【大单元教学设计】苏教版科学五上 专项学习《像工程师那样》教案

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苏教版小学科学五年级上册
第六单元《专项学习》大单元教学设计
跨学科概念 物质与能量、结构与功能、系统与模型、稳定与变化
核心 概念 工程设计与物化
学习 内容 13.1工程需要定义和界定 13.2工程的关键是设计 13.3工程是设计方案物化的结果 内容 要求 ①定义简单工程问题,包括材料、时间或成本等限制条件，提出验收标准。②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③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。④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 1、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。 2、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。 3、能制作实物模型，并基于证据改进实物模型的设计和制作。 4、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。
单元 内容 本册专项学习主要由两部分组成。第一部分认识不同领域的工程师通力合作，才可能使一项工程圆满完成。三年级认识了不同领域和类型的工程师，四年级总结了不同类型工程师的共同素养，本册教材在此基础上，通过列举的方法，介绍随着现代科学研究的分支越来越细，一个人掌握的知识、技能很难满足一项工程的全部需要，因此就需要不同领域工程师的通力合作，体会合作的重要性。第二部分从学生了解的救灾情境出发，将“定点投放物资”的情境带入课堂，提出了“设计并制作一个降落伞，保护鸡蛋平稳降落”的任务，通过明确问题、前期研究、设计方案、制作模型、测试改进，最终向同伴展示交流。像工程师一样，经历一个完整的工程活动过程。在明确问题环节，强调用简洁明了的方式界定和分析任务；在前期研究环节，强调用做实验的方法研究“降落伞下降的快慢与什么因素有关”；在制作模型环节，强调制作一个外观、结构、功能方面和产品一致的等比例缩小的模型的意义；在测试改进环节，学会从材料的合理性、技术的可行性、产品的实用性等方面进行评估与思考。
单元 学情 依据学生的特点，全套教材共设置12个专项学习板块，上册均为指向 工程实践的“像工程师那样……”，下册均为指向科学探究的“像科学家那 样……”。两大板块各有侧重，均从一年级至六年级螺旋上升，旨在让学生经历一次次丰富而完整的科学工程活动过程，提升科学工程素养，强化科学思维，获得运用知识解决问题的能力，培养系统地、创造性地解决问题 的思维习惯。 “像工程师那样……”，强调运用科学、数学和技术领域的概念来系统解决真 实情境中有意义的、复杂的问题，同时为高阶思维的养成提供机会。这样的学习可以使学生有机会综合运用所学的各方面知识，体验科学技术对个人生 活和社会发展的影响，使学生体会到“做”的成功与乐趣，养成通过“动手做”解决问题的习惯。 五年级学生初步接触大脑、神经内部结构，前置课程学习和积累会对本课学习产生影响。 五年级学生有一定表达能力和逻辑素养，但是用思维导图表达输出会参差不齐，面向全体学生需要巧妙分组、协作。学生思维发散性不够，畅享人工智能的发展前景会局限、集中在某些方面。 通过一、二、三、四年级下册专项学习《像科学家那样》的学习，学生已经掌握了科学探究的发现问题、寻找证据、分享交流等几个步骤，学生的科学探究能力已经有了很大的提高，在此基础上，进行本节课内容的学习，进一步促进学生科学探究能力螺旋式上升。
单元 目标 科学观念： 了解技术是人们改造周围环境的方法，是人类能力的延伸，工程是依据科学原理设计和制造物品、解决技术应用的难题、创造丰富多彩的人工世界的一系列活动；了解科学技术推动着人类社会的发展和文明进程。 科学思维： 1、能基于所学的知识，通过观察、实验、查阅资料、调查、案例分析等方式获取事实的信息。 2、能基于所学的知识，运用分析、比较、推理、概括等方法得出科学探究的结论，判断结论与假设是否一致。 3、能基于所学的知识，采用不同的表述方式，如科学小论文、调查报告等方式，呈现探究的过程与结论；能基于证据质疑并评价别人的探究报告。 探究实践： 1、动手动脑，选择合适的材料，设计并制作出满足需求的降落伞。 2、能够明确工程任务，经历工程实践活动的过程，重点领会明确问题、前期研究、制作模型、测试改进四个环节的基本方法。 态度责任： 1、能大胆质疑，从不同视角提出研究思路，采用新的方法、利用新的材料，完成探究、设计与制作，培养创新精神。 2、能接受别人的批评意见，反思、调整自己的探究；在进行多人合作时，愿意沟通交流，综合考虑小组各成员的意见，形成集体的观点。 3、了解人类的好奇和社会的需求是科学技术发展的动力，技术的发展和应用影响着社会发展。
单元 实施 序号 教学主题 课时安排 主要教学活动
1 像工程师那样 3
课时教学设计
课题 像工程师那样
学习内容分析 本课关于工程实践专项学习的主题是“设计并制作一个降落伞，保护鸡蛋平稳降落”。通过这样一个任务，让学生学会用简单明了的方法界定出任务的具体要求和限制条件。在此基础上，通过文献检索与探究实验相结合的方式进行前期研究，探究伞面材料、伞面大小、伞面形状、伞绳根数及长短与下降速度之间的关系。在此基础上设计解决问题的方案。之后依据设计方案选择合适的材料，制作等比例缩小的实物模型，并通过测试，从材料选择的合理性、制作技术的可操作性、产品的实用性等方面进行分析，将测试得到的信息与任务要求进行对比，分析设计上为什么不足，以此改进完善自己的作品，最后以多种形式和同伴互相展示交流自己的作品。从工程实践能力培养的角度来看，本册着重指导四个主要环节——明确问题、前期研究、制作模型和测试改进，让学生有针对性地经历工程实践活动的完整过程。
学情 分析 五年级学生初步接触大脑、神经内部结构，前置课程学习和积累会对本课学习产生影响。 五年级学生有一定表达能力和逻辑素养，但是用思维导图表达输出会参差不齐，面向全体学生需要巧妙分组、协作。学生思维发散性不够，畅享人工智能的发展前景会局限、集中在某些方面。 通过一、二、三、四年级下册专项学习《像科学家那样》的学习，学生已经掌握了科学探究的发现问题、寻找证据、分享交流等几个步骤，学生的科学探究能力已经有了很大的提高，在此基础上，进行本节课内容的学习，进一步促进学生科学探究能力螺旋式上升。
学习 目标 科学观念： 了解技术是人们改造周围环境的方法，是人类能力的延伸，工程是依据科学原理设计和制造物品、解决技术应用的难题、创造丰富多彩的人工世界的一系列活动；了解科学技术推动着人类社会的发展和文明进程。 科学思维： 1、能基于所学的知识，通过观察、实验、查阅资料、调查、案例分析等方式获取事实的信息。 2、能基于所学的知识，运用分析、比较、推理、概括等方法得出科学探究的结论，判断结论与假设是否一致。 3、能基于所学的知识，采用不同的表述方式，如科学小论文、调查报告等方式，呈现探究的过程与结论；能基于证据质疑并评价别人的探究报告。 探究实践： 1、动手动脑，选择合适的材料，设计并制作出满足需求的降落伞。 2、能够明确工程任务，经历工程实践活动的过程，重点领会明确问题、前期研究、制作模型、测试改进四个环节的基本方法。 态度责任： 1、能大胆质疑，从不同视角提出研究思路，采用新的方法、利用新的材料，完成探究、设计与制作，培养创新精神。 2、能接受别人的批评意见，反思、调整自己的探究；在进行多人合作时，愿意沟通交流，综合考虑小组各成员的意见，形成集体的观点。 3、了解人类的好奇和社会的需求是科学技术发展的动力，技术的发展和应用影响着社会发展。
学习 重点 在制作降落伞的完整过程中，领会明确问题、前期研究、制作模型和测试改进的基本方法。
学习 难点 测试的结果进行合理的分析与思考，进行改进的迭代过程。
学习 准备 教师材料：教学课件。 学生分组材料：伞面材料(棉布、厚塑料袋、薄塑料袋)、伞绳材料(棉线、麻绳)、编织好的网袋、熟鸡蛋若干、秒表、直尺、剪刀、胶带。
学习活动设计
学习 环节 教师活动 学生活动 设计意图
导入新课 2021年6月，我国成功发射了“神舟十二号”载人航天飞船，将三名航天员送进了太空，并且成功和“天和”空间站核心舱进行了对接，将首批航天员送入了我们中国自己的空间站。 空间站的建设需要不同领域的工程师通力合作才能圆满完成。单靠一个人所掌握的知识、技能，很难满足工程的全部需要。 计算机工程师：主要负责维持机器设备的正常工作，负责空间站与地面的稳定联系，负责控制空间站的机械臂等。 材料工程师：寻找适合制造太空飞行器的各种材料，跟踪研究这些材料处于外层空间时的表现和变化。 营养工程师：研究航天员在空间站生活所需要的食用方便、营养丰富而又美味的太空食品。 心理咨询师：追踪、干预宇航员在外层空间生活的心理活动，以及在他们回地面后提供及时的心理治疗等。 现代科学研究的分支越来越细。除了不同领域之间的合作，同一个工作小组也需要合作。成员间的交流碰撞可以集思广益，激发创意；组内形成的共识可以促使组员相互配合，主动地完成分内工作。 阅读 通过列举和阅读，认识不同领域的工程师通力合作，才可能使一项工程圆满完成。
讲授新课 一、工程师是怎么进行工作的 基本流程： 明确问题——前期研究——制作模型——测试改进 1、明确问题 （1）注意 学会用简单明了的方式界定出任务及具体要求。 （2）任务 设计并建造 一座桥梁。 （3）具体要求 ①要有 4千米的跨度； ②要承受一天2 0万车次的车流量； ③造价适中…… 2、前期研究 （1）注意 ●根据不同的任务 选择合适的方式获取信息，如查阅书刊文献、上网检索、实验研究、向有经验的人咨询等。 ●有时需要通过做探究实验来理 解相关知识，检验他人方案的科学性。 （2）通过实地考察的方法，对建桥选址的土质层进行分析，以确定建造哪种结构的桥梁。 3、制作模型 （1）注意 ●根据实际需要，制作的模型可大可小；可以非常全面，也可以比较简化。 ●有时会做一个与最终产品在外观、结构、功能等方面完全一致的样品，以便进行测试。 （2）要根据设计方案中桥的外观、结构等，利用合适的材料制作一个等比例缩小的模型，以供测试。 （2）要根据设计方案中桥的外观、结构等，利用合适的材料制作一个等比例缩小的模型，以供测试。 4、测试改进 （1）注意 ●面对测试得到的信息，要从材料选择的合理性、制作技术的可操作性、产品的实用性等方面进行分析。 ●将测试得到的信息与任务要求进行对比，分析设计上有什么不足。 ●思考：为什么会是这样的结果？还可以怎样改进？然后制定改进方案。 （2）要对桥梁模型进行抗压性测试，收集、分析数据，衡量设计方案是否符合建造要求。如果不符合，则需要修改设计方案。 二、了解降落伞 降落伞俗称“保险伞”。在应急救援、空投物资等方面发挥着重要作用。 如何安全地将物资投放到指定地点，是有待解决的问题。 查阅资料，了解降落伞的形状、 结构、作用、工作原理。 （1）工作原理 利用空气阻力使人或物体减速从空中安全降落到地面。 （2）用途 ①应急救生 ②稳定作用 ③减速作用 ④回收作用 ⑤空降空投 ⑥航空运动 （3）种类 ①救生伞 ②伞兵伞 ③阻力伞 ④航弹伞 ⑤投物伞 ⑥回收伞 （4）结构 由伞面、伞绳和重物组成。 三、制作降落伞 1、任务 设计并制作一个降落伞，保护鸡蛋平稳降落。 2、实验材料 伞面材料（棉布、厚塑料袋、薄塑料袋 、伞绳材料 （棉线、麻绳）、编织好的网袋、 熟鸡蛋若干、秒表、直尺、剪刀、胶带 3、具体要求 　　 ①准备一枚约50克的熟鸡蛋； 　　 ②把鸡蛋直接装在网袋里，挂到降落伞上； 　　 ③从三楼的高度降落到指定区域，蛋壳不破碎。 4、画出设计图 用文字标出各部分材料名称、大小、数量等。如图所示： 5、制作模型 ①把塑料袋剪成正方形，用笔在每个角附近截一个小孔。 ②取同样长的四根细绳拴在小孔上。 ③将四根细绳拢在一起打个结，降落伞就做成了。 ④试着把装有鸡蛋的网笼牢固地绑在降落伞上。 6、展示交流 介绍自己作品制作所选用的材料，预设降落速度和安全性等。 7、评一评 评一评，哪个小组的降落伞在保证鸡蛋不破碎、降落到指定区域的情况下，既美观，又用材少， 并提出改进意见。 8、模型测试 从三楼的高度降落到指定区域，蛋壳不破碎。 【温馨提示】 ①投放降落伞时，要注意双手撑开伞面的两端，轻轻松手，这样有助于伞面在降落时完全打开。 ②可以先找一个鸡蛋的替代物（如50克的橡皮泥）来试一试。 9、模型改进 如果鸡蛋破碎了，回顾前期研究中的小实验，改进方案后，再做一做、测一测。 四、探索影响降落伞降落速度的因素 1、设计方案 设计一个对比实验，研究伞面材料、伞面大小、伞面形状 、伞绳根数和长短等因素与下降速度之间的关系 ，完成实验报告。 2、阅读设计方案，降落伞下降的快慢与什么因素有关？ 预设： ·伞面材料 ·伞面大小 ·伞面形状 ·伞绳根数 ·伞绳长短 ·重物重量 3、每个小组选择一个改变因素（其他因素不变）完成实验报告。 4、实验测试 （1）分工：1人在三楼放降落伞，1人在楼下用秒表计时， 1人喊口令，1人记录数据 （2）实验记录 （3）实验结论 ①伞面大的下降慢； ②伞绳长的下降慢； ③悬挂物轻的下降慢； ④伞面透气性差的下降慢。 五、课堂练习 1.下列形状不适合做降落伞伞面的是（ ） A.长方形 B.圆形 C.平行四边形 2.下列能使降落伞降落速度减慢的是（ ） A.其他条件相同，增大伞面面积 B.其他条件相同，减小伞面面积 C.其他条件相同，增大重物重量 3.降落伞下降的快慢与（ ）无关 A.伞面的大小 B.伞面的透气性 C.伞面的颜色 阅读，领悟 查阅资料 认识实验材料 设计图形 制作模型 展示交流 评议 测试 改进 设计方案 回答 填写实验报告 测试，记录，得出结论 练习 了解工程师的一般工作过程，重点学习明确问题、前期研究、 制作模型、测试改进四个环节。 查阅资料，了解降落伞的形状、 结构、作用、工作原理。 动手动脑，选择合适的材料，设计并制作出满足需求的降落伞，并向同伴展示交流。 知道影响降落伞降落速度的因素 完成达标测评
课堂小结 本节课，通过列举和阅读，认识不同领域的工程师通力合作，才可能使一项工程圆满完成。了解工程师的一般工作过程，重点学习明确问题、前期研究、制作模型、测试改进四个环节。模仿工程师，设计并制作一个降落伞，保护鸡蛋平稳降落，体会合作在完成一项工程项目中的重要意义。 总结课堂
板书 设计
作业与拓展学习设计 习题练一练 2、拓展：像工程师那样，还可以完成什么任务，动手试试。
教学反思改进 通过本次课堂的设计和实施学生参与的热情高涨，并且在小组合作活动中展现出了团队合作的能力。本课注重学生的实际操作和经验积累，通过亲手制作降落伞学生更加深入地理解了工程师的工作内容和特点。在未来的教学中，可以结合更多的案例和实践活动，打造更加拓展性和综合性的学习体验，培养学生的创新思维和问题解决能力。
21世纪教育网 www.21cnjy.com 精品试卷·第 2 页 （共 2 页）
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