大象版（2017秋）科学六年级上册第五单元《我爱我家》大单元整体教学设计

基 本 信 息
学科 小学科学 版本 大象版
年级 六年级上册
单元名称 第5单元《我爱我家》
单元主题 梦想建筑师——家园的科学营建
课时安排 4课时
一、单元主题
“梦想建筑师——家园的科学营建”
围绕家庭基础设施系统、住宅设计、工程建造与宜居评价，引导学生通过工程实践理解“科学服务生活”的本质，培养系统思维与创新能力。
二、单元大情景
“梦想建筑师大赛”
学生化身“住宅设计师”，参与校园建造大赛：
1.任务1：家庭系统工程师（《我家的水电气暖》）——分析家庭水电系统；
2.任务2：创意设计师（《小小住宅设计师》）——设计环保住宅模型；
3.任务3：工程建造师（《小小住宅建造师》）——制作房屋结构原型；
4.任务4：宜居评审官（《最佳宜居奖》）——优化方案并参赛。
最终目标：举办“梦想家园博览会”，评选最佳设计团队。
三、课程标准分析
依据 《义务教育科学课程标准（2022年版）》
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； 13.3 工程是设计方案物化的结果
学段目标 （3-4年级） ①设计解决方案并说明依据； ②制作实物模型，测试改进； ③分析工程与资源、环境的关系。
四、单元教材分析
本单元包括《我家的水电气暖》《小小住宅设计师》《小小住宅建造师》《最佳宜居奖》这4课。
《我家的水电气暖》聚焦家庭基础设施系统，通过探究水管网络、电路布局、燃气管道和供暖结构（如地暖/暖气片），引导学生绘制家庭系统示意图，分析节能漏洞（如老式水龙头漏水），理解系统工程的基础概念。
《小小住宅设计师》以需求分析为核心，引导学生定义设计目标（如采光、通风、空间分区）。通过制作房屋模型（纸板/黏土），实践功能分区设计（动静分离），并融入环保技术（太阳能板、雨水收集），培养系统规划能力。
《小小住宅建造师》从设计到施工的转化课，强调材料选择（如环保建材）与结构优化（承重墙布局）。通过模拟建造实验（桥梁承重测试），理解结构稳定性，并制定施工流程图（地基→框架→管线铺设）。
《最佳宜居奖》是综合评价课，设立多维评估标准（节能性/安全性/舒适度）。学生需进行成本核算（材料价格表）、环保论证（碳排放计算），并通过辩论会优化方案，最终评选“最佳宜居设计”。
四课之间形成“认知→设计→实践→优化”的工程闭环：
1.基础认知（《水电气暖》）→ 方案设计（《设计师》）→ 技术实现（《建造师》）→ 迭代升级（《宜居奖》）
2.前一课为后一课提供知识基础（如管线知识支撑施工设计），后一课深化前课应用（如设计需考虑建造可行性）。
3.终课《宜居奖》整合前三课成果，通过多维评价实现跨课知识融合。
五、教学目标
维度 目标内容
科学观念 理解家庭系统运行原理； 2. 掌握工程设计与材料选择的科学依据。
科学思维 通过数据优化设计（如采光模拟）； 2. 用模型解释结构稳定性（如承重墙作用）。
探究实践 设计并测试雨水收集系统； 2. 制作住宅模型，验证通风方案。
态度责任 树立环保建造理念； 2. 在团队协作中尊重多元观点。
六、学情分析
1.年龄特点：六年级学生抽象思维初具，但对“系统工程”“结构力学”需借助模型理解。
2.认知基础：已知基础电路知识，但对“管线集成”“环保建材”缺乏系统认知。
3.兴趣点：角色扮演（建筑师）、动手建造（模型）、解决真实问题（节能设计）。
七、活动设置
课时 活动主题 活动目标 达成方式（含跨学科融合）
第1课 家庭管网侦察兵 绘制水电系统图，分析节能漏洞 数学：计算水龙头漏水量；美术：管线立体绘图。
第2课 绿色住宅设计师 设计环保住宅模型 信息技术：用SketchUp建模；劳动：制作雨水收集装置原型。
第3课 结构稳定性实验室 测试材料承重能力 工程：纸桥承重实验；物理：分析力传导原理。
第4课 宜居方案答辩会 优化设计并制定评价标准 语文：撰写设计说明书；社会：调研社区环保需求。
八、教学方法
1.项目式学习（PBL）
（1）任务驱动：发布“建造低碳住宅”挑战，分阶段完成设计→建造→优化。
（2）案例：用纸板制作“太阳能屋顶”，测试光照角度与发电效率。
2.矛盾事件驱动
问题： “传统建筑能耗高→如何用科学解决？” 引发节能设计需求。
3.角色模拟法
学生扮演“建材供应商”“环保局审核员”，辩论材料选择（塑料vs木材）。
九、学习方法
1.合作探究
4人小组分工：设计师（方案）、材料员（选材）、测试员（承重）、汇报员（答辩）。
2.迭代优化
根据测试结果改进模型（如增加斜撑提高稳定性）。
3.迁移应用
家庭任务：优化自家水电使用方案（如记录月度用电量）。
十、评价策略
（一）单元总体评价策略
类型 占比 内容
过程性评价 60% 实验记录单（30%）、模型设计图（20%）、协作表现（10%）
终结性评价 40% 《住宅模型》功能性（20%）、答辩报告（20%）
（二）分活动评价表
活动1：家庭管网侦察兵（《我家的水电气暖》）
评价维度 ★（基础） ★★（良好） ★★★（优秀）
系统分析 绘制1条管线路径 标注3类系统（水/电/暖） 提出2项节能改造方案（如更换LED灯）
数据计算 记录1日用水量 计算月漏水量 分析节水改造的经济效益（如省多少钱）
活动2：绿色住宅设计师（《小小住宅设计师》）
评价维度 ★（基础） ★★（良好） ★★★（优秀）
设计创新 设计1项环保功能（如太阳能板） 整合2项系统（采光+通风） 提出3D模型并标注材料成本
方案表达 手绘平面草图 用软件绘制立体图（SketchUp） 制作可演示的动态模型（Tinkercad）
活动3：结构稳定性实验室（《小小住宅建造师》）
评价维度 ★（基础） ★★（良好） ★★★（优秀）
模型建造 完成基础结构组装 优化承重结构（如三角支撑） 测试承重极限并记录数据
问题解决 发现1处结构缺陷 提出加固方案 用数据反推设计漏洞（如承重墙位置）
活动4：宜居方案答辩会（《最佳宜居奖》）
评价维度 ★（基础） ★★（良好） ★★★（优秀）
综合论证 列出1项宜居标准（如节能） 对比3项方案优劣 用数据证明方案可行性（如碳排放计算）
团队协作 完成分工任务 主动补充队友观点 组织小组预演并优化答辩
十一、作业设计
活动1：家庭管网侦察兵
作业类型 作业内容 评价标准（★→★★★）
基础作业 绘制家庭水管路线图 ★：标注1条路径
★★：标注3条路径+材料说明
★★★：添加漏水检测方案
提升作业 分析老式水龙头年漏水量 ★：计算1个月漏水量
★★：对比新旧龙头节水量
★★★：制作节水宣传海报（含经济效益）
拓展作业 设计“智能水电监测系统” ★：描述1项功能（自动关阀）
★★：绘制传感器布局图
★★★：用Scratch编程模拟警报
活动2：绿色住宅设计师
作业类型 作业内容 评价标准（★→★★★）
基础作业 设计住宅采光方案 ★：标注窗户位置
★★：说明朝向与光照关系
★★★：用镜面反射模拟光照路径
提升作业 制作雨水收集模型 ★：简易漏斗装置
★★：计算集水量（10cm 集雨面积）
★★★：设计净化过滤层
拓展作业 创建“零碳住宅”3D模型 ★：基础结构建模
★★：整合太阳能+通风系统
★★★：用Tinkercad渲染效果图
活动3：结构稳定性实验室
作业类型 作业内容 评价标准（★→★★★）
基础作业 测试纸桥承重能力 ★：承重5本书
★★：优化结构后承重10本
★★★：分析承重与结构关系（如三角形更稳）
提升作业 设计抗震房屋框架 ★：用木棍搭基础框架
★★：模拟地震测试（晃动桌子）
★★★：提出减震方案（如弹簧底座）
拓展作业 研究材料承重极限 ★：记录3种材料承重数据
★★：用柱状图对比数据
★★★：推导“承重公式”（如厚度×密度）
活动4：宜居方案答辩会
作业类型 作业内容 评价标准（★→★★★）
基础作业 制定宜居评价表 ★：列出1项标准（如安全）
★★：设计3级评分制
★★★：加入环保权重（如碳排放占比30%）
提升作业 撰写优化建议书 ★：指出1处设计缺陷
★★：提出2项改进方案
★★★：用成本数据论证可行性
拓展作业 模拟“建筑师辩论赛” ★：陈述本方方案优势
★★：反驳对方设计漏洞
★★★：提出可验证的创新方案