【大单元教学设计】人教鄂教版（2017秋）五年级科学下册第 五单元《制作省力装置》单元教学规划 课时教案（含2课时） 课时练习（含答案）
文档属性
| 名称 | 【大单元教学设计】人教鄂教版（2017秋）五年级科学下册第 五单元《制作省力装置》单元教学规划 课时教案（含2课时） 课时练习（含答案） |  | |
| 格式 | doc | ||
| 文件大小 | 108.0KB | ||
| 资源类型 | 试卷 | ||
| 版本资源 | 人教鄂教版（2017秋） | ||
| 科目 | 科学 | ||
| 更新时间 | 2025-04-10 14:42:45 | ||
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文档简介
【大单元教学设计】人教鄂教版五年级下册第五单元《制作省力装置》单元教学规划+课时教案（含2课时）+课时练习（含答案）
教材版本 人教鄂教版 单元（或主题）名称 制作省力装置
单元主题 制作省力装置
课标要求 科学观念知道简单机械（杠杆、滑轮、轮轴、斜面）的构造及其在生产生活中的应用。理解能的转化与能量守恒的基本概念。学习内容5-6年级学生应了解简单机械及其在生产生活中的应用。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。学业要求能根据对比实验结果，简单评估设计方案的可行性。能发现设计、制作、测试等环节存在的问题并提出改进建议。能根据设计方案选择材料和工具，制作省力装置模型，并通过交流吸取他人经验，对设计方案和模型进行改进。
教材分析 本单元是人教鄂教版五年级下册科学的重要组成部分，主题为“制作省力装置”。教材围绕这一核心，设计了丰富的教学内容和实践活动，旨在通过一系列的教学活动，使学生了解简单机械在工程技术领域的应用，培养学生的科学探究能力和工程实践能力。教材首先通过引导学生调查、了解生活中的机械特点，为后续的设计和制作活动打下基础。接着，教材安排了“设计与制作”这一关键环节，要求学生综合运用所学简单机械知识，设计并制作出一个能提升重物的省力装置。在制作过程中，学生需要按照设计图选择材料和工具，制作模型，并通过交流展示，发现优点和不足，提出改进建议。最后，教材安排了“测试与改进”环节，引导学生用科学的方法对自制的省力装置进行测试，评估其省力效果，并根据测试结果进行改进和完善。此外，教材中还穿插了一些拓展内容，如介绍詹天佑和“人”字形铁路的故事，旨在拓宽学生的知识面，激发学生的创新精神和工程意识。
学情分析 五年级学生已经具备了一定的科学基础知识和实验操作能力，对简单机械如杠杆、滑轮、轮轴、斜面等也有了初步的认识。他们好奇心强，喜欢动手实践，具有较强的探究欲望和创新能力。然而，他们在设计和制作省力装置方面还缺乏经验，需要教师的引导和帮助。在教学过程中，教师应充分考虑学生的实际情况，结合学生的兴趣和认知水平，设计富有挑战性和趣味性的教学活动。同时，教师还应注重培养学生的合作精神和实践能力，鼓励学生在小组活动中积极发表意见，共同解决问题。
单元目标 科学观念理解省力装置的基本原理和构造，知道简单机械在工程技术领域的应用。认识到技术对提高生产效率或工作效率的影响。科学思维能够运用逻辑思维和创造性思维，设计并制作出具有实用价值的省力装置。能够通过实验测试和数据分析，评估省力装置的省力效果。科学探究掌握科学探究的基本方法，能够提出问题、作出假设、制定计划、进行实验、得出结论。能够与他人合作，共同完成科学探究任务。科学态度对科学探究保持浓厚的兴趣和好奇心，具有勇于探索、敢于创新的精神。尊重事实，尊重他人的劳动成果，具有合作与分享的意识和能力。
单元结构化活动 活动一：调查与了解活动目标：引导学生调查生活中的机械装置，了解它们的特点和应用。活动过程：1. 教师布置调查任务，要求学生观察并记录生活中的机械装置。2. 学生分组进行调查，收集相关资料和信息。3. 小组内交流调查结果，总结机械装置的特点和应用。4. 全班分享调查结果，教师进行总结和评价。活动评价：通过学生的调查报告和课堂表现，评价学生对机械装置的了解程程度和调查能力。活动二：设计与制作活动目标：要求学生设计并制作出一个能提升重物的省力装置。活动过程：1. 教师介绍设计要求和制作步骤，引导学生理解省力装置的基本原理。2. 学生分组进行讨论，确定设计方案和所需材料。3. 学生按照设计方案选择材料和工具，制作省力装置模型。4. 小组内交流展示模型，提出改进建议。5. 全班分享展示成果，教师进行总结和评价。活动评价：通过学生的设计方案、模型制作和展示表现，评价学生的设计能力和制作水平。活动三：测试与改进活动目标：引导学生用科学的方法对自制的省力装置进行测试，评估其省力效果，并根据测试结果进行改进。活动过程：1. 教师介绍测试方法和评估标准，引导学生理解测试的重要性。2. 学生分组进行测试，记录测试数据。3. 小组内分析测试数据，评估省力装置的省力效果。4. 学生根据评估结果提出改进建议，并动手改进模型。5. 全班分享改进成果和测试经验，教师进行总结和评价。活动评价：通过学生的测试数据、改进建议和最终成果，评价学生的测试能力和改进能力。活动四：拓展与应用活动目标：拓宽学生的知识面，激发学生的创新精神和工程意识。活动过程：1. 教师介绍一些与省力装置相关的拓展内容，如詹天佑和“人”字形铁路的故事。2. 学生分组进行讨论，交流对拓展内容的理解和体会。3. 学生尝试将所学知识和方法应用到实际生活中，设计并制作一些具有实用价值的省力装置。4. 全班分享应用成果和创新点，教师进行总结和评价。活动评价：通过学生的拓展内容理解、应用成果和创新表现，评价学生的拓展能力和应用能力。
达成评价 评价方式本单元采用多种评价方式相结合的方式进行达成评价，包括观察记录、作品展示、小组讨论、测试报告等。通过这些评价方式，可以全面了解学生在科学探究、设计制作、测试改进等方面的表现，从而准确评估单元目标的达成情况。评价内容1. 科学探究能力：评价学生在提出问题、作出假设、制定计划、进行实验、得出结论等方面的表现。观察学生是否能够积极参与科学探究活动，是否能够运用所学知识解决问题。2. 设计制作能力：评价学生的设计方案是否合理、创新，模型制作是否精细、实用。观察学生是否能够根据设计要求选择合适的材料和工具，是否能够按照制作步骤有序进行。3. 测试改进能力：评价学生在测试省力装置时的操作是否规范、准确，是否能够根据测试结果提出有效的改进建议。观察学生是否能够认真对待测试过程，是否能够积极反思并改进自己的设计。4. 合作与分享能力：评价学生在小组讨论、作品展示等活动中的合作与分享表现。观察学生是否能够积极参与小组讨论，是否能够尊重他人的意见并发表自己的看法。评价标准1. 优秀：学生在科学探究、设计制作、测试改进等方面表现出色，能够独立完成任务并提出创新性的想法和建议。作品制作精细、实用性强，测试数据准确可靠，改进效果显著。2. 良好：学生在科学探究、设计制作、测试改进等方面表现较好，能够按照要求完成任务并提出合理的想法和建议。作品制作较为精细、具有一定的实用性，测试数据基本准确可靠，能够进行一定的改进。3. 合格：学生在科学探究、设计制作、测试改进等方面基本符合要求，能够参与完成任务并提出一些想法和建议。作品制作基本完成、具有一定的外观和实用性，测试数据基本准确但存在一定的误差，能够进行简单的改进。4. 待提高：学生在科学探究、设计制作、测试改进等方面表现较差，不能很好地完成任务或提出有效的想法和建议。作品制作粗糙、实用性不强或存在明显缺陷，测试数据不准确或无法进行改进。通过以上达成评价的设计和实施，可以全面了解学生在本单元的学习情况和表现水平，为后续的教学活动提供有针对性的指导和帮助。同时，也可以激励学生积极参与科学探究和实践活动，培养他们的创新精神和实践能力。
第15课《设计与制作》教学设计
一、教学目标：
核心概念
设计与制作流程：理解并掌握从需求分析到设计、制作、测试及改进的全过程。
创新思维：培养学生的创新意识，学会运用所学知识解决实际问题。
团队协作：通过小组活动，增强学生的团队合作能力和沟通能力。
学习内容
1. 设计与制作的基本概念：介绍设计与制作的基本概念及其在日常生活中的应用。
2. 设计与制作的步骤：详细讲解需求分析、设计构思、材料选择、制作实施、测试评估及改进完善等步骤。
3. 实践技能：通过动手实践活动，让学生掌握基本的制作工具和材料使用方法。
学业要求
能够独立完成一个小型设计与制作项目，从需求分析到最终产品展示。
能够运用所学知识分析并解决设计与制作过程中遇到的问题。
能够清晰地表达设计思路，撰写设计与制作报告。
二、教学重难点
教学重点
设计与制作的基本步骤和流程。
创新思维的培养和实践技能的提升。
教学难点
如何引导学生将理论知识转化为实际操作能力。
如何在设计与制作过程中有效培养学生的创新思维。
三、教学过程
学习活动 设计意图
（一）情境导入 情境模拟：播放一段关于日常生活中的小发明或小创造的视频，如自制笔筒、简易风车等，引导学生思考这些物品是如何被设计出来的，以及它们解决了什么问题。分组讨论：将学生分成小组，每组讨论一个自己感兴趣的生活小问题，思考如何通过设计与制作来解决这个问题。 通过情境模拟和分组讨论，激发学生的学习兴趣，引导他们认识到设计与制作在日常生活中的重要性。培养学生的观察力和思考能力，为后续的学习活动打下基础。
（二）探究活动 探究活动一：需求分析各组根据讨论确定的问题，进行需求分析，明确设计目标、用户需求和限制条件。探究活动二：设计构思学习活动：各组根据需求分析的结果，进行头脑风暴，提出多种设计方案，并绘制草图。探究活动三：材料选择各组根据设计方案，选择合适的材料，并讨论材料的选择对最终产品的影响。探究活动四：制作实施各组根据设计方案和材料选择，进行制作实施。教师巡回指导，帮助学生解决制作过程中遇到的问题。探究活动五：测试评估各组对制作完成的产品进行测试，评估其性能是否满足设计目标，并讨论改进方案。探究活动六：改进完善各组根据测试评估的结果，对产品进行改进完善，并展示最终产品。 培养学生的问题意识和需求分析能力，为后续的设计构思打下基础。激发学生的创新思维，培养他们的设计构思能力。培养学生的材料选择能力，让他们认识到材料对设计与制作的重要性。通过动手实践，提升学生的制作技能和团队协作能力。培养学生的测试评估能力，让他们学会从用户角度审视产品，提出改进意见。通过改进完善环节，培养学生的持续改进意识和创新能力。
（三）生活应用 学习活动案例分析：选取一些生活中的成功案例，如学生自制的小发明、小创造，进行分析和讨论。创意实践：鼓励学生利用课余时间，结合所学知识，设计并制作一个自己感兴趣的小作品。 通过案例分析，让学生认识到设计与制作在生活中的广泛应用和价值。通过创意实践，巩固所学知识，提升学生的实践能力和创新意识。
（四）知识总结 小组汇报：各组派代表汇报本次设计与制作活动的收获和体会。教师总结：教师对本节课的知识点进行总结，强调设计与制作的重要性以及创新思维的培养。 通过小组汇报和教师总结，帮助学生梳理所学知识，加深对设计与制作流程的理解。培养学生的表达能力和总结能力。
四、作业设计
（一）、填空题
1. 设计与制作的基本步骤包括需求分析、______、材料选择、______、测试评估及改进完善。
答案：设计构思、制作实施
2. 在进行需求分析时，需要明确设计目标、______和限制条件。
答案：用户需求
3. 设计与制作过程中，______是激发创新思维的关键环节。
答案：设计构思
4. 材料的选择对最终产品的______有很大影响。
答案：性能
（二）、选择题
1. 下列哪项不属于设计与制作的基本步骤？（ ）
A. 需求分析 B. 设计构思 C. 市场调查 D. 制作实施
答案：C
在进行头脑风暴时，应该鼓励（ ）。
A. 批评和否定 B. 独立思考 C. 模仿和抄袭 D. 保守和沉默
答案：B
下列哪项不是测试评估的目的？（ ）
A. 评估产品性能 B. 发现潜在问题 C. 炫耀制作成果 D. 提出改进意见
答案：C
（三）、判断题
1. 设计与制作过程中，需求分析是最不重要的环节。（ ）
答案：错
在进行材料选择时，只需要考虑材料的成本，不需要考虑其性能。（ ）
答案：错
测试评估环节是对最终产品的全面检查，不需要进行多次测试。（ ）
答案：错
简答题
1. 请简述设计与制作的基本步骤。
答案：设计与制作的基本步骤包括需求分析、设计构思、材料选择、制作实施、测试评估及改进完善。
2. 在进行需求分析时，需要考虑哪些因素？
答案：在进行需求分析时，需要考虑设计目标、用户需求和限制条件等因素。
3. 请列举一种你感兴趣的生活小问题，并思考如何通过设计与制作来解决这个问题。
答案：（学生根据自己的兴趣进行回答，如自制书签解决书籍标记问题、自制笔筒解决文具收纳问题等）
（四）、实验探究题
请设计一个简单的实验，探究不同材料对制作简易风车的影响。要求写出实验目的、实验材料、实验步骤和实验结论。
答案：
实验目的：探究不同材料对制作简易风车的影响。
实验材料：纸张（卡纸、宣纸、牛皮纸等）、木棍、剪刀、胶水等。
实验步骤：
1. 分别用卡纸、宣纸和牛皮纸制作三个形状和大小相同的简易风车。
2. 将三个风车安装在木棍上，确保它们的高度相同。
3. 在相同的风速下，观察并记录三个风车的转动情况。
实验结论：通过观察和记录，可以得出不同材料对制作简易风车的影响。例如，卡纸制作的风车可能更坚固耐用，但转动不够灵活；宣纸制作的风车转动灵活，但容易损坏；牛皮纸制作的风车在坚固性和转动灵活性之间取得了平衡。因此，在选择材料时需要根据具体需求进行权衡。
五、板书设计
设计与制作 一、基本概念与重要性 二、设计与制作步骤 ：1. 需求分析 2. 设计构思 3. 材料选择 4. 制作实施 5. 测试评估 6. 改进完善 三、生活应用与案例分析 四、知识总结与作业布置
六、教学反思
本节课通过情境导入、探究活动、生活应用、知识总结等环节，系统地介绍了设计与制作的基本概念和步骤，培养了学生的创新思维和实践能力。在教学过程中，学生积极参与讨论和实践活动，表现出了浓厚的学习兴趣和良好的团队协作精神。然而，也存在一些不足之处，如部分学生在制作实施过程中遇到了困难，需要教师在巡回指导时给予更多的帮助和支持。此外，还可以进一步丰富教学内容和形式，如引入更多的成功案例和创意实践项目，以激发学生的学习兴趣和创新意识。
第16课《测试与改进》教学设计
一、教学目标：
核心概念
设计与制作：理解设计与制作的基本流程，包括需求分析、设计构思、材料选择、动手制作、测试评估等环节。
创新思维：培养学生的创新思维和实践能力，鼓励学生在设计过程中提出新颖的想法和解决方案。
科学与技术融合：理解科学原理在设计与制作中的应用，学会运用所学知识解决实际问题。
学习内容
1. 设计与制作的基本步骤：介绍设计与制作的全过程，包括需求调研、设计草图、材料准备、动手制作、测试改进等。
2. 设计原则：学习功能性、美观性、实用性、安全性等设计原则。
3. 材料与技术：识别并选择合适的材料，了解基本的手工制作技术和工具使用。
4. 创新思维训练：通过案例分析，激发学生的创新灵感，培养解决问题的能力。
学业要求
能够独立完成一个简单的设计项目，从需求调研到成品展示。
能够运用科学原理解释设计作品中的关键技术点。
能够团队合作，共同完成设计与制作任务，有效沟通设计想法。
能够反思设计过程，提出改进建议，进行迭代设计。
二、教学重难点
教学重点
设计与制作的基本流程和方法。
如何将科学原理应用于实际设计中。
创新思维的培养和实践能力的提升。
教学难点
如何引导学生将抽象的设计理念转化为具体的实践操作。
鼓励学生突破常规思维，提出创新设计方案。
在设计与制作过程中，平衡功能性与美观性的要求。
三、教学过程
学习活动 设计意图
（一）情境导入 情境模拟：播放一段关于日常生活中常见物品设计缺陷导致不便的视频，如书包肩带易滑落、雨伞易被风吹翻等。讨论分享：组织学生分组讨论，思考这些设计问题产生的原因，以及可能的改进方案。 激发学生兴趣，引入设计与制作的主题。引导学生关注生活中的实际问题，培养问题解决意识。
（二）探究活动 探究活动1：需求调研学习活动：分小组进行校园小调查，收集师生对文具盒、水杯架等日常用品的需求和不满。探究活动2：设计构思与草图绘制学习活动：基于调研结果，小组讨论确定设计目标，绘制初步设计草图，标注关键尺寸和功能点。探究活动3：材料选择与成本估算学习活动：引导学生识别适合的设计材料，考虑材料的可用性、成本及环保性，进行初步的成本估算。探究活动4：动手制作与调整学习活动：小组合作，按照设计草图进行实物制作，过程中适时调整设计，解决实际操作中遇到的问题。探究活动5：测试与评估学习活动：对制作完成的作品进行测试，包括功能性测试、耐用性测试等，收集反馈意见。探究活动6：展示与分享学习活动：组织设计作品展示会，各小组介绍设计理念、制作过程及遇到的挑战与解决策略。 让学生体验需求调研的重要性，为后续设计提供依据。培养学生的设计思维，学会将需求转化为具体的设计方案。增强学生的材料意识，学会在有限资源下做出最佳选择。通过实践，加深对设计与制作流程的理解，锻炼动手能力。让学生理解测试评估环节的重要性，学会根据测试结果进行改进。提升学生的表达能力和自信心，促进相互学习，激发更多创意。
（三）生活应用 学习活动家庭小改造：鼓励学生回家后观察家中是否存在可以改进的地方，如设计一个更方便的储物盒、改进书架布局等，并尝试动手实施。 将课堂所学应用于实际生活，增强学习的实用性和趣味性。
（四）知识总结 思维导图构建：引导学生以思维导图的形式总结设计与制作的全过程，包括关键步骤、原则、技巧等。小组汇报：每组选择一名代表，分享本组的思维导图，教师点评补充。 帮助学生系统回顾所学知识，形成知识框架。 促进知识内化，提高学习效率。
四、作业设计
（一）、填空题
1. 设计与制作的基本流程包括____、____、____、____、____等环节。
答案：需求调研、设计构思、材料选择、动手制作、测试评估
2. 在设计过程中，我们需要考虑的基本原则有功能性、____、____和____。 **答案：美观性、实用性、安全性
3. ____是将设计理念转化为实物的重要步骤。
答案：动手制作
（二）、判断题
1. 在设计与制作过程中，成本估算不是必要的步骤。（ ）
答案：错
2. 设计与制作只关注产品的功能性，无需考虑美观性。（ ）
答案：错
3. 测试评估环节是在产品制作完成之前进行的。（ ）
答案：错（应在制作完成后进行）
（三）、选择题
1. 下列哪项不属于设计原则？（ ）
A. 功能性 B. 昂贵性 C. 美观性 D. 安全性
答案：B
在设计构思阶段，主要任务是（ ）。
A. 收集材料 B.绘制草图 C. 制作原型 D. 测试评估
答案：B
设计与制作过程中，最重要的一环是（ ）。
A. 需求调研 B. 动手制作 C. 测试评估 D. 展示分享
答案：此题为开放性，可认为B（动手制作）和C（测试评估）均极为重要，但按流程逻辑，B更偏向于实现设计，而C确保设计有效性，若单选，可倾向于C强调验证的重要性。
（四）、简答题
1. 简述设计与制作的基本流程。
答案：基本流程包括需求调研、设计构思、材料选择、动手制作、测试评估。
2. 在设计过程中，如何平衡功能性与美观性？
答案：在设计时，首先要确保产品的基本功能得到满足，同时考虑色彩搭配、线条流畅、形态协调等因素，使产品在实用之余也具有良好的视觉效果。
3. 举例说明测试评估的重要性。
答案：测试评估可以发现设计中未曾预料到的问题，如结构不稳、材料不耐用等，通过测试反馈进行必要的调整，确保最终产品的质量和用户体验。
4. 如何培养创新思维在设计中的应用？
答案：可以通过广泛阅读、观察自然现象、参与创意工作坊、进行头脑风暴等方式拓宽视野，勇于尝试新思路、新技术，不怕失败，持续迭代设计方案。
（五）、实践探究题
设计并制作一个简易书架，要求至少能容纳10本书，结构稳固，外观简洁美观。请写出设计思路、所需材料、制作过程及测试评估报告。
答案：（开放性题目，以下为示例框架）
设计思路：考虑书架的承重能力、稳定性，设计简洁的几何形状，如梯形或矩形结构，确保稳固且节省空间。
所需材料：木板、木条、螺丝、螺丝刀、胶水、砂纸等。
制作过程：
根据设计草图切割木板和木条；
使用螺丝和胶水组装书架框架；
打磨边缘，确保光滑无刺；
可选：上色或贴装饰纸增加美观性。
测试评估：放置10本书检查承重能力，轻轻摇晃测试稳定性，观察是否有松动或变形现象，记录并调整直至满足要求。
五、板书设计
设计与制作 1. 需求调研 2. 设计构思一、基本流程 3. 材料选择 4. 动手制作 5. 测试评估 功能性、美观性、二、设计原则 实用性、安全性 观察、阅读、三、创新思维培养 创意工作坊、头脑风暴 四、生活应用案例：家庭小改造
六、教学反思
成功之处：通过情境导入和一系列探究活动，有效激发了学生的学习兴趣，使他们在实践中理解了设计与制作的全过程，培养了学生的创新思维和动手能力。待改进之处：部分学生在材料选择和成本估算环节表现出一定的困难，未来可以增加相关知识的讲解和练习。此外，测试评估环节的时间分配略显紧张，应适当调整以确保每个小组都能充分展示和反思自己的作品。后续措施：计划在下一轮教学中增加材料科学的基础知识介绍，强化成本意识的培养；同时，优化时间安排，确保每个环节都能得到充分的讨论和实践。
教材版本 人教鄂教版 单元（或主题）名称 制作省力装置
单元主题 制作省力装置
课标要求 科学观念知道简单机械（杠杆、滑轮、轮轴、斜面）的构造及其在生产生活中的应用。理解能的转化与能量守恒的基本概念。学习内容5-6年级学生应了解简单机械及其在生产生活中的应用。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。学业要求能根据对比实验结果，简单评估设计方案的可行性。能发现设计、制作、测试等环节存在的问题并提出改进建议。能根据设计方案选择材料和工具，制作省力装置模型，并通过交流吸取他人经验，对设计方案和模型进行改进。
教材分析 本单元是人教鄂教版五年级下册科学的重要组成部分，主题为“制作省力装置”。教材围绕这一核心，设计了丰富的教学内容和实践活动，旨在通过一系列的教学活动，使学生了解简单机械在工程技术领域的应用，培养学生的科学探究能力和工程实践能力。教材首先通过引导学生调查、了解生活中的机械特点，为后续的设计和制作活动打下基础。接着，教材安排了“设计与制作”这一关键环节，要求学生综合运用所学简单机械知识，设计并制作出一个能提升重物的省力装置。在制作过程中，学生需要按照设计图选择材料和工具，制作模型，并通过交流展示，发现优点和不足，提出改进建议。最后，教材安排了“测试与改进”环节，引导学生用科学的方法对自制的省力装置进行测试，评估其省力效果，并根据测试结果进行改进和完善。此外，教材中还穿插了一些拓展内容，如介绍詹天佑和“人”字形铁路的故事，旨在拓宽学生的知识面，激发学生的创新精神和工程意识。
学情分析 五年级学生已经具备了一定的科学基础知识和实验操作能力，对简单机械如杠杆、滑轮、轮轴、斜面等也有了初步的认识。他们好奇心强，喜欢动手实践，具有较强的探究欲望和创新能力。然而，他们在设计和制作省力装置方面还缺乏经验，需要教师的引导和帮助。在教学过程中，教师应充分考虑学生的实际情况，结合学生的兴趣和认知水平，设计富有挑战性和趣味性的教学活动。同时，教师还应注重培养学生的合作精神和实践能力，鼓励学生在小组活动中积极发表意见，共同解决问题。
单元目标 科学观念理解省力装置的基本原理和构造，知道简单机械在工程技术领域的应用。认识到技术对提高生产效率或工作效率的影响。科学思维能够运用逻辑思维和创造性思维，设计并制作出具有实用价值的省力装置。能够通过实验测试和数据分析，评估省力装置的省力效果。科学探究掌握科学探究的基本方法，能够提出问题、作出假设、制定计划、进行实验、得出结论。能够与他人合作，共同完成科学探究任务。科学态度对科学探究保持浓厚的兴趣和好奇心，具有勇于探索、敢于创新的精神。尊重事实，尊重他人的劳动成果，具有合作与分享的意识和能力。
单元结构化活动 活动一：调查与了解活动目标：引导学生调查生活中的机械装置，了解它们的特点和应用。活动过程：1. 教师布置调查任务，要求学生观察并记录生活中的机械装置。2. 学生分组进行调查，收集相关资料和信息。3. 小组内交流调查结果，总结机械装置的特点和应用。4. 全班分享调查结果，教师进行总结和评价。活动评价：通过学生的调查报告和课堂表现，评价学生对机械装置的了解程程度和调查能力。活动二：设计与制作活动目标：要求学生设计并制作出一个能提升重物的省力装置。活动过程：1. 教师介绍设计要求和制作步骤，引导学生理解省力装置的基本原理。2. 学生分组进行讨论，确定设计方案和所需材料。3. 学生按照设计方案选择材料和工具，制作省力装置模型。4. 小组内交流展示模型，提出改进建议。5. 全班分享展示成果，教师进行总结和评价。活动评价：通过学生的设计方案、模型制作和展示表现，评价学生的设计能力和制作水平。活动三：测试与改进活动目标：引导学生用科学的方法对自制的省力装置进行测试，评估其省力效果，并根据测试结果进行改进。活动过程：1. 教师介绍测试方法和评估标准，引导学生理解测试的重要性。2. 学生分组进行测试，记录测试数据。3. 小组内分析测试数据，评估省力装置的省力效果。4. 学生根据评估结果提出改进建议，并动手改进模型。5. 全班分享改进成果和测试经验，教师进行总结和评价。活动评价：通过学生的测试数据、改进建议和最终成果，评价学生的测试能力和改进能力。活动四：拓展与应用活动目标：拓宽学生的知识面，激发学生的创新精神和工程意识。活动过程：1. 教师介绍一些与省力装置相关的拓展内容，如詹天佑和“人”字形铁路的故事。2. 学生分组进行讨论，交流对拓展内容的理解和体会。3. 学生尝试将所学知识和方法应用到实际生活中，设计并制作一些具有实用价值的省力装置。4. 全班分享应用成果和创新点，教师进行总结和评价。活动评价：通过学生的拓展内容理解、应用成果和创新表现，评价学生的拓展能力和应用能力。
达成评价 评价方式本单元采用多种评价方式相结合的方式进行达成评价，包括观察记录、作品展示、小组讨论、测试报告等。通过这些评价方式，可以全面了解学生在科学探究、设计制作、测试改进等方面的表现，从而准确评估单元目标的达成情况。评价内容1. 科学探究能力：评价学生在提出问题、作出假设、制定计划、进行实验、得出结论等方面的表现。观察学生是否能够积极参与科学探究活动，是否能够运用所学知识解决问题。2. 设计制作能力：评价学生的设计方案是否合理、创新，模型制作是否精细、实用。观察学生是否能够根据设计要求选择合适的材料和工具，是否能够按照制作步骤有序进行。3. 测试改进能力：评价学生在测试省力装置时的操作是否规范、准确，是否能够根据测试结果提出有效的改进建议。观察学生是否能够认真对待测试过程，是否能够积极反思并改进自己的设计。4. 合作与分享能力：评价学生在小组讨论、作品展示等活动中的合作与分享表现。观察学生是否能够积极参与小组讨论，是否能够尊重他人的意见并发表自己的看法。评价标准1. 优秀：学生在科学探究、设计制作、测试改进等方面表现出色，能够独立完成任务并提出创新性的想法和建议。作品制作精细、实用性强，测试数据准确可靠，改进效果显著。2. 良好：学生在科学探究、设计制作、测试改进等方面表现较好，能够按照要求完成任务并提出合理的想法和建议。作品制作较为精细、具有一定的实用性，测试数据基本准确可靠，能够进行一定的改进。3. 合格：学生在科学探究、设计制作、测试改进等方面基本符合要求，能够参与完成任务并提出一些想法和建议。作品制作基本完成、具有一定的外观和实用性，测试数据基本准确但存在一定的误差，能够进行简单的改进。4. 待提高：学生在科学探究、设计制作、测试改进等方面表现较差，不能很好地完成任务或提出有效的想法和建议。作品制作粗糙、实用性不强或存在明显缺陷，测试数据不准确或无法进行改进。通过以上达成评价的设计和实施，可以全面了解学生在本单元的学习情况和表现水平，为后续的教学活动提供有针对性的指导和帮助。同时，也可以激励学生积极参与科学探究和实践活动，培养他们的创新精神和实践能力。
第15课《设计与制作》教学设计
一、教学目标：
核心概念
设计与制作流程：理解并掌握从需求分析到设计、制作、测试及改进的全过程。
创新思维：培养学生的创新意识，学会运用所学知识解决实际问题。
团队协作：通过小组活动，增强学生的团队合作能力和沟通能力。
学习内容
1. 设计与制作的基本概念：介绍设计与制作的基本概念及其在日常生活中的应用。
2. 设计与制作的步骤：详细讲解需求分析、设计构思、材料选择、制作实施、测试评估及改进完善等步骤。
3. 实践技能：通过动手实践活动，让学生掌握基本的制作工具和材料使用方法。
学业要求
能够独立完成一个小型设计与制作项目，从需求分析到最终产品展示。
能够运用所学知识分析并解决设计与制作过程中遇到的问题。
能够清晰地表达设计思路，撰写设计与制作报告。
二、教学重难点
教学重点
设计与制作的基本步骤和流程。
创新思维的培养和实践技能的提升。
教学难点
如何引导学生将理论知识转化为实际操作能力。
如何在设计与制作过程中有效培养学生的创新思维。
三、教学过程
学习活动 设计意图
（一）情境导入 情境模拟：播放一段关于日常生活中的小发明或小创造的视频，如自制笔筒、简易风车等，引导学生思考这些物品是如何被设计出来的，以及它们解决了什么问题。分组讨论：将学生分成小组，每组讨论一个自己感兴趣的生活小问题，思考如何通过设计与制作来解决这个问题。 通过情境模拟和分组讨论，激发学生的学习兴趣，引导他们认识到设计与制作在日常生活中的重要性。培养学生的观察力和思考能力，为后续的学习活动打下基础。
（二）探究活动 探究活动一：需求分析各组根据讨论确定的问题，进行需求分析，明确设计目标、用户需求和限制条件。探究活动二：设计构思学习活动：各组根据需求分析的结果，进行头脑风暴，提出多种设计方案，并绘制草图。探究活动三：材料选择各组根据设计方案，选择合适的材料，并讨论材料的选择对最终产品的影响。探究活动四：制作实施各组根据设计方案和材料选择，进行制作实施。教师巡回指导，帮助学生解决制作过程中遇到的问题。探究活动五：测试评估各组对制作完成的产品进行测试，评估其性能是否满足设计目标，并讨论改进方案。探究活动六：改进完善各组根据测试评估的结果，对产品进行改进完善，并展示最终产品。 培养学生的问题意识和需求分析能力，为后续的设计构思打下基础。激发学生的创新思维，培养他们的设计构思能力。培养学生的材料选择能力，让他们认识到材料对设计与制作的重要性。通过动手实践，提升学生的制作技能和团队协作能力。培养学生的测试评估能力，让他们学会从用户角度审视产品，提出改进意见。通过改进完善环节，培养学生的持续改进意识和创新能力。
（三）生活应用 学习活动案例分析：选取一些生活中的成功案例，如学生自制的小发明、小创造，进行分析和讨论。创意实践：鼓励学生利用课余时间，结合所学知识，设计并制作一个自己感兴趣的小作品。 通过案例分析，让学生认识到设计与制作在生活中的广泛应用和价值。通过创意实践，巩固所学知识，提升学生的实践能力和创新意识。
（四）知识总结 小组汇报：各组派代表汇报本次设计与制作活动的收获和体会。教师总结：教师对本节课的知识点进行总结，强调设计与制作的重要性以及创新思维的培养。 通过小组汇报和教师总结，帮助学生梳理所学知识，加深对设计与制作流程的理解。培养学生的表达能力和总结能力。
四、作业设计
（一）、填空题
1. 设计与制作的基本步骤包括需求分析、______、材料选择、______、测试评估及改进完善。
答案：设计构思、制作实施
2. 在进行需求分析时，需要明确设计目标、______和限制条件。
答案：用户需求
3. 设计与制作过程中，______是激发创新思维的关键环节。
答案：设计构思
4. 材料的选择对最终产品的______有很大影响。
答案：性能
（二）、选择题
1. 下列哪项不属于设计与制作的基本步骤？（ ）
A. 需求分析 B. 设计构思 C. 市场调查 D. 制作实施
答案：C
在进行头脑风暴时，应该鼓励（ ）。
A. 批评和否定 B. 独立思考 C. 模仿和抄袭 D. 保守和沉默
答案：B
下列哪项不是测试评估的目的？（ ）
A. 评估产品性能 B. 发现潜在问题 C. 炫耀制作成果 D. 提出改进意见
答案：C
（三）、判断题
1. 设计与制作过程中，需求分析是最不重要的环节。（ ）
答案：错
在进行材料选择时，只需要考虑材料的成本，不需要考虑其性能。（ ）
答案：错
测试评估环节是对最终产品的全面检查，不需要进行多次测试。（ ）
答案：错
简答题
1. 请简述设计与制作的基本步骤。
答案：设计与制作的基本步骤包括需求分析、设计构思、材料选择、制作实施、测试评估及改进完善。
2. 在进行需求分析时，需要考虑哪些因素？
答案：在进行需求分析时，需要考虑设计目标、用户需求和限制条件等因素。
3. 请列举一种你感兴趣的生活小问题，并思考如何通过设计与制作来解决这个问题。
答案：（学生根据自己的兴趣进行回答，如自制书签解决书籍标记问题、自制笔筒解决文具收纳问题等）
（四）、实验探究题
请设计一个简单的实验，探究不同材料对制作简易风车的影响。要求写出实验目的、实验材料、实验步骤和实验结论。
答案：
实验目的：探究不同材料对制作简易风车的影响。
实验材料：纸张（卡纸、宣纸、牛皮纸等）、木棍、剪刀、胶水等。
实验步骤：
1. 分别用卡纸、宣纸和牛皮纸制作三个形状和大小相同的简易风车。
2. 将三个风车安装在木棍上，确保它们的高度相同。
3. 在相同的风速下，观察并记录三个风车的转动情况。
实验结论：通过观察和记录，可以得出不同材料对制作简易风车的影响。例如，卡纸制作的风车可能更坚固耐用，但转动不够灵活；宣纸制作的风车转动灵活，但容易损坏；牛皮纸制作的风车在坚固性和转动灵活性之间取得了平衡。因此，在选择材料时需要根据具体需求进行权衡。
五、板书设计
设计与制作 一、基本概念与重要性 二、设计与制作步骤 ：1. 需求分析 2. 设计构思 3. 材料选择 4. 制作实施 5. 测试评估 6. 改进完善 三、生活应用与案例分析 四、知识总结与作业布置
六、教学反思
本节课通过情境导入、探究活动、生活应用、知识总结等环节，系统地介绍了设计与制作的基本概念和步骤，培养了学生的创新思维和实践能力。在教学过程中，学生积极参与讨论和实践活动，表现出了浓厚的学习兴趣和良好的团队协作精神。然而，也存在一些不足之处，如部分学生在制作实施过程中遇到了困难，需要教师在巡回指导时给予更多的帮助和支持。此外，还可以进一步丰富教学内容和形式，如引入更多的成功案例和创意实践项目，以激发学生的学习兴趣和创新意识。
第16课《测试与改进》教学设计
一、教学目标：
核心概念
设计与制作：理解设计与制作的基本流程，包括需求分析、设计构思、材料选择、动手制作、测试评估等环节。
创新思维：培养学生的创新思维和实践能力，鼓励学生在设计过程中提出新颖的想法和解决方案。
科学与技术融合：理解科学原理在设计与制作中的应用，学会运用所学知识解决实际问题。
学习内容
1. 设计与制作的基本步骤：介绍设计与制作的全过程，包括需求调研、设计草图、材料准备、动手制作、测试改进等。
2. 设计原则：学习功能性、美观性、实用性、安全性等设计原则。
3. 材料与技术：识别并选择合适的材料，了解基本的手工制作技术和工具使用。
4. 创新思维训练：通过案例分析，激发学生的创新灵感，培养解决问题的能力。
学业要求
能够独立完成一个简单的设计项目，从需求调研到成品展示。
能够运用科学原理解释设计作品中的关键技术点。
能够团队合作，共同完成设计与制作任务，有效沟通设计想法。
能够反思设计过程，提出改进建议，进行迭代设计。
二、教学重难点
教学重点
设计与制作的基本流程和方法。
如何将科学原理应用于实际设计中。
创新思维的培养和实践能力的提升。
教学难点
如何引导学生将抽象的设计理念转化为具体的实践操作。
鼓励学生突破常规思维，提出创新设计方案。
在设计与制作过程中，平衡功能性与美观性的要求。
三、教学过程
学习活动 设计意图
（一）情境导入 情境模拟：播放一段关于日常生活中常见物品设计缺陷导致不便的视频，如书包肩带易滑落、雨伞易被风吹翻等。讨论分享：组织学生分组讨论，思考这些设计问题产生的原因，以及可能的改进方案。 激发学生兴趣，引入设计与制作的主题。引导学生关注生活中的实际问题，培养问题解决意识。
（二）探究活动 探究活动1：需求调研学习活动：分小组进行校园小调查，收集师生对文具盒、水杯架等日常用品的需求和不满。探究活动2：设计构思与草图绘制学习活动：基于调研结果，小组讨论确定设计目标，绘制初步设计草图，标注关键尺寸和功能点。探究活动3：材料选择与成本估算学习活动：引导学生识别适合的设计材料，考虑材料的可用性、成本及环保性，进行初步的成本估算。探究活动4：动手制作与调整学习活动：小组合作，按照设计草图进行实物制作，过程中适时调整设计，解决实际操作中遇到的问题。探究活动5：测试与评估学习活动：对制作完成的作品进行测试，包括功能性测试、耐用性测试等，收集反馈意见。探究活动6：展示与分享学习活动：组织设计作品展示会，各小组介绍设计理念、制作过程及遇到的挑战与解决策略。 让学生体验需求调研的重要性，为后续设计提供依据。培养学生的设计思维，学会将需求转化为具体的设计方案。增强学生的材料意识，学会在有限资源下做出最佳选择。通过实践，加深对设计与制作流程的理解，锻炼动手能力。让学生理解测试评估环节的重要性，学会根据测试结果进行改进。提升学生的表达能力和自信心，促进相互学习，激发更多创意。
（三）生活应用 学习活动家庭小改造：鼓励学生回家后观察家中是否存在可以改进的地方，如设计一个更方便的储物盒、改进书架布局等，并尝试动手实施。 将课堂所学应用于实际生活，增强学习的实用性和趣味性。
（四）知识总结 思维导图构建：引导学生以思维导图的形式总结设计与制作的全过程，包括关键步骤、原则、技巧等。小组汇报：每组选择一名代表，分享本组的思维导图，教师点评补充。 帮助学生系统回顾所学知识，形成知识框架。 促进知识内化，提高学习效率。
四、作业设计
（一）、填空题
1. 设计与制作的基本流程包括____、____、____、____、____等环节。
答案：需求调研、设计构思、材料选择、动手制作、测试评估
2. 在设计过程中，我们需要考虑的基本原则有功能性、____、____和____。 **答案：美观性、实用性、安全性
3. ____是将设计理念转化为实物的重要步骤。
答案：动手制作
（二）、判断题
1. 在设计与制作过程中，成本估算不是必要的步骤。（ ）
答案：错
2. 设计与制作只关注产品的功能性，无需考虑美观性。（ ）
答案：错
3. 测试评估环节是在产品制作完成之前进行的。（ ）
答案：错（应在制作完成后进行）
（三）、选择题
1. 下列哪项不属于设计原则？（ ）
A. 功能性 B. 昂贵性 C. 美观性 D. 安全性
答案：B
在设计构思阶段，主要任务是（ ）。
A. 收集材料 B.绘制草图 C. 制作原型 D. 测试评估
答案：B
设计与制作过程中，最重要的一环是（ ）。
A. 需求调研 B. 动手制作 C. 测试评估 D. 展示分享
答案：此题为开放性，可认为B（动手制作）和C（测试评估）均极为重要，但按流程逻辑，B更偏向于实现设计，而C确保设计有效性，若单选，可倾向于C强调验证的重要性。
（四）、简答题
1. 简述设计与制作的基本流程。
答案：基本流程包括需求调研、设计构思、材料选择、动手制作、测试评估。
2. 在设计过程中，如何平衡功能性与美观性？
答案：在设计时，首先要确保产品的基本功能得到满足，同时考虑色彩搭配、线条流畅、形态协调等因素，使产品在实用之余也具有良好的视觉效果。
3. 举例说明测试评估的重要性。
答案：测试评估可以发现设计中未曾预料到的问题，如结构不稳、材料不耐用等，通过测试反馈进行必要的调整，确保最终产品的质量和用户体验。
4. 如何培养创新思维在设计中的应用？
答案：可以通过广泛阅读、观察自然现象、参与创意工作坊、进行头脑风暴等方式拓宽视野，勇于尝试新思路、新技术，不怕失败，持续迭代设计方案。
（五）、实践探究题
设计并制作一个简易书架，要求至少能容纳10本书，结构稳固，外观简洁美观。请写出设计思路、所需材料、制作过程及测试评估报告。
答案：（开放性题目，以下为示例框架）
设计思路：考虑书架的承重能力、稳定性，设计简洁的几何形状，如梯形或矩形结构，确保稳固且节省空间。
所需材料：木板、木条、螺丝、螺丝刀、胶水、砂纸等。
制作过程：
根据设计草图切割木板和木条；
使用螺丝和胶水组装书架框架；
打磨边缘，确保光滑无刺；
可选：上色或贴装饰纸增加美观性。
测试评估：放置10本书检查承重能力，轻轻摇晃测试稳定性，观察是否有松动或变形现象，记录并调整直至满足要求。
五、板书设计
设计与制作 1. 需求调研 2. 设计构思一、基本流程 3. 材料选择 4. 动手制作 5. 测试评估 功能性、美观性、二、设计原则 实用性、安全性 观察、阅读、三、创新思维培养 创意工作坊、头脑风暴 四、生活应用案例：家庭小改造
六、教学反思
成功之处：通过情境导入和一系列探究活动，有效激发了学生的学习兴趣，使他们在实践中理解了设计与制作的全过程，培养了学生的创新思维和动手能力。待改进之处：部分学生在材料选择和成本估算环节表现出一定的困难，未来可以增加相关知识的讲解和练习。此外，测试评估环节的时间分配略显紧张，应适当调整以确保每个小组都能充分展示和反思自己的作品。后续措施：计划在下一轮教学中增加材料科学的基础知识介绍，强化成本意识的培养；同时，优化时间安排，确保每个环节都能得到充分的讨论和实践。