生2回答：我们列举的都是整数，我们可以在2附近，列举小数再计算。 教师出示数学模型计算曲线图。 师：老师通过数学模型计算，发现确实当船舷高度为2厘米时，体积最大。 活动三：测试船的载重量 （1）师：用弹珠或垫圈模拟货物，比较哪一艘船的载重量大？ 师：经过科学计算，我们知道船舷高度2厘米，底面边长8厘米的船的体积最大，那它的载重量到底怎么样呢？让我们来验证一下吧。 学生通过科学计算按小组制作铝泊船，并测试船的载重量。 分析各组数据。 1组2组3组4组24242323
师：为什么各组尺寸一样，载重量却不一样呢？ 生：可能是操作细节的问题，比如折叠时有误差，放螺母时放的位置不同，还有就是铝箔纸很容易出现褶皱，影响尺寸。 师生小结：看来制作工艺和操作细节都会影响船的载重量。 活动一：学生通过经历设计改进铝泊船的过程，探索船的载重量与什么有关，培养学生的科学思维。 活动二：通过跨学科，利用数学列举法，找到船的最大载重量。在学生回答问题时要求其说明理由，训练学生有理有据说明想法的能力，培养学生用证据证明的实证意识。 活动三：通过实际测试，引导学生发现影响船的载重量的其他因素。 活动一：教师根据活动过程中的观察，及时给予学生一定的鼓励，并完成学生小组实验评价量表。 活动二： 学生能用数学思维推理出船的最大载重量，完成记录单 活动三：学生能通过实验发现船的载重量不仅与船的体积有关，还与制作工艺、货物放置的位置等多种因素相关
（三）拓展 1.视频播放《中国“船”说》，展示中国重器。 2.用弹珠作为货物，弹珠会滚动，导致船容易侧翻，怎样解决这个问题呢？ 学生小组思考，并汇报。 学生1：把弹珠装在盒子里面，或者是袋子里面，把他们在相同的个数的情况下，分别放在船的两侧，这样就能够平衡了。 学生2：或者给船舱分格,让重物放置位置均衡,保持稳定。 通过拓展知识，升华本课知识内容。 教师观察学生是否积极参与课堂讨论，给予及时反馈。
（四）知识总结 师生共同总结本课知识点。 人类需求推动了技术的进步，技术的进步推动了船的发展 教师通过学生回答，了解学生对本课知识的掌握情况。 观察学生是否参与知识总结，是否积极发言，及时鼓励参与学生。
四、成果集成
通过实验验证和数学推理计算，验证船的载重量与制作材料的最大体积有关。
五、作业设计
【知识技能类作业】
填空题
相同重量和相同大小的材料，制作的船型体积越大，船的载重量_ 。
船的载重量不仅与船的 、 、 等多种因素相关。
二、判断题
1.竹筏加大底面积，主要是为了增加浮力（ ）。
2.物体在水中会受到竖直向上的托力，这就是浮力（ ）。
3.用弹珠模拟货物的缺点是弹珠会滚动，容易沉船（ ）。
三、选择题
1.在测试铝箔船载重量的过程中,放置垫圈时应该( )。
A.集中叠放在船底的中间 B.均匀分散放在船底
C.集中叠放在船底的一侧 D.上述做法都可行
2.用同样材料制作的小船，小明的船能装20个垫圈，小东的船能装30个垫圈，小来的船能装50个垫圈。下列关于船的体积的说法，（ ）是正确的。
A.小明的大 B.小东的大 C.小来的大 D.他们的一样大
3.用一张边长为12厘米的正方形铝箔做一个正方形底面、四面船舷一样高的船型。甲做的船舷高4厘米，乙做的船舷高3厘米，丙做的船舷高2厘米，丁做的船舷高1厘米，则( )做的船载重量最大。
A.甲 B.乙 C.丙 D.丁
【综合实践类作业】
学生用弹珠充当货物，把小船分格实验验证小船的平衡性。
答案：
一、填空题
1.越大；2.材料、结构、货物放置的位置
二、判断题
1.√ 2.√ 3.√
三、选择题
1.B 2.C 3.C （甲：4*4*4=96，乙：6*6*3=108，丙：8*8*2=128，丁：10*10*1=100）
六、板书设计
设计、制作测试的铝箔船 2.4增加船的载重量 方法一：增加船的体积 增加船的载重量 方法二：合理放置物品
七、教学反思
本课的设计思路:先从生活实际出发聚焦问题，人们需要越来越大的船来满足生活需求;再用三张大小相同的铝箔做成不同底面积的船，比较它们的载重量，并总结增加船的载重量有哪些方法;最后从“弹珠会滚动，导致船容易侧翻”的问题入手，引导学生体会船舱的作用。
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