專(zhuān)項(xiàng)學(xué)習(xí)像工程師那樣……訓(xùn)練教學(xué)設(shè)計(jì) - 2024-2025學(xué)年 五年級(jí)上冊(cè)科學(xué) 蘇教版

專(zhuān)項(xiàng)學(xué)習(xí)像工程師那樣……訓(xùn)練教學(xué)設(shè)計(jì)-2024-2025學(xué)年五年級(jí)上冊(cè)科學(xué)蘇教版課題：科目：班級(jí)：課時(shí)：計(jì)劃1課時(shí)教師：?jiǎn)挝唬阂弧⒔虒W(xué)內(nèi)容《專(zhuān)項(xiàng)學(xué)習(xí)像工程師那樣思考》訓(xùn)練教學(xué)設(shè)計(jì)-2024-2025學(xué)年五年級(jí)上冊(cè)科學(xué)蘇教版

本章節(jié)內(nèi)容選自蘇教版五年級(jí)上冊(cè)科學(xué)教材第三章《探索工程師的思維方法》。主要包括以下內(nèi)容：

1.工程師的基本思維方式：?jiǎn)栴}導(dǎo)向、系統(tǒng)思考、創(chuàng)新實(shí)踐。

2.工程設(shè)計(jì)的基本步驟：需求分析、方案設(shè)計(jì)、制作原型、測(cè)試與改進(jìn)。

3.實(shí)踐活動(dòng)：設(shè)計(jì)一個(gè)小型橋梁，要求學(xué)生運(yùn)用所學(xué)知識(shí)進(jìn)行設(shè)計(jì)、制作和測(cè)試，培養(yǎng)學(xué)生的工程師思維和實(shí)踐能力。二、核心素養(yǎng)目標(biāo)分析本節(jié)課旨在培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)和工程思維。具體核心素養(yǎng)目標(biāo)包括：

1.科學(xué)探究與創(chuàng)新意識(shí)：通過(guò)實(shí)踐活動(dòng)，激發(fā)學(xué)生的探究興趣，培養(yǎng)他們提出問(wèn)題、分析問(wèn)題、解決問(wèn)題的能力。

2.工程思維與設(shè)計(jì)能力：引導(dǎo)學(xué)生運(yùn)用系統(tǒng)思維進(jìn)行工程設(shè)計(jì)，從需求分析到方案設(shè)計(jì)，再到制作原型和測(cè)試，培養(yǎng)其工程實(shí)踐能力。

3.科學(xué)態(tài)度與責(zé)任擔(dān)當(dāng)：通過(guò)團(tuán)隊(duì)合作，培養(yǎng)學(xué)生的合作精神，同時(shí)在設(shè)計(jì)和測(cè)試過(guò)程中，培養(yǎng)學(xué)生的批判性思維和責(zé)任感。三、教學(xué)難點(diǎn)與重點(diǎn)1.教學(xué)重點(diǎn)

本節(jié)課的教學(xué)重點(diǎn)包括：

-工程師思維方式的理解與應(yīng)用：重點(diǎn)在于讓學(xué)生理解工程師是如何以問(wèn)題為導(dǎo)向，進(jìn)行系統(tǒng)思考和創(chuàng)新的。例如，通過(guò)案例分析，讓學(xué)生了解工程師在面對(duì)實(shí)際問(wèn)題時(shí)，如何進(jìn)行問(wèn)題分析、提出假設(shè)、設(shè)計(jì)方案和驗(yàn)證假設(shè)的過(guò)程。

-工程設(shè)計(jì)步驟的掌握：重點(diǎn)在于讓學(xué)生掌握從需求分析、方案設(shè)計(jì)、制作原型到測(cè)試與改進(jìn)的整個(gè)工程設(shè)計(jì)流程。例如，通過(guò)設(shè)計(jì)一個(gè)小型橋梁項(xiàng)目，讓學(xué)生逐步完成每個(gè)步驟，從而深入理解工程設(shè)計(jì)的系統(tǒng)性。

2.教學(xué)難點(diǎn)

本節(jié)課的教學(xué)難點(diǎn)包括：

-系統(tǒng)性思維的建立：對(duì)于五年級(jí)學(xué)生來(lái)說(shuō)，理解系統(tǒng)性和整體性的概念可能較為困難。例如，設(shè)計(jì)橋梁時(shí)，學(xué)生可能難以考慮到橋梁的每個(gè)部分如何相互影響，以及如何作為一個(gè)整體來(lái)滿(mǎn)足設(shè)計(jì)需求。

-工程實(shí)踐中的問(wèn)題解決：實(shí)際操作中，學(xué)生可能會(huì)遇到各種預(yù)料之外的問(wèn)題，如材料選擇不當(dāng)、結(jié)構(gòu)不穩(wěn)定等。例如，在制作橋梁原型時(shí)，學(xué)生可能不知道如何選擇合適的材料，或者如何調(diào)整結(jié)構(gòu)以增強(qiáng)穩(wěn)定性。

-批判性思維和反思能力的培養(yǎng)：學(xué)生可能在設(shè)計(jì)過(guò)程中缺乏批判性思維，難以對(duì)自己的設(shè)計(jì)進(jìn)行客觀評(píng)價(jià)和改進(jìn)。例如，學(xué)生在測(cè)試橋梁時(shí)，可能僅僅關(guān)注橋梁是否能夠承受重量，而忽略了橋梁的美觀性、耐用性和成本效益等其他因素。四、教學(xué)方法與策略本節(jié)課采用以下教學(xué)方法和策略：

1.講授與討論相結(jié)合：教師首先通過(guò)講授介紹工程師思維方式和工程設(shè)計(jì)步驟，然后引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行小組討論，分享各自的理解和疑問(wèn)。

2.案例研究：通過(guò)分析現(xiàn)實(shí)中的橋梁設(shè)計(jì)案例，讓學(xué)生了解工程師是如何解決實(shí)際問(wèn)題的。

3.項(xiàng)目導(dǎo)向?qū)W習(xí)：學(xué)生將參與設(shè)計(jì)并制作一個(gè)小型橋梁項(xiàng)目，通過(guò)實(shí)際操作來(lái)鞏固理論知識(shí)。

4.角色扮演：學(xué)生扮演工程師角色，模擬工程設(shè)計(jì)過(guò)程，增強(qiáng)代入感和實(shí)踐感。

5.教學(xué)媒體使用：利用多媒體課件展示橋梁設(shè)計(jì)案例和工程設(shè)計(jì)的各個(gè)階段，以及使用視頻資料來(lái)輔助說(shuō)明復(fù)雜的工程原理。五、教學(xué)過(guò)程1.導(dǎo)入（約5分鐘）

-激發(fā)興趣：以一個(gè)有趣的橋梁設(shè)計(jì)故事引入，讓學(xué)生思考橋梁是如何設(shè)計(jì)和建造的。

-回顧舊知：簡(jiǎn)要回顧學(xué)生在之前課程中學(xué)習(xí)的有關(guān)科學(xué)探究和簡(jiǎn)單機(jī)械的知識(shí)，為學(xué)習(xí)工程師思維方式打下基礎(chǔ)。

2.新課呈現(xiàn)（約30分鐘）

-講解新知：詳細(xì)介紹工程師的基本思維方式，包括問(wèn)題導(dǎo)向、系統(tǒng)思考和創(chuàng)新實(shí)踐。

-舉例說(shuō)明：通過(guò)展示一些著名的橋梁設(shè)計(jì)案例，如悉尼歌劇院和金門(mén)大橋，說(shuō)明工程師是如何應(yīng)用這些思維方式解決實(shí)際問(wèn)題的。

-互動(dòng)探究：將學(xué)生分成小組，討論在遇到設(shè)計(jì)挑戰(zhàn)時(shí)，他們?nèi)绾芜\(yùn)用工程師的思維方式來(lái)提出解決方案。

3.工程設(shè)計(jì)步驟學(xué)習(xí)（約20分鐘）

-講解新知：詳細(xì)講解工程設(shè)計(jì)的基本步驟，包括需求分析、方案設(shè)計(jì)、制作原型和測(cè)試與改進(jìn)。

-舉例說(shuō)明：通過(guò)分析一個(gè)小型橋梁的設(shè)計(jì)過(guò)程，展示每個(gè)步驟的具體操作和注意事項(xiàng)。

-互動(dòng)探究：學(xué)生以小組形式，模擬工程師進(jìn)行橋梁設(shè)計(jì)的各個(gè)步驟，并討論可能遇到的問(wèn)題和解決方案。

4.鞏固練習(xí)（約25分鐘）

-學(xué)生活動(dòng)：學(xué)生根據(jù)所學(xué)內(nèi)容，獨(dú)立設(shè)計(jì)一個(gè)小型橋梁模型，并撰寫(xiě)設(shè)計(jì)報(bào)告。

-教師指導(dǎo)：在學(xué)生設(shè)計(jì)過(guò)程中，教師巡回指導(dǎo)，提供必要的幫助和建議，確保學(xué)生能夠正確運(yùn)用所學(xué)知識(shí)。

5.總結(jié)與反思（約10分鐘）

-學(xué)生分享：邀請(qǐng)幾名學(xué)生分享他們的橋梁設(shè)計(jì)過(guò)程和心得體會(huì)。

-教師總結(jié)：教師總結(jié)本節(jié)課的主要學(xué)習(xí)點(diǎn)，強(qiáng)調(diào)工程師思維方式在日常生活中的應(yīng)用，并布置相關(guān)的課后作業(yè)。

6.課后作業(yè)（不占用課堂時(shí)間）

-學(xué)生根據(jù)課堂所學(xué)，撰寫(xiě)一篇關(guān)于“像工程師那樣思考”的短文，描述自己在設(shè)計(jì)橋梁過(guò)程中的思考過(guò)程和所學(xué)到的知識(shí)。六、學(xué)生學(xué)習(xí)效果學(xué)生學(xué)習(xí)效果體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：

1.理解并掌握了工程師的基本思維方式，能夠?qū)?wèn)題導(dǎo)向、系統(tǒng)思考和創(chuàng)新的思維方法應(yīng)用到實(shí)際問(wèn)題中。學(xué)生在設(shè)計(jì)橋梁時(shí)，能夠從用戶(hù)需求出發(fā)，綜合考慮橋梁的實(shí)用性、安全性和美觀性。

2.學(xué)生熟悉了工程設(shè)計(jì)的基本步驟，包括需求分析、方案設(shè)計(jì)、制作原型和測(cè)試與改進(jìn)。在完成橋梁設(shè)計(jì)項(xiàng)目后，學(xué)生能夠按照這些步驟進(jìn)行有序的工作，提高了設(shè)計(jì)效率和成功率。

3.學(xué)生通過(guò)實(shí)際操作，提高了動(dòng)手能力和實(shí)踐能力。在制作橋梁模型的過(guò)程中，學(xué)生不僅學(xué)會(huì)了使用各種工具和材料，還學(xué)會(huì)了如何解決實(shí)際操作中遇到的問(wèn)題。

4.學(xué)生的批判性思維和反思能力得到了提升。在測(cè)試橋梁模型時(shí)，學(xué)生能夠客觀評(píng)價(jià)自己的設(shè)計(jì)，發(fā)現(xiàn)不足之處并進(jìn)行改進(jìn)。

5.學(xué)生學(xué)會(huì)了團(tuán)隊(duì)合作和溝通。在設(shè)計(jì)過(guò)程中，學(xué)生需要與組員密切合作，共同解決問(wèn)題，這有助于培養(yǎng)他們的團(tuán)隊(duì)合作精神和溝通能力。

6.學(xué)生增強(qiáng)了對(duì)科學(xué)探究的興趣和熱情。通過(guò)本節(jié)課的學(xué)習(xí)，學(xué)生體驗(yàn)到了科學(xué)探究的樂(lè)趣，激發(fā)了他們進(jìn)一步探索科學(xué)知識(shí)的欲望。

7.學(xué)生了解了工程師職業(yè)的基本特點(diǎn)和要求，對(duì)工程師這一職業(yè)有了更清晰的認(rèn)識(shí)，有助于他們未來(lái)職業(yè)規(guī)劃的發(fā)展。

8.學(xué)生在設(shè)計(jì)過(guò)程中，學(xué)會(huì)了如何平衡實(shí)用性和創(chuàng)新性。他們能夠在滿(mǎn)足基本需求的同時(shí)，嘗試加入一些創(chuàng)新元素，使設(shè)計(jì)更加獨(dú)特和有吸引力。

9.學(xué)生通過(guò)撰寫(xiě)設(shè)計(jì)報(bào)告，提高了寫(xiě)作能力和表達(dá)能力。他們能夠清晰地闡述自己的設(shè)計(jì)思路和過(guò)程，以及所取得的成果。

10.學(xué)生在完成橋梁設(shè)計(jì)項(xiàng)目后，能夠?qū)⑺鶎W(xué)知識(shí)應(yīng)用到其他類(lèi)似的設(shè)計(jì)挑戰(zhàn)中，體現(xiàn)了學(xué)習(xí)的遷移性和實(shí)用性。七、教學(xué)評(píng)價(jià)與反饋1.課堂表現(xiàn)：

學(xué)生參與度較高，能夠積極回答問(wèn)題，提出自己的見(jiàn)解。在講解工程師思維方式和工程設(shè)計(jì)步驟時(shí)，學(xué)生表現(xiàn)出濃厚的興趣，能夠跟隨教師的思路進(jìn)行思考。

2.小組討論成果展示：

小組討論成果展示環(huán)節(jié)，各小組能夠按照工程設(shè)計(jì)步驟展示自己的設(shè)計(jì)思路和過(guò)程。學(xué)生能夠清晰地闡述設(shè)計(jì)理念，展示出較高的團(tuán)隊(duì)合作能力和表達(dá)能力。

3.隨堂測(cè)試：

隨堂測(cè)試結(jié)果顯示，大部分學(xué)生能夠掌握工程師的基本思維方式和工程設(shè)計(jì)步驟。在測(cè)試中，學(xué)生能夠運(yùn)用所學(xué)知識(shí)解決實(shí)際問(wèn)題，但部分學(xué)生在細(xì)節(jié)上仍有待提高。

4.課后作業(yè)評(píng)價(jià)：

課后作業(yè)評(píng)價(jià)顯示，學(xué)生在撰寫(xiě)設(shè)計(jì)報(bào)告時(shí)，能夠結(jié)合所學(xué)知識(shí)，詳細(xì)描述設(shè)計(jì)過(guò)程和心得體會(huì)。但部分學(xué)生在撰寫(xiě)過(guò)程中，對(duì)工程師思維方式的運(yùn)用不夠深入，需要進(jìn)一步引導(dǎo)。

5.教師評(píng)價(jià)與反饋：

針對(duì)學(xué)生的課堂表現(xiàn)、小組討論成果、隨堂測(cè)試和課后作業(yè)，教師給予以下評(píng)價(jià)與反饋：

-表?yè)P(yáng)學(xué)生在課堂上的積極參與和思考，鼓勵(lì)他們繼續(xù)保持；

-提醒學(xué)生在小組討論中，要注重團(tuán)隊(duì)合作，充分聽(tīng)取他人意見(jiàn)；

-針對(duì)隨堂測(cè)試中的不足，教師指出需要加強(qiáng)學(xué)生對(duì)工程設(shè)計(jì)步驟的理解和應(yīng)用；

-對(duì)于課后作業(yè)，教師強(qiáng)調(diào)要結(jié)合工程師思維方式，深入分析設(shè)計(jì)過(guò)程；

-針對(duì)個(gè)別學(xué)生的特殊情況，教師進(jìn)行個(gè)別輔導(dǎo)，幫助他們解決學(xué)習(xí)中的困難。

6.教學(xué)改進(jìn)措施：

-針對(duì)學(xué)生的反饋，教師在后續(xù)教學(xué)中將更加注重引導(dǎo)學(xué)生深入理解工程師思維方式和工程設(shè)計(jì)步驟；

-增加課堂互動(dòng)環(huán)節(jié)，提高學(xué)生的參與度和積極性；

-強(qiáng)化課后作業(yè)的針對(duì)性，提高作業(yè)質(zhì)量；

-關(guān)注學(xué)生的個(gè)性化需求，提供個(gè)別輔導(dǎo)，確保每位學(xué)生都能掌握所學(xué)知識(shí)。八、典型例題講解1.例題一：設(shè)計(jì)一座橋梁

題目：假設(shè)你需要設(shè)計(jì)一座跨越河流的橋梁，河流寬度為30米。請(qǐng)根據(jù)工程師的思維方式，描述你的設(shè)計(jì)過(guò)程。

答案：首先進(jìn)行需求分析，考慮橋梁的長(zhǎng)度、寬度、承重能力等基本參數(shù)。然后進(jìn)行方案設(shè)計(jì)，考慮不同的橋梁類(lèi)型（如懸索橋、梁橋等）和材料選擇。接著制作原型，包括橋梁的結(jié)構(gòu)圖和材料列表。最后進(jìn)行測(cè)試與改進(jìn)，通過(guò)模擬軟件或?qū)嶋H模型測(cè)試橋梁的穩(wěn)定性和承重能力，根據(jù)測(cè)試結(jié)果進(jìn)行改進(jìn)。

2.例題二：系統(tǒng)思考案例分析

題目：分析一個(gè)失敗的橋梁設(shè)計(jì)案例，討論工程師在哪些方面沒(méi)有進(jìn)行系統(tǒng)思考。

答案：例如，討論TacomaNarrowsBridge的失敗。工程師在設(shè)計(jì)時(shí)沒(méi)有充分考慮風(fēng)對(duì)橋梁的影響，導(dǎo)致橋梁在風(fēng)中發(fā)生共振并最終坍塌。系統(tǒng)思考的缺失包括沒(méi)有充分考慮外部環(huán)境因素和橋梁動(dòng)態(tài)特性。

3.例題三：創(chuàng)新實(shí)踐應(yīng)用

題目：提出一個(gè)橋梁設(shè)計(jì)中的創(chuàng)新點(diǎn)，并說(shuō)明它如何提高橋梁的性能。

答案：創(chuàng)新點(diǎn)可以是采用新型材料，如碳纖維增強(qiáng)塑料，這種材料輕質(zhì)但強(qiáng)度高，可以減少橋梁自重，提高其抗震性能。這種創(chuàng)新實(shí)踐可以顯著提升橋梁的耐久性和安全性。

4.例題四：設(shè)計(jì)步驟應(yīng)用

題目：根據(jù)工程設(shè)計(jì)步驟，描述如何設(shè)計(jì)一個(gè)適合小學(xué)生使用的戶(hù)外滑梯。

答案：首先進(jìn)行需求分析，考慮滑梯的尺寸、形狀和安全性。然后設(shè)計(jì)方案，考慮滑梯的材料、顏色和裝飾