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第一单元小小工程师1. L 了解我们的住房【教学目标】科学概念目标1 .住房都有一定的结构,根据需求不同,结构也会存在差异。2 .住房由供水、供暖、采光、电路等多个系统组成。3 .住房需要经历一定的建造过程,每个过程都非常重要,需协同发挥作用。科学探究目标1 .能结合自己家的住房,说出住房基本结构（功能分区）,以及供水、采光、供暖等主 要系统。2 .能通过查阅资料及相互交流,简述出住房的基本建造过程。科学态度目标1 .对了解住房有极强的学习兴趣。2 .感受同伴沟通交流的重要性,乐于分享。科学、技术、社会与环境目标1 .初步认识到人类的需求促进社会的进步与发展，同时科学技术的进步也满足了人们对 美好生活的向往与追求。2 .初步感受房屋建造的复杂性、系统性和科学性。【教学重难点】重点:了解住房的结构和系统。难点:了解建造住房需要经历一系列很重要的过程。【教学准备】为学生准备:学生活动手册。教师准备：小区、城市的供电、供水系统图纸，班级记录表、教学课件。【教学过程】、聚焦（一）激发兴趣,导入课题1 .出示“中国天眼”、“神舟”飞船、鸟巢、住房等建造工程。提问：这些图片展示了什 么?预设学生回答：“中国天眼”、“神舟”飞船、鸟巢、住房。2 .提问:你知道它们是怎么建造出来的吗?学生进行小组讨论交流。预设学生回答:先设计,再建造。3 .引入:今天我们就从身边的住房开始来认识工程。（二）聚焦身边的住房,明确探究问题1 .教师出示教学课件,展示教科书中住房的图片。提问：你家住房的基本结构是怎样的? 你家住房有哪些必需的系统?它需要经历怎样的建造过程?2 .学生活动：学生观察分析住房的图片。3 .提问：这些不同的住宅有哪些相同点?学生通过比较、分析得出：住房都有门、窗、卧室、厨房等;一些住房还有水、电、煤 气等。4 .教师帮助学生汇总:门、窗、卧室、厨房等属于简单结构;水、电、煤气等属于简单 系统。5 .提问:住房需要经历怎样的建造过程?6 .谈话;可能你们现在还不知道答案,可以带着这个问题开展本课乃至本单元的学习, 在单元学习中寻找答案。设计意图:学生从生活住房入手,通过小组之间对资料的比较分析,初步了解住房结构 与系统两个词语的含义,为学习本课打好基础。二、探索（一）以你的家为例,说说住房的基本结构1 .观察住房的照片。教师出示教学课件,展示教科书中的房屋示意图。学生活动:将自己家的照片在小组中分享,大家共同观察。2 .寻找住房的基本结构。谈话:我们可以以自己的家为例,小组交流住房的基本结构。小组交流后汇报讨论结果,全班总结,教师板书记录学生总结出的住房基本结构。预设:学生有可能将一些设施归纳为住房结构，如沙发、灯具、桌椅等。3 .分析汇总住房基本结构。提问:这些找到的是不是都是住房的结构?哪些是住房建造后存在的?哪些是装修入住 后添置的?学生小组讨论。住房的基本结构包括学生汇报交流:住房的基本结构主要包括房屋的框架、户型、采光、门窗、承重梁、墙 体、楼板等。地砖、门等是住房建造后存在的。餐桌、窗帘、沙发等是装修入住后添置 的。设计意图:学生在这个环节中很可能认为冰箱、台灯、煤气灶、床等家具与电器也是住 房结构。教师应从学生观察到的房屋布局入手,通过问题引导学生重点观察相关房屋结 构。学生通过观察、分析资料,形成对住房结构的认识。在这个过程中,教师通过层层指导 帮助学生去除错误认识,理解住房结构的含义。（二）指出住房所必须具有的系统1 .寻找住房设施。教师展示教学课件,播放教材中住房图片。谈话:请同学们在图中找到住房设施,并将找到的设施标记在学生活动手册中。学生开展活动。学生交流汇报。预设学生回答:卫生间和厨房都有上下水设施;各个房间都有电源、电灯等电器设施。2,感受住房系统的作用。提问：这些水或电是怎么到达各个位置的?学生汇报交流。预设学生回答:它们是通过各自的管道到达各个位置的。小结：水、电通过水电设施的相应系统到达相应位置。3,感受住房系统的复杂性。（1）了解住房系统。谈话：你们知道住房水电内部系统是什么样子的吗?教师出示住房水电系统示意图,引导学生关注细节。例如,按房屋的各个位置有序观察、 把水电系统分开观察。学生分组观察示意图后交流感受。学生汇报交流：通过观看水电系统示意图,我们发现水电系统太复杂了!小结：住房内的系统很复杂,各个部分都有自己的作用,不可缺少,无法替代。2 2） 了解其他工程系统。教师出示更为复杂、完整、系统的小区水电系统示意图、城市水电系统示意图,给学生 更深的震撼。设计意图:在这个环节中,从日常生活常见的水电设施入手,进而关注看不见的水电线 路,然后呈现整体水电系统,直至整个小区、城市的水电系统。从简单步步走向复杂, 通过层层深入帮助学生理解系统的含义、作用、价值和复杂性。（三）了解住房建造的过程1 .交流对住房建造过程的认识。谈话:你们知道住房的建造过程吗?请你把自己的想法记录下来,并与同学分享。学生将自己的想法记录下来,并进行交流分享。2 .出示住房建造的相关资料。提问:我这里有提前整理的资料,你们可以从资料中梳理出房屋建造的过程吗?小组交流研讨,学生将搜集的信息记录在学生活动手册中。3 .学生对比前后认识,形成关于房屋建造过程的认识。教师引导:大家可以将自己原来的想法和学生活动手册记录进行比较,修正自己的错误 认识，形成对建造过程的正确认识。4 .全班交流建造资料。全班汇总交流:从不同的信息中交流汇总出相同的房屋建造过程,形成班级记录表,明 确住房建造所经历的一般过程。预设:住房建造需要经历的主要过程有明确任务、选址、设计、建造、验收等。设计意图:学生通过资料收集、处理、分析了解住房建造的过程,与学生前概念进行比 较、反思,更好地形成正确认识,为本单元学习打好基础。三、研讨1. 套住房包括哪些基本结构和系统?套住房的基本结构是承重结构与平面布局关系,承重结构部分轻易不要去动,住房的 基本结构包括门、窗、承重梁、墙体、楼板,需求不同,住房的结构也会存在差异。系统可以分日常生活中常用的配备，如强、弱电系统,地暖系统（保暖）、新风系统（空 气质量与冷暖）,智能管控系统等等。一般来说，住房建造由供水、供暖、采光、电路 等多个系统组成。2.在住房建造过程中,哪些工作最重要?为什么?住房建造过程是项复杂、整体、协调的有机体,每个阶段工作都有其重要作用与价值, 必不可少,必须严把整个工程质量关。不过,核心是设计。四、拓展谈话:大家可以搜集其他工程（如“中国天眼”、“神舟”飞船、高铁、桥梁、鸟巢等） 建造过程的案例,下节课与同学们分享。设计意图:在本节课中学生学习了了解我们的住房,在下节课中学生需要学习认 识工程。学生提前准备资料，为下节课的学习做准备。【板书设计】1.1.了解我们的住房建造住房的过程有:设计、建造、评估、改进。设计是核心。1. 2.认识工程【教材简析】住房建造工程只是诸多工程中的种。学生在第1课初步了解工程后,对工程会有 极大的兴趣,会产生诸如“还有哪些工程?其他工程建设过程是什么样的?这些不同工 程建设过程有什么共同特点?”等疑问。本课主要围绕以上疑问开展学习。教科书使用大量篇幅展现了我国具有代表性的伟大工程港珠澳大桥。以港珠澳 大桥这巨型工程与上一课身边的住房建造工程进行对比，呈现出巨型与小型、复杂与 普通、远处与身边等多角度冲突。基于这样的冲突进行比较、分析、总结工程建设过程 中的相似步骤,更能够加深对工程建设的理解。教科书以一幅跨页的港珠澳大桥图片衬托出这项工程的宏大与震撼,精选文字资料 阐述明确，指向建设港珠澳大桥的目的和工程建设中所面临的巨大挑战。让学生体会尖 端工程的建造不易,需要通过不断创新、不断超越、突破重大难关等来实现工程目标。本课还介绍了多项宏大工程,帮助学生将视角从房屋、桥梁等工程建设拓展到其他 方面,从更宽广的角度认识工程,多方面理解工程意义和实施过程,从而深刻认识到科 学技术与工程的相互作用,使学生初步构建“工程的关键是设计，工程是运用科学和技 术进行设计、解决实际问题和制造产品的活动”这主要概念。【教学目标】科学概念目标1 .许多发明创造来源于对生活的观察,可以在自然界找到原型。2 .工程建设需要运用相关科学知识以及技术的支撑来完成。3 .工程需要在一定的限制条件下完成任务,要经历类似的建设过程。科学探究目标1 .能通过阅读资料知道工程建设需要面临的限制条件有哪些,又是怎样解决难题的。2 .能根据工程案例归纳出工程建设过程的相似步骤。3 .能了解工程建设所需的科学技术支持，分析工程与科学技术的关系。科学态度目标1 .认识到工程建设的艰难,从而产生对建设者的敬仰之情。2 .进步唤起学习工程的兴趣,激发做一名小小工程师的愿望。科学、技术、社会与环境目标1 .进步认识到科学技术与工程的相互关系。2 .进步认识到科学技术对社会发展的重要作用,人类的好奇心及社会的需求对科学技 术发展的积极促进作用。【教学重难点】重点:根据港珠澳大桥工程案例,了解工程建设的艰巨与复杂,归纳工程建设过程的相 似步骤。难点:根据四大工程案例分析工程与技术的关系。【教学准备】为学生准备：港珠澳大桥相关资料、学生活动手册。教师准备:港珠澳大桥文字与视频等资料,鸟巢、“中国天眼”、高铁、空间实验室的照 片、技术简图等资料,班级记录表、教学课件。【教学过程】、聚焦(-)教师出示上节课的班级记录表,引领学生回顾前知谈话:我们先观察上节课的班级记录表,你们能回忆起上节课的知识吗?住房有哪些主 要的结构与系统?建造住房具体的实施过程分哪些步骤?房屋的主要结构与系统:房屋建造的主要过程：住房建造需要经历的主要过程有明确任务、选址、设计、建造、验收等。(二)聚焦本课话题谈话:我们起看教科书第4页的图片。我们已经了解了住房和它的建造过程,港珠澳 大桥工程的建设过程又是怎样的?它们在建设过程中有什么共同特点?我们带着问题 开始学习吧。二、探索(-)阅读或观看港珠澳大桥的相关资料,试着整理和归纳下面的问题1 .利用教科书图片引入。谈话:我们起通过教科书第5页的图片来感受港珠澳大桥的宏伟。2 .学生阅读资料。学生阅读教科书第6页的文字资料,思考以下四个问题。(1)为什么要建造港珠澳大桥?(2)大桥的建造面临了哪些限制和挑战?(3)这些问题都是怎样解决的?(4)大桥的建造经历了哪些主要过程?3 .教师指导学生逐一研究,解释每个问题的指向。问题:为什么要建造港珠澳大桥?谈话:第一个问题指向建造港珠澳大桥的目的和意义,主要从政治、经济、文化、交通 现状等资料中筛选。问题:大桥的建造面临了哪些限制和挑战?谈话:第二个问题指向大桥的建造面临的限制和挑战,可以从周边地理环境特点、建设 施工标准等方面进行总结;也可以根据文中提供的线索,寻找建设桥、岛、隧一体大桥 的原因。问题三:这些问题都是怎样解决的?谈话：第三个问题指向解决办法和克服困难的过程,大桥的建造需要巧妙的设计规划和 先进的技术做支持。问题四：大桥的建造经历了哪些主要过程?谈话：第四个问题指向建造大桥的主要过程，需要从不同的资料中提炼,包括规划准备 阶段和建设阶段的重要时间节点。4 .小组进行资料整理、分析。学生按照上环节获得的提示,处理文献资料。小组内学生补充各自课前搜集到的各种 信息。组内交流分享,共同完善本组答案。5 .全班共同研讨交流。问题:为什么要建造港珠澳大桥?教师引导:大家通过观看珠三角两岸城市群地图、土地面积占比与GDP占比、大湾区经 济圈概念等资料文献,能说说为什么要建造港珠澳大桥吗?预设学生回答:在经济、政治、文化方面有不同意义。问题二、三：大桥的建造曾面临哪些限制和挑战?这些问题都是怎样解决的?学生活动：搜集信息,以“限制和挑战”“解决办法”两项内容对应排列。问题四：大桥的建造经历了哪些主要过程?提问：我这有新闻报道,大家能从中筛选出建设施工中的重要节点吗?学生交流汇总：2009年12月15日,港珠澳大桥正式开建设。2015年2月23日,青州航道桥56号 墩索塔“中国结”结形撑首个节段（J3节段）吊装成功。2015年8月23日,江海直达船航道桥首个“海豚”塔成功吊装。2015年9月6日,主体工程220座墩台全线完工。2016年6月29日,港珠澳大桥主体桥梁合龙。2016年9月27日,港珠澳大桥主体桥梁全线贯通。2017年7月7日,港珠澳大桥海底隧道正式贯通。2018年2月,港珠澳大桥主体工程通过交工验收,具备通车试运营条件。6 .教师总结。谈话:大家回顾整理出的资料,再次感受大桥建造过程的困难与复杂。小结:从前期准备到建设完成的十余年间,港珠澳大桥在建造过程中遇到的困难还有很 多。工程团队不断突破技术难关，解决了这些难题。完成这类宏大的工程,依赖的核 心是技术。（二）梳理工程建设过程的相似步骤1 .教师引导：通过上一环节中的时间线,我们梳理了港珠澳大桥建造的主要过程。对比 上节课房屋建造的过程,我们来归纳一下工程建设过程要经历的步骤。2 .小组讨论交流：通过建造房屋工程与港珠澳大桥工程的对比,总结出两个工程的相同 点,即都需要规划设计和施工建造两大过程。3 .教师点拨：通过港珠澳大桥工程案例中的时间点,计算整个工程所用的时间和从开 到竣工所用的时间,然后对所用的时间进行比较分析。预设学生发现:施工阶段在整个工程中所占时间并不是最多的,占用时间最多的是前期 的规划和设计阶段，如分析工程中的限制和挑战以及研究相应的解决办法。4 .归纳工程建设过程的相似步骤。（1）明确个要解决的问题。房屋:解决住房问题，保证住宅安全、适用、卫生、经济。港珠澳大桥:建造一座跨海大桥，连通珠三角地区东西部，缩短行程,为政治、经济、 文化的传递提供个纽带。（2）在限制条件下进行设计。限制条件包括时间、费用、可用材料、环境、抵抗自然界的破坏能力等。（3）制作一个模型,测试这个模型,评估并改进。制作房屋模型,对楼体高度、结构形式进行测试,确保建筑物的坚固性和安全性,从各 个方面验证建筑物的应。谈话:以评估港珠澳大桥的四个可选方案为例,取舍原因如下。斜线方案会导致大桥阻 水率过高，造成大桥周围沉积沙土,伶仃洋可能变为伶仃河;西侧垂直线方案会割裂珠 海市空间或破坏珠海沿海景观;东侧垂直线方案在港珠澳大桥东人工岛的基础上,修一 条垂直连接线通往深圳蛇口,将挡住航道。因此舍弃了三种双丫模式设计,最终确定采 用丫型线路,分别连接香港、珠海和澳门三地。（4）实施建设。在实施建设过程中,要严格按照设计来施工,不可随意更改。如果遇到设计中未出现的 情况,要重新进行规划设计,确定可行性后再进行施工。5 .学生完成活动手册记录。学生跟随教师起完成活动手册记录。教师重点提示:要加强对设计在工程环节中的重要性的认识。（三）了解这些宏大工程与科技进步的关系1 .提问：回顾房屋和港珠澳大桥的建造过程,你知道工程中可能用到哪些技术吗? 预设学生回答:运输、制造、冶炼、力学、建筑、电子、燃料、机械、通信等技术。2 .观察教科书中“天眼”、高铁、鸟巢体育场和“天宫”空间站四大工程的图片，结 合课前搜集的资料,分析这些工程分别采用了哪些技术。3 .小组研讨。师生共同总结:每一项宏大的工程都采用了大量上述技术,证明了工程离不开技术的支 持。4 .教师进步举例,列举工程推动技术发展的例子。例如,建造鸟巢所需钢材要求轻便且荷载能力大,国内钢铁厂便专门研制了 Q460E-Z35 钢材。又如,港珠澳大桥桥梁焊接的技术标准高,中铁山桥集团便研发了世界上规模最 大、精度最高的机器人焊接系统。5 .提问:工程与技术有什么关系?学生开展自由讨论。小结:工程利用了大量技术成果,建设工程的过程中遇到的难题也推动了技术的发展。 6.总结:通过分析每项工程的建设过程,我们都可以感受到科学技术在其中发挥的重 要作用。每项工程都包含了大量的科学原理,应用了大量的科学技术，没有科学技术 的支撑,就不可能完成如此浩大的工程。与此同时,工程实施过程中面临的各项困难和 技术难关也是对科学技术提出的更高要求,推动着科学技术不断发展。可以说,科学技 术进步支持工程的实施,工程也推动着科学技术不断发展。三、研讨（一）通过两节课的学习,我们对工程有了哪些认识?这些认识的依据是什么?1 .工程是项复杂、整体、协调的工作。2 .设计与施工同等重要,甚至设计更为重要。（二）完成一项工程要经历哪些重要的工作阶段?完成一项工程要经历重要的工作阶段，包括明确个要解决的问题;在限制条件下进行 设计;制作一个模型;测试这个模型,评估并改进;再重新设计建立模型,再测试,再 改进完善。循环往复,直到设计达到各种限制条件的要求,开始实施建设。（三）工程与技术的关系是怎样的?工程项目包含大量的科学原理,利用大量的科学发现,不断推动技术的发展。技术与 程是相互促进、相辅相成的关系。（四）假如让我们做一名小小的工程师,我们都要完成哪些工作呢?发现建造工程的每个阶段都很重要,都需要有专业知识和技能的工程师去做。最重要的 是设计。四、拓展收集铁塔的图片,观察铁塔的结构特点。1. 3.建造塔台【教材简析】从本课开始,学生将承担起工程师的角色。本课的聚焦环节给学生一个任务在 操场上建造一座塔台,目的是创设个真实情境,引发学生参与科学实践活动的积极性。 由于现有条件的限制,在本单元的学习中，学生并没有涉及真正的塔台建造,重点围绕 塔台设计展开学习与体验，感悟设计的往复性与复杂性。本课作为建造塔台的起始课,从设计塔台方案开始做起，采用模拟真实的招投标活 动情境展开学习。这方式的运用主要是激发学生的学习热情,真正像工程师一样工作, 加深对工程的理解。足球教练训练塔台类似学生常见的领操台。二者区别在于领操台是固定的，而塔台 不固定位置,可以随需要变换位置。这就需要建造的塔台具有方便移动、抗风、抗震等 多项功能。同时,工程项目还要求教练员能够站在上边指挥训练，其承重性、高度和安 全性也是重要项目要求。围绕这些要求进行工程项目整体设计是本课活动的主要内容。在本课,学生要模拟前两课学习的工程建造基本过程进行自主设计。从选址、材料 选择、塔台的设计、成本核算、人员分、时间分配等各个方面进行工程整体设计。过 程中,学生要考虑各因素之间相互牵制、难以取舍的关系,也要明确各项因素权衡的侧 重。例如，塔高、承重、安全是工程项目的核心与重点,美观、成本等属于在重点基础 上的综合点。达成二者最大的平衡与优化取决于工程项目的设计，取决于技术难关的突 破,取决于合理应用科学原理与科学技术。学生虽面临诸多困难与挑战,但对本课学习 内容还是有着强烈的好奇心和参与热情,学习的积极性颇为高涨,这都为本课的学习奠 定了坚实的心理基础。【教学目标】科学概念目标对项工程的设计需要考虑到各因素以及各因素之间的关联。科学探究目标1 .能够考虑到建造塔台所涉及的各个因素。2 .能够根据教科书中的“标书”样本制订出建造塔台标书。3 .能够利用文字、绘图的方式表达自己的创意与构想。科学态度目标1 .积极参加设计活动,对工程学习充满兴趣。2 .乐于表达与交流,并能够综合小组各成员的意见,形成集体的观点。科学、技术、社会与环境目标感受到科学知识与其他学科综合能力对工程设计的重要性。【教学重难点】重点:理解工程设计需要考虑项目要求、安全、成本等多种因素。难点:考虑建造塔台所涉及的各个因素,根据这些因素整合小组意见设计标书。【教学准备】为学生准备：学生活动手册。教师准备:班级记录表、操场照片、塔台标书、教学课件。【教学过程】、聚焦（-）回顾工程师工作步骤L谈话：我们学习、了解、认识了工程,今天开始我们要像工程师那样来做项工程。3 .教师出示教学课件,学生回忆工程师工作需要经历的步骤。（二）明确建造塔台任务,确定招标活动1 .教师展示工程任务：学校要在操场上建造个塔台,供足球教练站在台上指挥和训练。 现在需征集塔台的设计方案,最终通过竞标的方式确定建塔资格。2 .学生以小组为单位分别研讨方案，了解招标会的方式和要求。学生各组力争中标,获 得建造资格。二、探索（一）思考有关建造塔台的相关因素1 .提问：在做这个工程时,我们首先要做什么呢?学生思考,自由回答。2 .小组讨论,合作交流。学生围绕问题开展小组交流。教师重点提示讨论问题的关键点:建造地址、塔台样式、人员分、塔台高度、材料选 取、确保坚固、保证安全、节省成本。学生紧紧围绕以上问题开展初步讨论,拓展思路。（二）小组合作制订标书1 .教师出示标书样式。提问:我这里有一份标书样本,大家的学生活动手册中也有标书的样式。你们能小组合 作制订标书吗?学生活动:观察比较研讨的问题与标书项目,准备小组合作制订标书。2 .教师讲解标书要求。教师提示:大家把标书项目写得越细致、越完整，中标机会就越大。标书要表现出小组 对这项工程的详细计划。可以用图画、文字、标识、标记等多种形式相互配合制订标书。 3.学生以小组为单位制订标书。4 .教师适时指导,提醒学生注意事项。（1）在设计中还要考虑承重、安全、抗风抗震能力等问题。（2）制订标书要合理,准确使用文字、图画、标注等多种形式表达。（3）设计中要关注塔台设计细节。（4）提示学生在设计时关注竞标的两项重要标准:项目安全性和项目成本。（三）模拟投标发布会1 .教师创设工程项目招标会情境。谈话:我们现在是招标会现场,请小组依次进行投标讲解。学生通过小组展示、自评、互评的形式开展活动。小组依次进行投标讲解,介绍本组塔 台设计的优势,阐述如何保证项目安全性和控制项目成本。2 .教师设计相互提问与答疑环节。教师引导:每个小组分别汇报本组工程设计中遇到的问题和解决方案。其他小组可以对 他们进行质疑与评议,再由汇报小组进行解释。学生汇报交流。3 .教师进行投标发布会总结。师生交流总结：工程设计的关键是如何实现项目安全性和项目成本的和谐统。三、研讨（-）通过参与设计塔台的项目,我们有什么感受?引导学生从以下几个方面去讨论:各小组分享你们是怎样平衡各项因素的?当小组内有不同想法时你们又是如何协调达成共识的?（二）设计中遇到了哪些问题?我们计划怎么解决?工程的关键是设计。（三）我们对工程又有了怎样的新认识?建造工程各环节都很复杂,设计环节在其中尤其关键1.4. 设计塔台模型【教材简析】从本课开始,学生的学习视角从对工程的整体认知转换到对工程设计这核心内容。 与之相适应,单元学习内容视角也从宏观到微观,从整体到局部发生转变,随之教科书 的编写体例也发生变化,不再沿用四个板块的模式,而是采用工程建设的基本程序来逐 课铺开。具体到本课的内容,是对塔台模型的设计。教科书首先明确建立模型是工程 设计中的重要环节,工程师常通过建立模型来测试他们的设计”,引导学生知道建立模 型的重要意义。对于塔台模型的设计,教科书提出了明确的要求,提供了材料清单以及评价表,从 指导与评估两个角度来规范设计方案。在制订方案环节,教科书又设计了5个问题供学 生思考，引导学生全面而细致地考虑设计问题，尽可能帮助学生设计出更符合要求的塔 台模型方案。尽管本课为学生设计塔台模型提供了必要的支架,但对于学生来说仍然具有挑战性, 学生要经历多维度的思考与权衡，最终整合出最为合适的设计,在此过程中,学生再 次感悟到工程设计的复杂性。本课的模型设计是对上课“标书”的具体化，并且下课建造模型要完全遵照本 课的设计图纸实施,单元结束课也要针对本课设计的不足进行改进。所以，本课的学习 内容在单元中具有十分重要的作用。【教学目标】科学概念目标1 .工程设计是个复杂的过程,需要综合考虑各个因素及之间的关联。2 .工程设计中蕴含着一定的科学知识。科学探究目标1 .能根据建造塔台的具体任务，综合考虑相关因素，制订出建造方案。2 .能根据限制条件设计出符合要求的塔台模型,并能用文字和绘图的方式表达创意。3 .能深入思考,发现并解决设计中的难点问题。4 .能反思自己的设计,不断改进。科学态度目标1 .对工程设计抱有极强的兴趣。2 .愿意与小组成员合作、交流,共同完成设计任务。3 .具有反思意识,能听取同学意见并不断改进自己的设计。科学、技术、社会与环境目标感受到科学知识对设计好塔台的重要作用。【教学重难点】重点:认识并理解工程设计是个复杂的过程,需要综合考虑各个因素及其之间的关联。 难点:能根据建造塔台的具体任务,综合考虑相关因素,在限制条件下设计出符合要求 的塔台模型,并能用文字和绘图的方式表达创意。【教学准备】为学生准备:塔台标书、学生活动手册、记录表。教师准备：班级记录表、评价表、三角形与正方形的框架实物、建筑物图片、铁塔图片、 教学课件。【教学过程】、聚焦（-）展示多种模型,明确模型意义1 .教师出示教科书塔台图片和设计模型对比图,让学生观察。2 .教师引导：大家知道在工程设计中制作模型的作用和意义吗?3 .学生讨论交流。4 .小结:设计制作模型能够呈现工程师的设计,要针对设计进行测试、评估、改进,直 至符合建设要求,因此制作模型在工程设计中具有不可替代的重要作用。（二）创设情境,聚焦任务谈话：我们从今天开始,起像工程师样，来设计、制作、测试、评估、改进塔台模 型,经历建造塔台的过程。二、任务（）明确工程要求1 .教师出示教科书中建造塔台的要求。提问：我们要做个什么样的塔台?我们一起来看看学校对建造塔台有什么要求。教师 提示学生阅读教科书中要求。2 .学生阅读并明确教科书中要求。学生自主阅读要求材料后全班进行总结交流。教师引导学生进行分析,找出其中的关键 内容,汇总出工程要求的关键点:塔台高度60厘米。底部能够移动。坚固并有承重能力。具有抗风抗震能力。节省材料。美观。教师提示:设计作品的关键是达到坚固、美观、价廉的平衡。教师提出对于设计图纸和设计活动的要求：设计图纸清楚明了,有条理,表达方式全面,有文字、图画、数字、标记等。小组分明确、系统,有序开展设计活动。3 .分析工程要求的层次。教师引导:我们面临的工程任务的要求,哪些是必须达到的?哪些是重点考虑的?哪些 是均衡整合考虑完成的?学生交流分析,总结得出工程设计活动的三个层次。（1）高度、安全、承重是必须要达到的要求。（2）底部能够移动、具有抗风抗震能力、坚固耐用是重点考虑的要求。（3）成本、美观、设计方式、分工等是均衡整合考虑完成的要求。（二）确定选取材料教师出示教科书内容，配合课件展示材料选取要求。展示材料实物,学生观察材料,准 备开展设计活动。（三）阅读塔台模型制作评价表1 .教师引导：我们来阅读教科书中的塔台模型制作评价表。2 .学生阅读后结合工程要求，了解细化评价标准和相应分值，明确塔台模型设计具体要设计意图：学生在认识工程任务中注重理解工程任务的层次,有些是必须完成的工程要 求,有些是重点考虑的要求,有些是均衡整合考虑完成的要求。学生在理解以上内容的 基础上才能更好地进行塔台模型的设计。三、制订方案(-)依据评价表思考问题教师利用教学课件出示教科书中的5个问题,并引导学生思考。1 .为了尽可能达到60厘米的塔高,你们的设计是如何考虑材料使用的?2 .哪些设计是为了稳固塔台模型?教师出示正方形和三角形的教具,提问:你们觉得正方形和三角形哪个形状更稳定?学生自由发言,教师进行演示实验,学生观察两个形状受力后的变化。教师请学生亲自 感受体验,再次感受三角形的承重能力。小结:三角形更加稳固,在塔台模型设计中我们要多设计三角形来保证塔台模型的稳固 和承重能力。3 .如何保证塔台不倒下?如何保证塔台的倾斜角最小?4 .什么因素会导致塔台产生倾斜角?5 .如何保证塔台能抵御大风或一定级别的地震?教师利用教学课件出示简单的抗震设计示意图,讲解抗震基本设计原理，与学生交流共 同汇总三种抗震方法,供各小组在塔台模型设计中借鉴。第一种:耐震,可以在塔台模型中加入大量三角形。第二种:制震,可以在塔台模型底部加大面积或加大重量。第三种:免震，可以在塔台模型底部加滚珠。谈话：以上这些问题大家不用马上回答,各小组在设计中思考、交流、讨论,共同研究 解决方案。()开展设计活动1 .出示教科书中的学生交流图。教师利用多媒体课件出示教科书中的学生交流图，学生阅读对话框中的提示内容。2 .交流设计关键点。学生进行全班交流,相互提示交流塔台模型设计的关键点。3 .小组设计塔台模型。教师下发与活动手册相同的设计方案记录表,学生小组开展塔台模型设计活动。教师适 时指导,随时提醒学生协同设计评价表中的各个项目,提示在设计塔台整体结构时多用 三角形。（三）展示设计成果1 .谈话:请各组成员起来介绍、展示设计方案。同学们起交流,各组讲解尽可能翔 实、完整,这样更有利于相互理解、相互交流、相互帮助。2 .学生介绍设计方案,全班交流。四、研讨（-）我们的设计方案完备吗?是否考虑到了各个因素?在展示设计成果活动中,小组汇报后,教师提出此问题。组织小组间质疑、解释、交流、 互动,帮助每组反思自己的设计方案。（二）我们的设计方案还有需要调整的地方吗?打算怎样进步调整?在展示设计成果活动中,在第一个问题研讨后,教师提出此问题。教师组织各小组寻找 自己设计方案中的问题。学生借鉴其他小组设计方案的优秀经验,小组研讨解决方案, 制订调整计划,及时整改设计方案,填补出现的漏洞和问题。1. 5.制作塔台模型【教材简析】本课的制作活动是进行模型制作,并非工程建设。模型制作是设计环节中的内容, 在设计环节中具有重要作用。首先,模型要完全按照设计图纸进行制作。制作过程检验 了设计是否合理、科学、全面，是对设计的执行、检验和完善。其次,模型成品为测试 与评估提供了可能。设计图纸是将抽象的设计思想转化为形象的图画、标识等的方案, 模型成品是将其呈现为具象的实物。设计思想、理念、计划是否能够达到工程目标,完 成工程要求,需要依靠对模型进行测试与评估。最后,模型是改进设计完成工程任务的 重要依据。不断反复测试查找问题、寻求改进、突破技术难关等都要依靠模型来实现。 由此可见，模型的制作在工程设计中具有重要意义。学生制作模型活动，要始终确立完全按照设计图纸实施的意识。在制作过程中如发 现问题要经过小组研讨交流后,先修改图纸再实施制作。保持设计图纸与建造模型的一 致性,为后面进行交流评测做好准备。小组内合理分工合作是做好模型的保障。模型体积较大,个人不容易操作实施，因 此多人配合互助，快速优质地完成任务是小组合作能力的突出体现。本课活动形式以动 手操作为主,需要教师深入理解工程的模型制作与手工制作之间的区别，避免把科学课 变成手工课甚至美术课。【教学目标】科学概念目标制作模型是工程设计的重要环节。科学探究目标1 .能依照设计方案,制作出塔台模型。2 .能在制作模型的过程中发现新问题,引发新思考。3 .能根据塔台模型制作评价表反思所制作模型的优劣。科学态度目标1 .体验坚持完全按照设计图进行模型制作。2 .意识并感受到小组合作的重要性,能通过沟通交流形成集体的观点。科学、技术、社会与环境目标能认识到科学知识和技能对制作优质模型的重要性,进而认识到社会发展需要科学技术 做支撑。【教学重难点】重点:根据设计方案，制作塔台模型。难点:能在制作模型的过程中发现新问题，引发新思考。【教学准备】为学生准备:塔台设计方案、胶带、吸管、剪刀、红笔、滚珠、弹簧、钩码、学生活动 手册。教师准备：教学课件。【教学过程】、聚焦1 .谈话：上节课每组都按照塔台模型制作评价表的要求设计了塔台模型。请大家回顾 下制作塔台模型的要求。教师课件出示塔台模型制作评价表,并让学生取出设计图纸。2 .学生汇报交流:塔台模型的高度需要达到60厘米,塔台模型可以承受一定的重量,塔台模型还需要有一定的抗风抗震能力。3 .教师提示：我们要按照塔台设计方案制作塔台模型。二、制作(-)思考注意事项1 .提问:在制作模型时,我们要注意什么?2 .小组讨论,全班交流。学生可以依据经验说出安全使用工具等注意事项。教师引导:在拿放材料时,需要注意什么?在回收材料时应该怎么做呢?教师引导学生关注细节。例如,轻拿轻放材料、用完材料放回原处、轻声讨论等良好习 惯。3 .师生共同总结注意事项:(1)安全:剪刀、尺子等工具的使用。(2)轻声:小组制作讨论、拿放材料。(3)干净：材料归位、收拾物品。(二)动手制作1 .明确要求。(1)教师提供制作塔台模型的材料。教师出示制作塔台模型的材料:吸管、胶带、剪刀、红笔、滚珠、弹簧、钩码等。提问：我们来看这些材料,它们是做什么用的?你可以说说吗?学生小组讨论可以说出：吸管是用来制作塔台模型的,胶带是加固用的,剪刀可以剪胶 带或吸管。预设：学生说不出滚珠、弹簧的用处。提问：大家还记得在设计塔台时，我们是如何保证塔台能抵御大风或一定级别地震的 吗?预设：学生根据提示可以回答出滚珠、弹簧或钩码是用来抵御大风或地震的。教师提示:使用的材料都会计入塔台模型成本中,大家要在达到制作要求的基础上尽量 节约成本。(2)理解插图及关键提示。教师引导：在制作过程中,还会遇到哪些问题呢?我们起来看教科书第13页,小组 讨论,说说教科书对你们的启示。学生观察提示,小组研讨交流。学生汇报交流。学生根据教科书的提示进行总结:模型要与设计方案一致,塔台模型的 接口要用胶带固定好,多使用三角形可以使塔台模型更加稳固,为了防止模型倾斜要保 证每个立柱等高,等等。追问:图中的学生在做什么?是按照什么顺序制作的?教师引导学生说出:图中学生是以底座搭建、侧面搭建、整体搭建为顺序开展制作活动 的。思考交流:为什么要按照这个顺序制作呢?好处是什么?学生汇报：这样的制作顺序可以防止塔台模型倾斜,保证塔台模型稳固。教师提示：大家还要协调分、同伴相助、合作完成,这也是评价表中的项要求。2 .修改设计方案。教师提问：在制作过程中,如果出现问题怎么办?预设学生回答：对模型进行修改。教师可以问问其他同学的意见。追问：你同意马上对模型进行修改吗?学生汇报交流,统一意见，不可以马上对模型进行修改。教师讲解:在制作过程中如果出现问题,大家可以进行修改,但要经过小组研讨交流后, 先用红笔修改图纸做好标记,再实施制作。3 .动手制作并思考。教师交代任务：请大家带着以下问题进行制作。（1）对照评价表，我们认为小组建造的塔台模型会在哪些方面表现较好?会在哪些方 面出现问题?（2）我们对小组建造的塔台模型满意吗?通过实际的搭建活动我们对塔台设计有什么 新想法?4 .学生领取材料，开始制作。将塔台模型的优点与不足记录在学生活动手册中,还可以 将新的想法记录在学生活动手册中。教师将塔台模型制作评价表投影到大屏幕上,为学生提示。在制作过程中，教师巡视,及时发现学生在制作中的问题，并给予有效指导与帮助。5 .学生完成记录,整理好制作材料。（三）模型展示活动1 .谈话：我们来展示、介绍本组的塔台模型,并回答问题,还可以分享我们在制作过程 中遇到的问题与解决方法。2 .学生展示塔台模型，进行自评。学生以小组为单位轮流展示塔台模型。首先对照评价表说说对本组模型的自我评估,对 本组模型的优点与缺点进行查找、预测,并说出相关理由。然后,分享制作过程中的新 想法、新感受,也可以是其他小组塔台模型对自己的新启发。3 .小组互评。教师组织交流:其他小组的塔台模型有哪些使你印象深刻的地方?说说理由。 学生交流讨论后汇报。教师鼓励小组间互帮互助、出谋献策,共同解决问题。 三、研讨（一）对照评价表,我们认为小组建造的塔台模型会在哪些方面表现较好?在哪些方面 会出现问题?这个问题指向小组塔台模型的优点与不足,学生可以在制作过程中找到答案。（-）我们对小组建造的塔台模型满意吗?通过实际的搭建活动,我们对塔台模型的设 计又有了什么新想法?这个问题可以在制作中或展示模型时让学生思考、讨论。1.6.测试塔台模型【教材简析】测试模型是工程设计中又一重要环节。模型是设计的具体表现，测试是对设计是否 合理、科学、符合要求的检验。测试环节决定着设计方案是否符合工程要求，是否存在 问题以及明确改进方向。由此可见测试标准就是工程设计明确的评价指标,第4课的塔 台模型制作评价表就是本课测试塔台模型是否达标的依据。本课学生需要使用第4课的 评价表和设计方案，为第5课制作的模型开展测试活动，体现了单元学习的连贯性和 程的系统性。测试塔台模型的各项功能,需要使用到不同的工具。“塔高”要求达到60厘米,米 尺可以满足需要;“顶端承重”可以借助水瓶或书本等重物,注意选择的重物要一致, 方便学生比较;“抗风能力”可以借助电风扇的不同风等级完成;“抗震能力”需要使 用专业仪器进行地震模拟，便于科学准确分出等级；“材料成本统计”由材料量化进行 计算；“分工合作”和“美观”是无法量化的项目，需要全班评议，共同商讨。测试得 出的数据是学生进行自评、反思、发现模型设计缺点的重要依据,也是进行问题梳理、 明确改进方向、完善工程模型设计方案的依据。对于数据的分析整理是本课学生科学探 究能力的提升点,教师要多加关注并精心设计相关环节。各组进行测试数据的对比在本课中也具有重要作用。优势数据项目的展示与介绍, 不但是对自己设计的认可和肯定,也是推广小组突破技术难关设计的机会,能够帮助解 决其他小组共同遇到的问题。劣势数据项目的呈现,不但是自己发现问题寻求突破的过 程,也具有提示其他小组引以为戒的作用,同时也是寻求帮助,借鉴他组经验的过程。 在这样的全班交流活动中，不但可以借鉴大量的优秀经验,学会相关科学知识，还可以 增强倾听他人意见、迁移应用知识、学会交流合作等一系列科学探究能力。【教学目标】科学概念目标1 .测试是工程设计中的重要环节，是衡量设计是否达到规范要求的重要方法。2 .完成一项任务（测试）需要使用特定的工具。科学探究目标1 .能依据标准对塔台模型进行测试并记录。2 .能对测试结果进行反思，能归因问题所在。3 .能将问题进行梳理、归纳。科学态度目标1 .对测试活动充满好奇与热情，认识到测试的重要意义。2 .能基于观察事实做出合理判断。3 .能虚心接纳同学意见，通过反思交流,调整原有设计，从而达成集体共识。科学、技术、社会与环境目标认识到检测工具对测试工作的重要性,从而进步认识到科学技术的发展对项工程建 设的重要意义。【教学重难点】重点:理解测试是工程设计中的重要环节,是衡量设计是否达到规范要求的重要方法。 难点:通过分析、对比测试结果,能归因问题所在,明确改进方向。【教学准备】为学生准备：塔台模型、塔台模型测试记录表、问题梳理记录单、学生活动手册。教师准备：米尺、装满水的矿泉水瓶35个或多本教科书、小盆、电风扇、抗震检测 仪、教学课件。【教学过程】、测试（-）明确测试标准1 .谈话导入：上节课我们制作了塔台模型,大家制作的模型是否符合要求?还有哪些需要改进的地方呢?这些都需要通过测试来了解,今天我们就来进行测试。教师通过教学课件出示工程步骤图,让学生回忆工程的步骤。2 .明确测试标准。（1）教师出示塔台模型制作评价表。提问:大家还记得塔台模型制作的依据吗?学生回答制作依据是塔台模型制作评价表。教师通过教学课件出示塔台模型制作评价表 引导:我们起来看塔台模型制作评价表,大家说说都有哪些项目及分值。学生小组交流研讨塔台模型制作评价表,对标准达成共识,了解完成度不同对应的分值 也不同。（2）教师出示塔台模型测试记录表。引导:大家对比塔台模型制作评价表与塔台模型测试记录表,看看有什么相同与不同。 预设:学生通过对比发现，塔台模型测试记录表与塔台模型制作评价表项目、内容都相 同,可以利用塔台模型测试记录表进行测试的评分记录。教师讲解塔台模型测试记录表的填写方法:以塔高为例，塔高达到60厘米给3分，在3 分上打“丿基本达到60厘米给2分,在2分上打“丿未达到60厘米给1分,在 !分上打“ J”。以此类推。教师提示:各组打分时,请大家注意公平公正。（二）展示与测试1 .制订科学合理的测试计划。提问:在测试过程中,需要用什么?怎么做?注意什么?学生小组讨论汇报。（1）介绍测试工具。学生可以依据塔台模型制作评价表说出些工具。例如：测量高度的尺子、测试承重的 重物、测试抗风能力的电风扇或扇子等。教师讲解:测试地震我们可以利用地震模拟仪。（2）确定公平的测试方法。提问：当我们测量塔高时利用什么样的尺子呢?米尺还是学生尺?还是组用米尺 组用学生尺?学生小组讨论交流。学生意识到应该用米尺进行测量,因为学生尺太短了,不方便测量, 并且每组使用的测量的工具都要相同。如果测量工具不同,结果就不准确了,没办法比 较。教师请学生进行测量塔高的演示。学生一边演示边说出方法:将塔台模型放置于平稳的桌面上,将米尺竖直放在塔台模 型旁边,测量塔台的高度,平视读出数值。提问:测量承重能力时,可以用什么测试呢?预设:学生讨论说出需要一些重物。例如,书本、笔袋、矿泉水瓶等，教师都可以给予 冃定。追问:可以第一组使用笔袋,第二组使用矿泉水瓶吗?为什么?预设:学生说出必须使用样的重物测试塔台模型,否则无法对比测试结果。教师出示35个相同大小装满水的矿泉水瓶。看,这些可以吗?引导:重物有了,我们要怎么做呢?矿泉水瓶要放在哪呢?学生可以回答出需要容器,教师出示小盆。继续追问:我们要怎么放呢?像我这样随便放可以吗?或将水瓶只放在小盆的一端可以 吗?预设:这样放不可以，随便放置会导致测试不公平，结果不准确。教师请学生演示放水的方法:第一瓶水可以放到小盆的中间,然后瓶挨着一瓶放，每 组测试时放的方式、工具都需要保持一致。引导：我们知道了怎么测量高度和承重,那怎么测量抗风能力呢?需要什么工具呢?是不是也像刚样需要相同的工具和方法呢?学生讨论后可以说出抗风能力可以统用电风扇测试。电风扇的1挡为小风量，2挡为 中等风量,3挡为大风量。小结：看来,我们测试的方法、标准、工具都需要统,这样才能保证测试公平且方 便对比。(3)研讨注意事项。提问：在测试的过程中,我们要注意什么呢?学生讨论注意事项并进行归纳、总结。每组的实验方法与步骤要保持一致。公平评分,及时记录。2 .教师协助学生测试塔台模型。(1)教师创设测试工程情境,模拟真实的工程测试。(2)学生测试并记录。在教师协助下,学生利用米尺、矿泉水瓶、电风扇、地震模拟仪分别对塔高、承重、抗 风能力、抗震能力依次进行测试,测试后将结果记录下来。教师提示:塔高、承重、抗风能力、抗震能力为塔台模型制作的必要条件,都需要符合 塔台模型制作标准中的最低标准,如有一个条件不符,则塔台模型不合格。(3)材料成本计算。提问:怎么计算材料成本呢?教师出示材料价目表:根吸管1角,个钩码1元,个滚珠2角,一卷胶带5角, 根弹簧2角。教师讲解:根据上面的价目表,如果我们使用了 60根吸管就是6元,使用了 4个钩码 就是4元,材料成本总共10元。学生小组计算材料成本后汇报。师生将成本进行排序,成本最低的组为第一名,最髙 的组为最后一名。教师讲解评分标准：全班一共五个小组，按照成本由低到高排序,成本最低的给5分, 第二名给4分，以此类推。我们还可以将材料项分为三个等级，成本最低的给3分，成 本中间的给2分,成本最高的给1分。教师提示将得分记录在塔台模型测试记录表中。 (4)分与美观评分。教师讲解:分工合作项目可以由各组自行介绍后各组评分;美观方面可通过塔台结构是 否合理评分。学生进行小组评分并记录。3 .师生汇总各小组成绩。引导:请各组拿出塔台模型测试记录表,现在我们起来汇总各组分数。学生汇报分数,教师将每组分数填入塔台模型测试记录表中进行汇总,以平均分的方式 计算出小组各项得分与最终得分。教师讲解：我们来对总分或个别突出的分值颁发不同的奖项。总分最高的颁发最优奖; 承重能力最强的颁发大力士奖;抗震能力最好的颁发抗震王者奖;美观得分最高的颁发 最美造型奖。4 .其他小组的启示。提问:其他小组建造的塔台模型有什么优点与不足?学生交流其他小组塔台模型的优缺点,并阐述原因。追问:其他小组的塔台模型对我们有什么启示?学生讨论交流。在交流启示时,教师提示:启示可以是学习借鉴的优点,也可以是引以 为戒的缺点。（三）自我评估活动1 .分析塔台模型测试记录表。教师引导:我们起来看塔台模型测试记录表,找找表中的高分项与低分项,说说这些 代表什么。学生说出测试高分项为模型的优势，测试低分项为模型的不足。教师布置任务:请大家分析测试标准的低分项,对本组塔台模型的问题进行汇总，写在 问题梳理记录单上。学生小组研讨并完成问题梳理记录单。2 .教师组织学生讨论交流以下问题。问题:小组建造的塔台模型表现最佳的是哪些方面?我们是怎么做到的?问题：小组建造的模型需要改进的地方有哪些?所出现的问题是什么原因造成的?学生小组对照本组测试结果，分析本组模型的优点与不足，研讨优缺点产生的原因,并 填写学生活动手册中的塔台模型测试记录表。提问：我们知道了本组的问题与原因,再结合其他小组对我们的启示,说说应该怎样改 进。学生交流讨论改进的方法,并记录。教师巡视，提示需要集体商议。3 .总结塔台模型测试。谈话:我们这节课对塔台模型做了测试,通过测试结果的分析,了解了模型的优缺点, 进步明确了改进的方向。提问:在改进时我们要注意什么呢？可以只改进不足而不考虑其他项目吗?预设学生回答:不可以,这样就会降低总体分数。引导:怎么取舍呢?我们起来看塔台模型制作评价表中的三级层次要求。教师出示塔台模型制作评价表中的三级层次项目：第一层次要求是塔高、顶端承重、抗 风能力、抗震能
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