2.2 用浮的材料造船 教学设计

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课 题 2.2用浮的材料造船
核心概念 技术、工程与社会--12.2技术与工程改变了人们的生产和生活--③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。 （十三）工程设计与物化--13.2工程的关键是设计--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。--13.3工程是设计方案物化的结果--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。
教学内容 五年级下册 课时安排 课时
教学目标 科学观念 知道利用浮的材料（如竹子、木条）可以造船，理解通过增加材料数量、改变结构（如捆绑成排）可以提高船的稳定性和载重量。 了解从独木舟到竹筏、再到复杂木船的发展过程，认识到船舶的进步与材料、结构设计的改进密切相关。 科学思维 能通过比较独木舟与竹筏模型的异同，分析结构变化如何带来性能（稳定性、载重量）的进步。 能基于测试结果和观察，对竹筏模型的不足之处提出合理的改进设想，发展批判性与创造性思维。 探究实践 能够小组合作，设计并制作一个符合“稳定漂浮、结构牢固”要求的竹筏或木排模型。 会使用螺母（钩码）等标准重物进行载重测试，并客观记录、交流测试结果。 态度责任 在小组设计与制作活动中，愿意倾听同伴意见，积极合作完成任务。 感受到古人造船智慧与不断改进的创新精神，乐于对自己的模型进行反思与持续改进。
核心问题链 如何改进独木舟的不足？ 制作和测试竹筏 怎样改进竹筏？
教学重点和难点 教学重点： 理解结构与功能的关系：引导学生通过亲手制作与测试，理解将多根浮的材料组合成“排”状结构，是解决独木舟不稳定、载货少问题的关键。 经历完整的探究过程：组织学生有效开展“设计—制作—测试—比较—改进”的实践活动，这是本节课的核心环节。 教学难点： 设计图的绘制与实现：如何将“稳定、牢固”的抽象要求转化为具体、可行的设计图，并在制作中准确落实，对部分学生具有挑战性。 从现象到本质的思维提升：在测试载重和比较研讨中，引导学生从“放了多少螺母”的具体现象，深入思考“为什么能放更多”背后的科学原理（如增大底面积提高稳定性，增加总体积提高浮力），实现思维的进阶。 载重测试的科学性与公平性：指导学生进行有效的载重测试（如均匀放置重物、防止螺母浸湿影响读数），并在此过程中培养严谨的科学态度。
教具学具 为学生准备：竹竿（长度25cm，直径约2.5cm）5根、桐木条（长度15cm，宽度0.8cm，高度0.8cm）4根、水槽、橡皮筋（对折长度8cm，宽度0.4cm）4根、钩码1盒等。 教师准备：学生实验材料一套、教学课件等。
教 学 过 程 （板 书 设 计） (一) 情境导入，聚焦问题 (3分钟) 1.情境启动：展示公园湖心岛观鸟站图片，提出真实任务——“如何安全、多运物资上岛？” （预设：用船运输到岛上）。 回顾古人智慧——用浮的材料即木头造独木舟。教师演示“独木舟”（单根木条）载重，放入1-2个螺母即易侧翻。独木舟存在什么问题？ （预设：稳定性差，运货少） 3.独木舟“稳定性不足、运货少”的问题如何解决？古人是怎么做的？今天我们就来了解《用浮的材料造船》，一起设计和制作能稳定：承载更多“物资”的竹筏模型。 （设计意图：以真实情境驱动探究，通过独木舟载重失败的认知冲突，激发学生改进需求，自然引出竹筏制作任务，体现"问题-探究-解决"的科学思维过程。） (二) 探索实践：设计与制造“运输筏” (10分钟) 1.明确要求，学习设计： ①先画设计图；②能稳定漂浮；③牢固不散架。 要求：图文结合，在设计图上要有数字和材料标注 2.小组讨论： “稳定”和“牢固”在设计图上怎么体现？ （预设：竹子并排排列增加底面积、捆绑的圈数和位置等）。 3.小组合作，设计制作： 学生以小组为单位，化身“工程小队”，根据任务要求绘制设计图。 4.分享设计图，小组间完善设计图。 5.依据设计图，选择合适的捆绑方法（如十字捆绑、井字捆绑）制作竹筏模型。教师巡视指导，强调工程实现的精准性。 （设计意图：通过工程思维引导，从图纸设计到实物制作，强调"稳定"与"牢固"的结构要素，培养设计-制作-迭代的能力，体验工程师的完整工作流程。） (三) 探索实践：初代“运输筏”的制造与首测 (15分钟) 1.首轮测试，收集原始证据：各小组对初代模型进行载重测试，核心要求是准确记录数据。在记录单上必须记录：①最大载重（螺母数）；②观察到的模型缺点（如倾斜、散架、浸水等）。 （预设：小组合作实验，测试竹筏模型的城中能力和模型缺点） 2.分享汇总：教师快速汇总各小组的“初代模型”最大载重数据，并选择1-2个载重较少或出现明显问题的小组，简要分享其观察到的不足。板书建立“初代模型数据区”。 （预设：1-2个小组分享数据，并写出自己认为的竹筏模型的最大缺点） （设计意图：通过定量测试收集初代模型证据，建立数据意识，暴露结构缺陷，为后续迭代改进提供实证基础，体现工程设计中"测试-分析-优化"的核心环节。） (四) 研讨与迭代：基于证据的改进与升华 (15分钟) 1.提问：“将我们的‘初代竹筏’数据，与一开始的‘独木舟’对比，进步有多大？” （预设：学生用具体数据说明）。 2.提问：“为什么仅仅是把几根木棒绑在一起，就能产生这么大的进步？” （预设：捆绑成排 → 底面积增大（稳）、总体积增大（浮力大）。） “但我们的初代模型完美吗？根据你们的测试观察，它最主要的一两个不足是什么？” （预设：“结构散架”、“载重后严重浸水”、载重量比较小……）。 “针对我们模型的具体问题，可以如何快速有效地改进设计？请小组讨论，并在1分钟内确定一个核心改进方案。” （预设：针对“散架”，增加捆绑绳圈数或改“井”字捆绑；针对“浸水”，设法加高“船舷”；针对载重量少，可以设法用其他浮的材料进行辅助。） 5.实践改进与验证(5分钟)： ①各小组利用现有材料，在5分钟内对模型进行针对性改进。 ②改进完成后，进行第二轮载重测试，并记录“改进模型”的数据。 6.教师快速汇总第二轮数据，与第一轮并列板书。 提问：“对比我们小组两次测试的数据和模型变化，你发现了什么？” （预设：基于问题的小幅改进，能有效提升性能。） 拓展升华：出示“摇橹木船”和“明代宝船”图。“看看这些真正的船，古人为了解决我们遇到的‘浸水’、‘运不多’、‘动力’等问题，做了哪些伟大的改进？” （预设：学生对应发现：加高船舷、建造巨大型船体、增加风帆等）。8.总结：从独木舟到我们的竹筏，再到宝船，历史就是一部不断发现问题 → 设计改进 → 验证效果的工程创新史。 （设计意图：通过数据对比建立证据意识，引导学生分析结构原理与缺陷成因，经历"问题诊断-方案研讨-快速迭代-验证效果"的完整工程循环，最终关联真实船舶发展史，理解技术迭代是人类解决问题的永恒进程，实现从模型制作到工程思维、从课堂探究到历史视野的双重升华。） 板书设计 2.2 用浮的材料造船 独木舟 竹筏 载重量小 载重量大 不稳定 稳定 底部体积小 底部体积大
教 学 反 思 本节课以“物资运输”为情境，通过“设计-测试-研讨-改进”的螺旋式探究，有效激发了学生的工程思维与协作精神。学生动手动脑，在模型迭代中深刻理解了结构决定功能的科学观念，研讨环节也因有了真实的测试证据而更加深入。 然而，本节课的主要不足在于时间高度紧张。将完整的“两轮设计-测试-改进”循环融入一堂课，尽管探究脉络清晰，但小组制作、测试、记录、研讨、再改进等多个环节均需充分时间保障。在实际教学中，容易出现前期制作耗时过长，导致后期至关重要的“对比研讨”与“总结升华”环节仓促收尾，影响了思维提升的深度。未来实施时，需进一步精简前期任务指引，或考虑将部分制作环节前置准备，以确保核心的“证据研讨”与“迭代优化”过程能充分展开，让学生真正体验完整的工程实践节奏。