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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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7.制作与测试我们的小船
一、教学目标
科学观念:
工程设计一般会经历“问题——设计——制作——测试——完善”等过程。
科学思维:
在制作环节，学生要像工程师一样严格地按照图纸来选材和制作，感受设计的重要性。在测试小船的环节，应学会发现问题，再进行调整与改进。加深学生对产品工程设计的理解，培养学生工程思维和动手实践能力。
探究实践:
1.能按照设计方案制作小船。
2.能根据测试过程中发现的问题，不断调整和优化小船。
3.能从多个角度评价小船的制作过程。
态度责任：
1.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。
2.感受到技术与工程在人类文明史上与科学有同等价值和地位，为人类的发展做出巨大贡献。
二、教学重难点
重点：制作船的过程中，能够按照图纸来选材和制作，并在测试过程中发现问题，再进行调整与改进。
难点：制作船的过程中，学生能够考虑多方面因素，融合多方面的知识和技能，理解产品的工程设计流程。
评价任务（根据需要设计评价量规）
评价量表
项目 一级（1分） 二级（2分） 三级（3分） 自评 互评 师评
按设计图制作 不按照设计图制作 部分按照设计图，随便调整 按照设计图制作，发现问题，稍作调整
载重量 达到200克 达到250克 达到300克
稳定性 不太稳定 比较稳定 很稳定，不会侧翻
航行方向 无法控制 有点偏向 能控制方向
成本控制 超出成本 控制在成本左右 控制在成本以内
分工合作 没分工，自己做 有分工，有合作 分工明确，相互合作较好
小组汇报展示 没有互相帮忙 能把小组的情况汇报出来 相互帮助，一起汇报交流
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 1.学习回顾。 师生共同回顾上节课所学内容，明确上节课制作一艘小船的任务： （1）载重量达到200克; （2）有自己的动力系统; （3）能把货物安全运输到1米外的终点(航行过程不能碰壁) 师：同学们小组合作都已经设计出了小船，并给自己的船起了富有个性化的名字，如“蛟龙号”“梦想号”，还进行了成本核算，各小组都能把成本控制在最节俭的范围，值得表扬，这节课我们就一起来制作并测试我们的小船。 回顾工程设计的过程，引出本课学习任务 ，激发学生兴趣。 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：制作小船 （1）讨论制作前的步骤 制作前，小组讨论制作有哪些步骤？怎样安排比较合理？ 小组代表汇报，师生小结，并课件展示。 ①先分工，再制作; ②先分装，再组装;安装要严实不松垮; ③按照设计图纸制作; ④如果在制作过程中发现新的问题，需要改进设计，可以及时在设计图和经费预算上做出调整。 ⑤制作过程中要注意用电、用刀的安全。 课件出示活动手册中的评价表 师：为了更好地完成本次任务，我们可以在设计、制作和测试中给自己进行评价，大家打开活动手册第6页，看到评价表，大家在活动过程中进行自评和互评。 小组合作制作小船 空气动力船：利用小电风扇通电后的风力作为动力，制作过程如下：安装保护罩、安装螺旋桨、制作船体（利用热熔胶将两个塑料瓶用木片固定在一起）、安装动力底座、固定马达动力装置和电池盒。 明伦动力船：利用电动轮转动，拨水前进。制作过程如下： 按模具画船体、用刻刀切出船体、制作船体、分工合作，制作船体安装制作明轮动力、刻出放置钩码的位置、用双面胶组装船体、用 刻刀刻出安放动力装置的位置、安装固定动力、 活动二：测试并改进小船 师：同学们我们已经制作出了自己的小船，下面就让我们测试一下我们的小船能不能完成任务需求。 课件出示对小船的要求。 测试制作好的小船是否满足以下要求: ①载重量达到200克; ②有自己的动力系统; ③能把货物安全运输到1米外的终点(过程不能碰壁)。 小组分组测试，并研讨以下问题： ①小组讨论:针对刚才测试发现的问题，我们的船还可以怎么改进 ②小组根据测试环节发现的问题改进设计图，也可以对制作工艺进行改进。 （2）小组汇报。 （ ）组小船的测试记录单 水轮船载重量(克）行驶距离(米)是否抵达码头存在的问题我们的改进第一次测试2001是先偏左再偏右靠水道的左边开始放船第二次测试2001是先偏左再偏右调整水轮偏向第三次测试200是还有一点点偏右安装一个船舵加以调整
（ ）组小船的测试记录单 风轮小船载重量(克）行驶距离(米)是否抵达码头存在的问题我们的改进第一次测试2000.3否偏右向左扭一下马达第二次测试2000.4否偏右向左扭多一点马达第三次测试2000.6否偏右安装一个船舵扭向左
（3）再次改进测试小船 （4）小组对船的设计、制作和测试进行自评和互评。 师评总结：评分总分在18分及以上就都很棒，15分以下的就需要好好总结经验教训，努力进步哦！ （5）学校科技节有小船展览会，给学生布置拓展任务： 给自己小组制作的小船撰写一份包括船号、小组成员、工作原理、载重量等信息的300字左右的说明书。 课件展示例文： “星”号明轮船 班级:五年(1)班 设计和制作小组成员:夏柏然、李子奇、蓝平真、卢思敏 制作材料和工具:电动马达(1只)、5号电池(1对)、导线、拨水轮(1对)、双面胶、KT板、裁纸刀 制作过程:小船使用本身就上浮的KT板制作船体，用纸制作好一个船型的纸版后，在大块的KT板上画出五个底板，用裁纸刀把他们裁剪出来，最上层的那块底板要裁出装载钩码的“货仓”。然后用双面胶把五层底板黏在一起，做好船体。然后在船上安装一个电动马达，带动左右两个拨水轮。 工作原理:打开电源，在通电后马达开始转动，同时带动拨水轮顺时针运转，通过向后划水，利用反冲力推动小船前进。 可载重量：200克
学生按上节课的设计方案制作小船，培养学生的实践能力和工程设计能力。 学生通过测试小船、评价小船，并改进小船，加深学生对产品工程设计的理解，培养学生工程思维和动手实践能力。 学生能积极参与讨论，掌握制作小船的步骤，小组合作完成制作小船的任务并能根据评价量表进行自评和互评。 学生会测试小船，并能在每次测试后找出问题和不足，及时进行改进，并完成学生小组评价量表。
（三）拓展任务 1.出示“纸船载人”的图片，提问：这艘纸船为什么能承载一个人？ 船比较大，受到的水的浮力比较大；船底下涂了防水的材料 2.预告学校科技节上的活动：以班级为单位，充分利用身边的废旧材料，每班制作一艘个性化并具备一定功能的船。 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。 “明确任务→制订方案→制作→测试→评估与改进”的过程，其实就是产品设计与制作的完整过程。 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
通过制作小船、测试小船和评价改进小船，加深学生对产品工程设计的理解，培养学生工程思维和动手实践能力。
五、作业设计
【知识技能类作业】
填空题
1.轮船的制作需要考虑_________.船的形状、______、 载重量、稳固性、 等因素。
2.我们根据测试过程中发现的问题，不断 和 小船。
二、判断题
1.改变船的宽度可以改变船的稳定性（ ）。
2.测量制作的小船的载重量时，只需要测量一次（ ）。
3.我们对自己制作的船只进行修改和改进的依据，应该是测试结果（ ）。
三、选择题
1.两艘大小、船体材质、动力和载重量均相同的小船，其中小船甲的船首为方形，乙的为尖形，让它们在同一水域中全速航行，其中较快的应该是（ ）。
A 小船甲 B 小船乙 C 一样快 D 无法辨别
2.用四根木棒制作木筏，结果发现容易侧翻，下列方法能改善稳定性的是（ ）
A 再用四根木棒给木筏加宽 B 改用更长的木棒
C 再用四根木棒加厚木筏 D 以上方法都不对
3.帆船是靠（ ）前进的？
A 电力驱动 B 蒸汽动力 C 风力动力 D 太阳能
【综合实践类作业】
撰写自己制作的小船的说明书。
答案：
一、填空题
1．船的大小 船体材料 动力系统
2．调整 优化
二、判断题
1.√ 2. × 3.√
三、选择题
1.B 2.A 3.C
六、板书设计
7.制作与测试我们的小船 问题→设计→制作→测试→完善
七、教学反思
本课的设计思路:先引导学生按照设计图进行制作，制作环节中让学生像工程师一样严格按照图纸进行选材和制作，感受设计的重要性;制作完成后再进行测试，学生下水试航时对照教科书的三项测试标准，不断调整、改进和优化小船。最后，要求学生给每一艘小船写一份说明书，举办一次班级小船展览会。
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