青岛版（五四制2017秋）科学四年级上册第七单元《技术与生活》大单元整体教学设计

基本信息
学科 小学科学 版本 青岛版·五四制
年级 四年级上册
单元名称 第7单元《技术与生活》
单元主题 小小工程师创客营——从设计到生活的技术之旅
课时安排 4课时
一、单元主题
“小小工程师创客营——从设计到生活的技术之旅”
围绕技术产品的设计、制作、创新与应用，引导学生经历完整的工程实践过程，理解科技与生活的密切联系，培养工程思维与社会责任感。
二、单元情景
“校园创客博览会”挑战赛
学生化身“创客工程师”，通过四阶段任务参与校园科技展：
1.任务1：设计挑战（《设计小台灯》）→ 绘制节能台灯设计图；
2.任务2：制作工坊（《制作小台灯》）→ 动手制作可调节台灯模型；
3.任务3：绿色升级（《太阳能小台灯》）→ 改造为太阳能供电；
4.任务4：科技策展人（《技术产品与生活》）→ 策划“科技与生活”主题展览。
最终目标：举办班级“创客博览会”，评选“最佳工程师团队”。
三、课标分析
对应《义务教育科学课程标准（2022）》：
依据 《义务教育科学课程标准（2022）》
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设计满足需求的解决方案； ②制作实物模型并测试改进； ③分析技术产品对生活的影响。
四、教材分析
本单元包括《设计小台灯》《制作小台灯》《太阳能小台灯》《技术产品与生活》这4课内容。
（一）第1课《设计小台灯》
1.核心内容：引导学生观察生活台灯的结构（灯罩、灯泡、支架、底座、开关），分析功能（照明、调节角度、电路控制）。
2.关键活动：
（1）绘制设计草图，标注电路元件（电池、导线、开关、LED灯）位置。
（2）材料选择探究（如塑料瓶做灯罩、木棍做支架），渗透环保理念。
（3）能力培养：工程思维启蒙（需求分析→方案设计）。
（二）第2课《制作小台灯》
1.核心内容：实践电路连接技术，解决制作中的实际问题（如导线松动、灯罩固定）。
2.关键活动：
（1）按设计图制作实物模型，学习导线剥皮、连接、绝缘处理。
（2）调试改进（如开关失灵排查、灯罩稳定性优化）。
3.能力培养：动手实践能力与问题解决能力。
（三）第3课《太阳能小台灯》
1.核心内容：引入新能源技术，探究太阳能转化为电能的原理。
2.关键活动：
（1）对比普通电池与太阳能电池供电效果（如阴天/晴天亮度差异）。
（2）优化设计（如调整太阳能板角度增强采光）。
3.能力培养：技术创新意识与可持续发展观念。
（四）第4课《技术产品与生活》
1.核心内容：分析技术产品（如手机、导航系统）对社会的影响（便利性/依赖性）。
2.关键活动：
（1）辩论“科技利与弊”（如“手机让生活更便捷还是更孤独？”）。
（2）设计“未来智能台灯”方案（声控/定时功能）。
3.能力培养：批判性思维与社会责任感。
四课形成“设计→制作→创新→应用”的递进链条：
1.纵向递进：
（1）从理论设计（《设计小台灯》）到物化实践（《制作小台灯》）。
（2）从基础功能实现到技术升级（《太阳能小台灯》新能源应用）。
（3）最终反思技术的社会意义（《技术产品与生活》）。
2.横向整合：
（1）科学：电路原理、能量转换（光能→电能）。
（2）技术：工具使用（剥线钳）、材料加工。
（3）工程：迭代优化（调试台灯稳定性）。
（4）社会：科技伦理讨论（合理使用电子产品）。
3.素养进阶：
（1）低阶：知识认知（电路元件功能）→ 中阶：技能应用（焊接导线）→ 高阶：创新迁移（太阳能改造）。
（2）最终指向态度责任（环保设计、科技辩证观）。
五、教学目标
核心素养 目标内容
科学观念 1. 理解电路组成与太阳能转化原理；
2. 列举技术产品改善生活的实例。
科学思维 1. 通过对比实验优化设计方案（如灯罩材质透光性）；
2. 用流程图分析能量转换路径（光能→电能→光能）。
探究实践 1. 安全使用工具制作台灯模型；
2. 设计太阳能供电对比实验（晴天/阴天亮度）。
态度责任 1. 树立环保创新意识（废旧材料利用）；
2. 辩证看待技术对生活的影响。
六、学情分析
1.年龄特点：四年级学生动手兴趣强，但抽象理解（如电流）需借助实物操作。
2.认知基础：已知简单电路连接（三下），缺乏系统设计经验。
3.学习难点：太阳能板角度调整对效率的影响；技术伦理的辩证分析。
七、学习活动设计
课时 活动主题 目标 达成方式（含跨学科融合）
第1课
《设计小台灯》 节能台灯设计室 分析结构功能，绘制电路图 数学：计算导线长度；
美术：绘制3D设计图
第2课
《制作小台灯》 模型制作工坊 制作可调节台灯模型 劳动：导线焊接实践；
工程：测试支架稳定性
第3课
《太阳能小台灯》 绿色能源实验室 验证太阳能转化效率 科学：对比不同角度光照强度；
技术：用电压表测输出
第4课
《技术产品与生活》 科技策展发布会 策划技术主题展览 语文：撰写展品解说词；
社会：调查家庭技术产品使用率
八、教学方法
1.PBL项目驱动：
以“创客博览会”为主线，发布分级任务卡（如“灯罩透光性测试表”）。
2.迭代设计法：
记录三次改进方案（如第一次导线脱落→增加绝缘胶固定）。
3.争议性讨论：
辩论“是否应开发24小时智能台灯”，渗透技术伦理教育。
九、学习方法
1.合作探究：
4人小组分工（设计师、工程师、记录员、测试员）。
2.故障树分析：
针对“灯不亮”问题绘制排查流程图（电池→导线→开关→灯泡）。
3.迁移应用：
将电路知识迁移至制作“声控夜灯”（拓展作业）。
十、评价策略
（一）总体评价
类型 内容 占比
过程性评价 设计图、实验记录单、小组协作 60%
成果性评价 台灯模型功能性、博览会展示创意 40%
（二）分活动评价表
活动1：《设计小台灯》评价表
评价维度 ★（基础） ★★（良好） ★★★（优秀）
结构分析 识别台灯3个基础部件 标注5个部件并说明功能 分析部件间协作关系（如支架承重原理）
设计创新 绘制简单草图 设计可调节灯罩/亮度 添加环保材料说明（如回收塑料利用）
电路规划 画出电池+灯泡连线 正确标注开关位置 设计双档亮度电路（串联/并联）
活动2：《制作小台灯》评价表
评价维度 ★（基础） ★★（良好） ★★★（优秀）
工艺精度 完成基础组装 接口牢固无松动 灯罩可360°旋转不脱落
电路安全 导线连接无裸露 绝缘胶带完整包裹接头 自主加装保险装置（如熔断器）
问题解决 发现1处故障 独立解决灯光闪烁问题 优化2项设计（如增加散热孔）
活动3：《太阳能小台灯》评价表
评价维度 ★（基础） ★★（良好） ★★★（优秀）
能量转化 复述“光能→电能”原理 测量晴天/阴天电压差异 绘制能量转化效率对比图
技术应用 替换电池为太阳能板 调整板角度提升采光 设计双电源自动切换系统
数据记录 记录1组亮度数据 制作三日光照时间表 分析数据提出储能方案
活动4：《技术产品与生活》评价表
评价维度 ★（基础） ★★（良好） ★★★（优秀）
辩证分析 列举1项技术利弊 对比3项技术社会影响 用数据论证“手机依赖症”发生率
创新设计 提出声控台灯概念 绘制智能感应电路图 制作语音控制原型并演示
社会责任 写出1条环保建议 设计“废旧电器回收”海报 组织班级电子垃圾回收活动
十一、作业设计
活动1：《设计小台灯》分层作业设计及评价标准
作业类型 作业内容 评价标准（★→★★★）
基础作业 绘制台灯设计图标注3个部件 ★：标注名称
★★：补充功能说明
★★★：添加尺寸比例（如灯罩直径:底座=2:1）
提升作业 用纸杯+锡纸制作反光灯罩原型 ★：完成制作
★★：测试反光效果
★★★：优化聚光角度（记录亮度提升率）
拓展作业 设计“书本夹式台灯”可折叠方案 ★：草图设计
★★：标注铰链结构
★★★：附承重测试（夹500页书不脱落）
活动2：《制作小台灯》作业
作业类型 作业内容 评价标准（★→★★★）
基础作业 记录制作步骤（图文） ★：3步记录
★★：6步含工具清单
★★★：附加安全警示（如烙铁防烫）
提升作业 测试不同灯罩材质透光性 ★：对比2种材质
★★：量化透光率（光照计）
★★★：建立材质-透光率关系模型
拓展作业 制作USB充电台灯（5V电源） ★：电路连接成功
★★：加装亮度调节
★★★：设计过压保护电路
活动3：《太阳能小台灯》作业
作业类型 作业内容 评价标准（★→★★★）
基础作业 测量太阳能板输出电压（晴天） ★：1次测量
★★：3次取平均值
★★★：对比阴/晴/室内数据差异
提升作业 研究倾斜角度对充电速度的影响 ★：测试15°/45°
★★：绘制“角度-充电时间”曲线
★★★：推导最佳角度公式
拓展作业 设计“太阳能+手摇发电”应急台灯 ★：双能源草图
★★：制作切换开关原型
★★★：实测充满电需手摇200圈
活动4：《技术产品与生活》作业
作业类型 作业内容 评价标准（★→★★★）
基础作业 列举5种家用技术产品 ★：3种产品
★★：分类（通讯/家电等）
★★★：分析WIFI路由器辐射安全值
提升作业 撰写《智能台灯伦理报告》（300字） ★：指出1项隐私风险
★★：提出2条防护建议
★★★：引用欧盟GDPR法规案例
拓展作业 策划“科技与生活”微型展览 ★：3件展品布置
★★：设计互动体验区
★★★：获校级展览优秀奖