青岛版（六三制2017秋）科学五年级下册第七单元《创新与设计》大单元整体教学设计

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基本信息
学科 小学科学 版本 青岛版·六三制
年级 五年级下册
单元名称 第7单元《创新与设计》
单元主题 工程思维与生活创新
课时安排 3课时
一、单元主题
“工程思维与生活创新”
围绕技术与工程实践，引导学生经历“问题定义-创意设计-物化验证”的完整创新流程。
二、单元情境
“未来创客营”挑战赛
学生化身“小小创客工程师”，通过三阶段任务解决真实问题：
任务1：分析住宅结构（《我们的住宅》）
任务2：设计创意方案（《展示创意》）
任务3：制作照明拖鞋（《照明拖鞋》）
最终举办“校园创客博览会”展示作品。
三、课标分析
核心概念 13.工程设计与物化
学习内容 13.2 工程的关键是设计（5-6年级）
13.3 工程是设计方案物化的结果（3-4年级）
学段目标
（5~6年级） ①能提出满足限制条件的设计方案；②制作实物模型并改进；③理解科技产品对人类生活的价值
教材分析
本单元围绕“工程设计与创新实践”展开，包含《我们的住宅》（第24课） 、《展示创意》（第25课）和《照明拖鞋》（第26课）三课：
通过“设计→表达→制作”的完整流程，引导学生体验工程思维与创新实践的结合，培养解决实际问题的能力。
第24课《我们的住宅》核心内容为分析住宅结构（供水、供电、供暖系统等）；探究太阳能热水系统设计（集热器、保温水箱、管路连接）；理解工程需多系统协调（如房屋结构与采光系统的配合）。
第25课《展示创意》核心内容为学习创意表达方法（文字描述、设计图、摄影/摄像）；掌握创意四要素：科学原理、创新点、应用价值、测试方法。
第26课《照明拖鞋》核心内容为设计制作照明拖鞋（电路连接：电池→开关→LED灯）；并测试与改进（防水处理、延时熄灭功能优化）；理解“迭代完善”在工程中的重要性。
三课之间按照递进式能力培养：
1.认知基础（《我们的住宅》）→ 创意表达（《展示创意》）→ 实践应用（《照明拖鞋》）。
2.跨课关联性：
《我们的住宅》中的系统设计思维（如太阳能系统）为《照明拖鞋》的电路设计提供工程基础。《展示创意》的绘图与方案设计方法直接应用于《照明拖鞋》的设计图绘制。
3.核心素养贯穿：
（1）科学思维：分析系统结构（住宅）→ 抽象创意表达（设计图）→ 物化模型（拖鞋）。
（2）工程实践：从理论设计（太阳能系统）到产品迭代（拖鞋防水改进）。
五、教学目标
科学观念 理解结构与功能的关系（如拖鞋电路需轻便防水）
科学思维 运用系统分析优化设计方案（如用对比表选择材料）
探究实践 完成“设计-制作-测试-改进”的工程流程
态度责任 培养知识产权意识，认识创新对生活的价值
六、学情分析
1.年龄特点：五年级学生抽象思维初具，但工程实践能力较弱。
2.认知基础：已学习简单电路（四年级），缺乏系统设计经验。
3.学习难点：电路集成到实物中的空间规划与故障排查。
七、学习活动设计
（一）活动1：住宅解构师（《我们的住宅》）
1.主题：破解住宅的“骨骼密码”
2.目标：分析房屋结构与功能的对应关系
3.达成方式：
（1）用牙签搭承重模型（跨学科：数学/结构力学）
（2）绘制家庭住宅功能分区图（融入美术）
（二）活动2：创意策展人（《展示创意》）
1.主题：设计方案的“立体说明书”
2.目标：用三维模型/展板表达设计思路
3.达成方式：
（1）用黏土制作住宅微缩模型（劳动教育）
（2）撰写设计解说词（语文口语表达）
（三）活动3：拖鞋改造家（《照明拖鞋》）
1.主题：给拖鞋装上“夜行灯”
2.目标：制作可穿戴照明装置
3.达成方式：
（1）测试纽扣电池+LED灯电路（科学）
（2）优化拖鞋舒适度（人体工学实践）
八、教学方法
1.PBL项目驱动法：以“解决夜间起床照明”为问题起点。
2.迭代设计法：引导记录三次改进方案（如电路固定方式优化）。
3.跨学科融合：拖鞋舒适度测试融入体育学科（行走体验记录）。
九、学习方法
1.原型制作法：用泡沫板切割拖鞋基底，降低操作难度。
2.故障树分析：针对“灯不亮”问题建立排查流程图。
3.画廊漫步法：小组轮转评价作品并粘贴建议便签。
十、评价策略
（一）单元总体评价
1.过程性评价（60%）：设计草图、迭代记录、合作表现
2.终结性评价（40%）：照明拖鞋功能测试、创博会展示
（二）分活动评价表
活动1：住宅解构师（对应第24课《我们的住宅》）
结构分析能力 识别住宅3个基础系统（如供水） 分析系统间关联（如电路与照明布局） 提出优化方案（如增加太阳能辅助供暖）
模型制作 完成简单结构模型（如单面墙） 模型体现2种系统（电路+管道） 可动态演示（如水流循环模拟）
合作表现 参与小组讨论 主动承担1项任务（如绘制局部图） 协调组员解决分歧并整合方案
活动2：创意策展人（对应第25课《展示创意》）
创意表达 用文字描述设计思路 绘制三视图（主视+侧视） 制作可交互模型（如可拆卸部件）
科学原理应用 说明1项原理（如杠杆平衡） 结合2项原理（杠杆+齿轮传动） 原创复合装置（如自动找平+伸缩结构）
展示效果 展板图文匹配 演讲逻辑清晰 观众互动问答流畅
活动3：拖鞋改造家（对应第26课《照明拖鞋》）
功能实现 基础电路点亮LED灯 加入开关控制 增加延时熄灭/调光功能
工程迭代 记录1次改进（如更换电池） 对比3种材料防水效果 优化后功耗降低50%
安全规范 电路无裸露导线 绝缘处理全覆盖 通过6小时连续使用测试
十一、分层作业设计
活动1：住宅解构师（对应第24课《我们的住宅》）
基础作业 绘制家庭卫生间管道布局图 ★：标注3个部件位置
★★：标注流向箭头+功能说明
★★★：提出节水改造方案（如感应龙头）
提升作业 设计“节能窗户”方案（保温+采光） ★：描述1种材料特性
★★：设计开合结构草图
★★★：模拟夏/冬季温差数据对比
拓展作业 制作“地震应急屋”抗震模型 ★：用纸板完成基础结构
★★：加入减震装置（弹簧）
★★★：通过3级震动测试（模拟台）
活动2：创意策展人（对应第25课《展示创意》）
基础作业 为“自动浇花器”写设计说明（200字） ★：说明工作原理
★★：标注核心部件功能
★★★：附使用场景效果图
提升作业 设计“书包防雨罩”并制作展板 ★：展板含1张设计图
★★：对比3种防水材料
★★★：提供淋雨测试视频
拓展作业 策划“校园创意发明展”布展方案 ★：列出5件展品清单
★★：设计参观路线图
★★★：制定投票评选规则
活动3：拖鞋改造家（对应第26课《照明拖鞋》）
基础作业 记录电路组装步骤（图文） ★：步骤完整无遗漏
★★：标注安全注意事项
★★★：分析常见故障（如短路）及处理方法
提升作业 测试不同电池续航（纽扣/锂电池） ★：记录2种电池点亮时间
★★：绘制续航对比折线图
★★★：提出节能优化方案
拓展作业 设计“太阳能充电拖鞋”原型 ★：描述能量转换原理
★★：制作光能收集模块
★★★：实现阴天储能48小时
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