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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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5.给船装上动力
一、教学目标
科学观念:
1.科学技术在改变着船的动力系统，推动着船的发展。
2.船可以通过舵来控制行进的方向。
科学思维:通过比较的方法，了解不同船的动力系统；通过分析实验获得的结果，能解释船行进方向与舵之间的关系。
探究实践:
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。
态度责任：
1.在认识船的动力发展史中,感受劳动人民的聪明才智。
2.体验给船装上动力的成功和乐趣。
二、教学重难点
重点：比较船的不同动力系统，了解科学技术对船的发展的推动作用。
难点：探究舵对控制船行进方向的作用。
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
☆☆☆ ☆☆ ☆
给船装上动力 能够给船装上动力，让船运动起来。 能 基本能 不能
给船装上持续的动力 能够给船装上持续动力，让船持续运动起来。 能 基本能 不能
改一改一让小船保持一定的方向航行 能够通过不断调试，让船保持一定的航行方向。 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 1.教师出示两张图片 一个是木船，一个是轮船，思考能用船桨滑动轮船吗？ 学生答:不能， 师：不能。 生：因为船桨无法给轮船提供动力，轮船的动力来自发动机。 师：原来船的动力有这么多奥秘，今天我们就一起来学习给船装上动力这课。 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：给船装上动力 （1）教师出示模型船。 师：我们有什么办法能给船模提供动力呢？ 教师出示材料 风帆动力：上下打孔的卡纸、小棒 水轮动力：两根木筷、木制水轮、橡皮筋 气球动力：充满气的气球用气门针堵住口了 师：你如何用每组材料为小船提供动力呢？ 学生小组讨论，并汇报。 师生观看演示视频。 学生分组实验。 学生分组研讨以下问题： 思考1:通过观察，你发现了什么 思考2:如何给小船提供持续的动力呢 学生汇报研讨结果：通过观察发现，小船要在水中运行，必须给它提供动力，要想让它持续运动，必须持续给它提供动力，可以用柴油机、电动机、核动力等。 活动二：给船装上持续的动力 师提出问题：今天老师要给大家提供两种持续动力装置，一种是风力推进装置，一种是蒸汽推进装置。请同学们想一想，它们分别需要什么材料呢？ 学生自由回答。 教师出示材料： 风力推进装置：电池、导线、电池盒、小电机、桨叶 蒸汽推进装置：固体酒精或蜡烛、支架、小盘子等 学生观看安装视频。 蒸汽装置安装起来有点复杂，课件展示安装步骤： ①在小瓶中加入二分之一的水，并将吸管插入瓶中。 ②将小玻璃瓶固定在船模上。 ③在小瓶下方放上蜡烛。 ④将船模放入水中，点燃蜡烛，进行测试。 学生给小船安装装置。 活动三：小船保持一定的方向航行 （1）师：实验过程中，遇到了什么问题都是怎样解决的呢 学生自由回答：小船会偏航。 师：如何让小船不偏航，保持一定的方向航行呢？ 学生小组研讨。 小组汇报研讨结果：给他加船舵。 教师介绍船舵：船舵是我们中国人发明的，早在东汉时期就有船舵了，因为船舵的发现，中国船舶发展史上在很长一段时间都处于领先地位。船舵一般安装在船的尾部。 课件出示安装步骤以及示意图。 安装步骤:将船舵从船底的小孔中插入，并将大片部分朝向船尾。 师：船舵到底有什么神奇之处呢？请看图片演示。 课件出示船舵安装在不同位置的图片。 学生将船舵方向分别偏左、偏右、居中操作，实验验证船的航行方向，并记录在表格中。 偏左居中偏右1组↖↑↗2组↖↑↗3组↖↑↗4组↖↑↗
分析数据得出结论。船舵的方向可以控制船的方向，船舵的作用:能使船的航行保持-一定的方向。 学生根据提供的材料给船装上动力，让小船动起来，激发学生探究兴趣，培养学生的科学思维能力和动手实践能力。 给船装上持续动力，并通过不断思考和调试，加船舵等方法，让船的航向保持不变，培养学生的探索能力和科学思维能力，感受劳动人民的聪明才智，体验设计成功后的成就感。 老师根据每组制作情况，以及制作过程中的表现，对小组进行评价。 教师根据学生完成任务的情况，以及调试过程中的表现，给予小组评价。
（三）研讨 1.我们有哪些方法可以给船提供动力 人力、风力、电力等 2.怎样解决动力的持续供应问题 可以用风力推进装置、蒸汽装置等提供持续动力。 3.如何让船的航行保持一定的方向 可以使用船舵，使船在航行过程中保持一定的方向。 通过研讨活动，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）拓展 1.阅读潜艇的相关资料，介绍潜水艇。让学生思考：潜水艇是靠什么动力驱动的？潜水艇是如何控制沉浮的？ 核潜艇一般用柴油做动力，核潜艇的动力来自核能。 潜艇靠调节自身的重力和浮力的大小来下潜和上浮。 2.视频展示编程控制的船模。 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。
（五）知识总结 师生共同总结本课知识点。 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
通过给船安装动力、安装持续动力，再安装船舵，让船在航行时保持一定的方向，在不断的探索中完善船模，学习造船工程师在造船过程中的不断解决问题，克服困难的精神。
五、作业设计
【知识技能类作业】
填空题
帆船是一种利用 做动力的船。
许多潜艇被设计成____的身体形状，可以有效减小水的 。潜艇依靠自身的 和 的大小来下潜和上浮。
二、判断题
1.船首采用流线型是为了减少风的阻力（ ）。
2.船可以通过船舵来控制行进的方向（ ）。
3.潜艇一般使用柴油和核能作为动力（ ）。
三、选择题
1.用风帆做动力的主要缺点是（ ）。
A 动力太足 B 自然风不可控 C 容易翻船 D 桅杆容易断
2.要控制小船的行驶方向，就要安装（ ）
A 风帆 B 船舵 C 动力装置 D 缆绳套
3.小船在行驶的过程中，容易偏离方向，以下（ ）方法可以让小船保持一定的方向。
A 安装上风力推进装置 B 安装上船舵
C 安装蒸汽推进装置 D 加重船头
【综合实践类作业】
利用课外时间，充分发挥想象力和动手能力，用生活中常见的物品制作模型船，并给模型船装上动力装置。
答案：
一、填空题
1．风力
2．鱼类 阻力 重力 浮力
二、判断题
1.× 2.√ 3.√
三、选择题
1.B 2.B 3.B
六、板书设计
5.给船装上动力 人力→风帆→电动风轮 蒸气装置 船舵的方向可以控制船的方向
七、教学反思
本课的设计思路:先从“人力无法满足大船航行所需要的动力”这个矛盾中引出项目主题——给船装上新动力;再给小船设计安装风帆、电动风轮、蒸汽装置等动力,让船行驶起来;接着，尝试给船装上船舵，控制小船的行驶方向;最后拓展到潜艇的介绍。
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