资源简介

/ 让教学更有效 高效备课 | 科学学科
单元基本信息
单元主题 小小工程师
课标要求 一、核心概念 (十二)技术、工程与社会 (十三)工程设计与物化 二、学习内容 12.1技术与工程创造了人造物，技术的核心是发明，工程的核心是建造 ②学会使用锤子、安全剪刀、放大镜等简单工具；应用身边的材料和工具，制作简单的手工作品。 12.2技术与工程改变了人们的生产和生活 ③举例说出周围简单科技产品的结构和功能，知道科技产品给人们生活带来的便利、快捷和舒适。 13.2工程的关键是设计 ②学会使用简单的草图，说出自己的思路。 13.3工程是设计方案物化的结果 ③学会使用简单的工具，对生活中常见的材料进行简单的加工处理。 ④制作简单的实物模型并展示，尝试通过观察发现作品中存在的问题并提出改进方案。 三、学业要求 ①能描述常见简单科技产品的结构与功能；知道科技产品为人们生活带来便利；学会使用锤子、安全剪刀、放大镜等简单工具，能应用身边常见材料和简单工具制作简单的作品。 ②能利用具体形象思维进行设计，并用简单草图说出设计思路。能使用常见的工具和材料制作简单实物模型，能发现实物模型的不足。
单元课时设计 3课时
一、单元学习主题分析（体现学习主题的育人价值）
主题名称 小小工程师
单元设计意图 1.本单元主题的提出 本单元主题背景立足学生核心素养发展需求，衔接生活实际与工程启蒙教育。从社会发展视角，当下创新教育强调实践与应用，设计思维作为解决问题的核心能力，是学生适应未来社会的重要基础，单元以此为导向，搭建工程设计启蒙的学习载体。 从学生发展视角，中低年级学生正处于具象思维向抽象思维过渡阶段，日常高频接触文具、玩具、家居等设计产品，对设计和优化生活物品有天然兴趣。主题紧扣学生生活经验，以解决生活中的真实设计问题为核心，让学生在设计实践中感知设计服务生活、创造价值的本质，实现从感知设计到初步实践设计的进阶，为后续技术与工程领域学习奠定基础。 2.本单元对《课程标准》的落实 教材通过动手实践活动，在工程的设计、制作、改进的过程中实现低年级课程目标。 科学观念：知道常见简单科技产品的结构决定了其功能，知道简单的制作问题需要定义和界定。 科学思维：初步具有从不同角度提出观点的意识，能突破对常见物品功能的思维定势，利用发散思维、重组思维等方法，提出不同想法。 探究实践：能利用身边的材料和简单工具动手完成简单的任务，能发现作品中存在的问题并尝试提出解决方案。 责任态度：了解生活中常见的科技产品能给人类生活带来的便利。 3.熟悉整套教材内容，明确该单元在整套教材中与其他单元的关系和作用。 4.本单元次级主题的构成及逻辑关系 本单元共安排3课，设计3个驱动任务。这三课分别是《纸蜻蜓》《承重纸桥》《承重小船》。三课以结构决定功能为核心概念，以设计、制作、测试和改进为工程流程主线，呈由浅入深、层层递进的逻辑关系。 第1课《纸蜻蜓》聚焦纸蜻蜓的折叠、试飞与改进，引导学生初步感知结构影响功能，体验基础工程流程。第2课《承重纸桥》以搭建承重纸桥为任务，通过对比不同桥型的承重效果，深化结构与功能。第3课《载重小船》围绕纸船载重量加以设计，整合前两课知识经验解决综合问题。 总之，三课教材以闯关挑战的形式进行大单元整体设计，难度逐步提升。通过重复践行工程流程，逐步固化设计思维，构成完整工程启蒙学习链条。
主题学情分析 二年级学生在日常生活中已经接触过各类设计产品，如文具、服饰、玩具等，对设计解决生活问题已有初步感知，能结合自身使用体验提出简单改进想法。同时经过一年多科学课学习，学生已具备观察、比较能力，能区分物体的形状、颜色等基本特征，部分学生有过手工制作、搭建类活动经验，具备初步动手操作能力。但是，学生对设计流程缺乏认知，多停留在外观改造层面，忽视结构设计。
开放性学习环境 1.指导性预习：阅读+问题+检测； 2.大单元大概念大任务课堂学习：问题+探究+讲述+整合+实战； 3.现代教育新技术：PPTX+微视频+网络+师生互助
二、单元学习目标设计（基于标准、分析教材、结合学情，体现素养导向）
单元学习目标 科学观念：理解不同材料、形状的结构对物体稳定性、承重性的影响；感知工程设计是为解决实际生活中的问题。 科学思维：能通过观察、对比，推出结构特点对功能的作用；能根据问题调整方案，尝试优化结构。 探究实践：经历明确任务、设计方案、动手搭建和测试改进的工程流程，完成搭建、测试等任务。 态度责任：体会工程设计实用性和安全性，培养解决实际问题的责任感。
三、学习活动/任务设计（指向学习目标，强调学生的活动与体验）
第1课时 任务1 名称：趣味导入 教师演示纸蜻蜓下落，边展示边说：它像小直升机一样慢慢转着落下来。咱们今天一起做小小工程师，自己做纸蜻蜓，比谁的落得最慢！ 设计意图：用直观演示激发学生兴趣，明确工程任务与要求，快速聚焦课堂主题。
任务2 名称：制作纸蜻蜓 讲解设计图：带着学生看 “沿实线剪、沿虚线折” 的步骤，强调安全剪刀的使用； 分组制作：每组用材料超市的纸、剪刀动手做纸蜻蜓，教师巡视指导操作细节。 设计意图：通过看步骤，动手做，落实按设计图制作的实践目标，同时培养动手能力与安全意识。
任务3 名称：改进纸蜻蜓 初次测试：从同一高度释放纸蜻蜓，用秒表记录下落时间，按小贴士 “测 3 次记最长”； 猜想改进：组内讨论怎样让它落得更慢，如翅膀加宽或加长，修改纸蜻蜓； 二次测试：再次测改进后纸蜻蜓的下落时间，对比并交流发现，如加宽翅膀后，下落时间变长了。 设计意图：通过测试、猜想、改进、再测试的探究流程，培养基于现象推理、用实验验证猜想的科学品质。
任务4 名称：纸旋翼和机旋翼 展示纸旋翼，提问：它和纸蜻蜓有啥相似？下落快慢可能和什么有关？引导学生提出猜想翅膀大小、材料轻重等，并实验验证。 链接新知：简单介绍直升机旋翼的秘密——桨叶的长度和宽度影响直升机升力。 设计意图：从纸蜻蜓拓展到纸旋翼、直升机，将课堂探究与生活现象、科学知识联结，深化结构影响功能的科学观念。
第2课时 任务5 名称：情景导入 展示桥梁图片，提问：纸这么软，能像真桥一样承载重物吗？ 发布工程任务：用 A4 纸做一座能跨越 20cm、宽≥5cm 的纸桥，比谁的纸桥承重更强。 设计意图：用生活现象和任务驱动导入，激发兴趣，明确本课实践目标，强化结构与功能的科学观念。
任务6 名称：纸桥设计分析 呈现 6 种纸桥设计图，让学生分组讨论哪种设计承重更强？理由是什么？每组派代表分享观点，教师引导学生聚焦形状如何分散重量，如波浪形能把力分散到多个折痕。 设计意图：通过分析不同结构，培养基于形状推理承重能力的科学思维，初步建立结构影响功能的认知。
任务7 名称：纸桥制作与测试 学生自主选择设计图，用 A4 纸、胶水等材料制作纸桥； 完成后用小木块测试承重，填写《测试记录表》； 教师巡视，指导学生规范测量、客观记录。 设计意图：让学生经历设计、制作、测试的探究实践，锻炼动手能力，同时通过记录培养实证意识。
任务8 名称：纸桥展示与总结 学生展示纸桥，分享测试结果； 讨论：纸桥承重和什么有关？哪种结构更强？ 总结：折叠后增加厚度或分散力的结构，承重更好； 完成《评价表》。 设计意图：通过交流分享，深化结构影响承重的科学观念；借助评价培养合作交流的责任态度，同时梳理核心认知。
任务9 名称：纸桥墩和瓦楞纸板 提问：什么形状桥墩承重更强？让学生自主设计纸桥墩并简易测试； 介绍瓦楞纸板的结构，了解中间波浪形增强承重的原理。 设计意图：将课堂认知迁移到新任务，强化探究实践能力；通过瓦楞纸实例，进一步巩固结构与功能的科学观念。
第3课时 任务10 名称：导入环节 展示生活中不同类型的船的图片或视频，提问：这些船能装很多货物，为什么不会沉下去？ 引出任务：用超轻黏土做载重小船，比一比谁的船能装更多垫圈。 设计意图：通过生活实例激发兴趣，引出船的载重问题，快速明确本课实践任务，让学生带着目标进入活动。
任务11 名称：小船设计与制作 设计讨论：引导学生思考什么形状的船载重能力强，结合课本中水槽形、碗形的示例，让学生画出自己的小船设计图，并说明理由，如我设计碗形船，因为它能装更多水，浮力大。 制作实践：发放超轻黏土，让学生按设计图制作小船；过程中提示：黏土不能太薄（容易破）、形状要规则（保持稳定），遇到问题可调整设计。 设计意图：先通过设计和说理，培养学生的思维逻辑；再通过动手制作落实想法，引导学生在实践中灵活调整，锻炼工程思维与动手能力。
任务12 名称：小船测试与交流 载重测试：将小船放入水槽，逐个加垫圈，记录小船能承载的最大数量。 交流发现：组织学生分享我的船能载 X 个垫圈，对比不同形状小船的载重能力，总结规律，如开口大且深的船，载重能力更强。 评价反馈：用课本的 “评价表”，让学生完成自评、小组评，明确自己在设计、制作、交流中的表现。 设计意图：通过测试获取真实数据，再通过交流总结科学规律；通过评价帮助学生反思实践过程，提升合作与总结能力。
任务13 名称：金属造船和船的发展史 提出问题：金属（如铁）会沉在水里，能用金属造船吗？结合课本中大轮船用钢铁制造的示例，引导学生理解船的形状（增大容积）能让重的材料浮起来。 延伸活动：简单介绍 船的发展史（竹筏→木船→帆船→轮船），让学生感受技术的进步。 设计意图：打破重的材料不能造船的思维定式，深化对浮力与容积关系的理解；同时通过发展史拓展认知，激发对技术发展的兴趣。
四、单元学习评价设计
评价要素 针对单元整体描述
评价内容 第1课时：纸蜻蜓 1.制作纸蜻蜓 2.改进纸蜻蜓 3.纸旋翼和机旋翼 第2课时：承重纸桥 1.纸桥设计分析 2.纸桥制作与测试 3.纸桥展示与总结 4.纸桥墩和瓦楞纸板 第3课时：载重小船 1.小船设计与制作 2.小船测试与交流 3.金属造船和船的发展史
评价指标 第1课时：纸蜻蜓 1.知道物体下落快慢与形状、结构等因素有关。（科学观念） 2.能基于实验现象提出猜想，分析与改进纸蜻蜓。（科学思维） 3.能按设计图制作纸蜻蜓，通过测试、改进、交流完成探究任务。（探究实践） 4.养成严谨的实验习惯与乐于交流的科学态度。（责任态度） 第2课时：承重纸桥 1.认识到物体形状会影响其承重能力。（科学观念） 2.通过对比不同纸桥设计，分析并推理出更优承重结构的原因。（科学思维） 3.经历选择设计、制作纸桥、测试承重和交流改进的完整过程，掌握工程实践的基本方法。（探究实践） 4.培养主动交流、分享测试结果的意识，以及乐于改进设计的探究精神。（责任态度） 第3课时：载重小船 1.认识到船的形状、体积会影响其载重能力。（科学观念） 2.通过对比不同小船的载重表现，分析形状、大小对承重的影响。（科学思维） 3.经历设计、制作、测试小船的过程，学会根据问题调整设计。（探究实践） 4.在小组合作中积极交流、改进设计，培养勇于尝试、乐于合作的科学探究精神。（责任态度）
评价方法 课上评价 1.教师激励评价 2.学生自我反思评价 3.成果展示，学生互评：赞赏性评价和质疑性评价 5.使用评价量化表，延时评价 课后评价 1.课时作业 2.单元测试
五、单元作业设计
一、选择题 1.制作纸蜻蜓时，影响其飞行时间的关键因素是（ ） A. 纸张的颜色 B. 翅膀的形状和大小 C. 折叠的次数 2.下列桥型中，承重能力最强的是（ ） A. 平板桥 B. 拱桥 C. 随意弯折的纸桥 3.设计承重小船时，不需要考虑的因素是（ ） A. 船身的形状 B. 纸张的防水性 C. 小船的摆放位置 4.工程设计的正确流程是（ ） A. 设计方案→明确任务→动手制作→测试改进 B. 明确任务→设计方案→动手制作→测试改进 C. 动手制作→设计方案→明确任务→测试改进 5.要增加纸桥的承重能力，合理的方法是（ ） A. 把纸张剪得更小 B. 增加桥梁的厚度或改变桥型 C. 减少桥墩的数量 6.纸船容易渗水，我们可以采用的改进方法是（ ） A. 换更薄的纸 B. 在纸船表面涂蜡 C. 减小船身的体积 二、判断题 1.纸蜻蜓的翅膀越大，飞行时间一定越长。（ ） 2.不同结构的纸桥，承重能力不同。（ ） 3.设计产品时，只需要考虑外观漂亮，不用考虑实用性。（ ） 4.测试产品时，要如实记录实验结果，尊重科学事实。（ ） 5.小组合作制作纸船时，分工明确能提高制作效率。（ ） 三、连线题 将下列设计任务与对应的核心考虑因素连线 纸蜻蜓 承重能力 承重纸桥 飞行效果 承重小船 载重量 四、综合题 小明想制作一艘能承载5枚回形针的纸船，但制作完成后，纸船刚放2枚回形针就沉了。请你帮小明分析可能的原因，并提出2条合理的改进建议。 参考答案 一、选择题：1.B 2.B 3.C 4.B 5.B 6.B 二、判断题：1.× 2.√ 3.× 4.√ 5.√ 三、连线题： 纸蜻蜓 承重能力 承重纸桥 飞行效果 承重小船 载重量 四、综合题： 可能原因：1. 船身形状不合理，底部过窄或过高，稳定性差；2. 纸张易渗水，导致船身重量增加过快；3. 船身结构不牢固，受力后变形。（答出1点即可） 改进建议：1. 优化船身形状，加宽船底，增强稳定性；2. 在纸船表面涂蜡，增强防水性；3. 加固船舷，使用多层纸张叠加增加结构强度。（答出2点即可）
六、单元教学结构图
七、反思性教学改进（实施后填写）
实施后填写
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第2课时教学设计
课题 承重纸桥
课型 新授课 章/单元复习课□ 专题复习课□ 习题/试卷讲评课□ 学科实践活动课□ 其他□
1.教学内容分析 《承重纸桥》以“小小工程师”挑战赛为情境，贯穿设计、制作、测试的完整工程流程，引导学生在动手实践中探究结构与承重的关系。 教材从问题驱动入手，通过疑问激发探究兴趣，明确纸桥需跨越 20 厘米、宽度≥5 厘米的任务要求，为实践搭建清晰框架。核心环节 “设计与制作” 提供了多种纸桥结构设计示意图，让学生基于经验猜想不同形状的承重效果，自主选择方案动手制作，既培养工程思维，又兼顾开放性。“测试与记录” 环节引导学生量化承重能力，通过记录表收集数据，为后续分析提供实证支撑。在 “展示与评价” 阶段，教材通过小组交流对比不同纸桥的承重数据，归纳出纸桥承重与形状（结构）有关，波浪形、方筒形结构承重更强的核心结论，并结合瓦楞纸板的生活实例，建立科学知识与现实应用的联系。“应用与迁移” 部分延伸至纸桥墩的探究，进一步深化学生对结构稳定性的理解，形成知识迁移。 整体来看，教材以工程实践为主线，融合科学探究与技术设计，注重学生的动手能力与思维发展，让学生在迭代式的实践中体会工程本质，培养严谨的科学态度与创新意识，是落实核心素养的优质载体。
2.学习者分析 学生对 “工程师挑战赛”“搭纸桥” 这类游戏化任务充满好奇。他们有折叠、粘贴的动手能力，乐于尝试不同折叠方式。在意小组间的比拼结果，希望自己的纸桥承重更强。
3.学习目标确定 科学观念：认识到物体形状会影响其承重能力。 科学思维：对比分析不同纸桥设计，推测更优承重结构的原因。 探究实践：经历选择设计、制作纸桥、测试承重和交流改进的完整过程，掌握工程实践的基本方法。 态度责任：培养主动交流、分享测试结果意识，以及乐于改进设计的探究精神。
4.学习重点难点 重点：通过纸桥的设计、制作与测试，探究并总结纸桥结构与承重能力的关联。 难点：引导学生基于实验数据，理解不同结构提升纸桥承重的原理。
5.学习评价设计 评价内容评价指标表现程度自评互评师评☆☆☆☆☆☆纸桥设计分析能在比较中分析承重最佳方案能基本能不能纸桥制作与测试能掌握工程实践基本方法能基本能不能纸桥展示与总结能在分享测试结果中总结结构与功能关系能基本能不能纸桥墩和瓦楞纸板能将课堂知识迁移课外，学以致用能基本能不能学习收获
6.学习活动设计 教师活动学生活动环节一：情境导入教师活动1 出示谜面： 有个好朋友，白净又温柔， 帮我写作业，天天伴我走。 （打一物） 出示桥和纸图片 问：纸很软，能像桥一样承载重物吗？ 纸桥就是采用折叠的方法制作的。阅读“小小工程师”挑战赛第2关的任务和要求。 学生活动1 谜底：纸 折叠起来试一试 阅读教材回答：用 A4 纸做一座能跨越 20cm、宽至少5cm 的纸桥，比一比谁的纸桥承重更强。活动意图说明：用谜语、生活现象和任务驱动导入，激发兴趣，明确本课实践目标，强化结构与功能的科学观念。环节二：纸桥设计分析教师活动2 呈现 6 种纸桥设计图 你认为哪座纸桥的设计承重能力最强，说明理由。 教师简单总结归纳： 三角形结构：稳定，重量被分散给三条边，不会集中 ，承重力强。 长方体结构：不稳定，会压扁，承重力弱。 圆柱体结构：不稳定，易滚动；重量被分散给侧面，不会集中，承重力强。 梯形结构：稳定性不如三角形，能把重量向两侧传递，比平面更能扛住压力。 弓字形结构：能把重量分到更多的弓上，承重力强。 W形结构：折出的波浪让纸变厚，能顶住更重东西。学生活动2 每组派代表分享观点，如我选第一个，因为它是三角形框架，三角形结构比较稳定，能把重量分散开，不容易塌。 活动意图说明：通过分析不同结构，培养基于形状推理承重能力的科学思维，初步建立结构影响功能的认知。环节三：纸桥制作与测试教师活动3 1.选择一种设计图，制作纸桥。 温馨提示： ◎纸桥需跨越 20 厘米距离，宽度至少 5 厘米； ◎用一张 A4 纸制作； ◎可使用胶水辅助固定。 2. 讲解两种纸桥制作方法 （1） 画折痕：用直尺和铅笔在卡纸上画出4条5厘米等距的平行虚线。 折叠成型：沿着虚线将纸张向上折叠，叠成长方体形状。 固定定型：用胶水将边缘处粘贴固定，保持长方体结构稳定。 （2） 画折痕：用直尺和铅笔在卡纸上画出等距的平行虚线。 折叠成型：沿着虚线向上折再向下折，重复操作，形成波浪形结构。 叠加加固：将 2 层波浪形的纸叠在一起，用胶水稍微固定。 3. 讲解测量纸桥方法 将纸桥平稳放在两个小木块上，用直尺量一量纸桥的长度和宽度，确认纸桥能否跨越 20 厘米的距离，是否有至少5 厘米的宽度。 4. 讲解纸桥测试方法 将纸桥架在两个小木块（间距 20 厘米）上，逐步添加小木块，直到纸桥变形或坍塌，记录最多承受的木块数量。 5. 指导填写记录单 学生活动3 领取材料：A4纸、胶棒、直尺、小木块 分组制作： ◎选择一种设计方案制作纸桥。 ◎分工明确：画图员、折叠员、粘贴员。 ◎折痕要对齐，结构要牢固。 分组测量： 1人摆放纸桥，1人测量,1人记录 分组测试： 1 人固定纸桥，1 人添加木块，1 人记录数据 填写小组测量与测试记录数据活动意图说明：让学生经历设计、制作、测试的探究实践，锻炼动手能力，同时通过记录培养实证意识。环节四：纸桥展示与总结教师活动4 组织学生讨论：纸桥承重和什么有关？哪种结构更强？ 指导学生从制作规范性、任务达标度、合作交流三个维度进行星级评价。 学生活动4 学生展示纸桥： ◎说明自己选择的结构 ◎汇报测试结果 ◎简要描述制作中遇到的问题 比较发现，纸桥承重能力和形状（或结构）有关，波浪形的纸桥承重能力更强。 填写评价表 活动意图说明：通过交流分享，深化结构影响承重的科学观念；借助评价培养合作交流的责任态度，同时梳理核心认知。环节五：纸桥墩和瓦楞纸板教师活动5 张氏桥墩设计图 提问：什么样形状的桥墩承重力更强？ 提示：也可以自己设计一种桥墩。 发放材料：A4纸、胶棒、小木块等 明确任务： 用 1 张 A4 纸制作 1 个桥墩，测试它能承受多少个小木块，比一比谁的桥墩承重更强。 讲解测试方法： 将桥墩放在平整桌面上，在桥墩顶部平稳放置小木块，逐个添加，直到桥墩变形或坍塌，记录最多承受的木块数量。 鼓励学生分享发现。 阅读“瓦楞纸的作用”，思考： 瓦楞纸的结构有什么特点？ 瓦楞纸的结构有什么作用？ 教师小结： 学生活动5 选择一种承重能力最强的桥墩设计或自己设计。 分组制作： ◎圆筒形卷紧，接口粘牢 ◎方筒形折痕清晰，形状方正 ◎结构稳定 分组测试： 1人固定桥墩，1人添加木块，1人记录数据 桥墩的承重能力和形状（或结构）有关，圆筒形（或方筒形）的桥墩承重能力更强 学生边阅读边画出主要信息。 活动意图说明：将课堂认知迁移到新任务，强化探究实践能力；通过瓦楞纸实例，进一步巩固结构与功能的科学观念。
7.板书设计 承重纸桥 设计——制作——测试 形状（结构） → 承重力
8.作业与拓展学习设计 课堂练习： 1.选择题 （1）纸桥的承重能力主要和（ ）有关。 A. 纸的颜色 B. 纸的形状 C. 纸的大小 （2）下列（ ）的纸桥通常承重能力更强。 A. 平展的纸 B. 波浪形的纸 C. 随意揉成的纸团 （3）制作纸桥时，为了让它跨越 20 厘米的距离，最关键的是保证纸桥的（ ） A. 长度足够且结构稳定 B. 颜色鲜艳 C. 重量更轻 （4）瓦楞纸板能承重的主要原因是（ ） A.它是用厚纸做的 B. 中间的波浪形结构 C. 表面有花纹 2.判断题 （1）圆筒形的纸桥比平展的纸承重能力更强。（ ） （2）纸桥的宽度越宽，承重能力一定越强。（ ） （3）制作纸桥时，接口粘得越牢固，纸桥的稳定性越好。（ ） （4）不同形状的纸桥承重能力都一样。（ ） 3.连线题 波浪形纸桥 容易滚动，稳定性稍差 圆筒形纸桥 分散压力，抗弯能力强 方筒形纸桥 结构方正，稳定性好 瓦楞纸板 生活中用于快递箱、包装盒 【参考答案】 1.BBAB 2.√ √ 3. 波浪形纸桥 容易滚动，稳定性稍差 圆筒形纸桥 分散压力，抗弯能力强 方筒形纸桥 结构方正，稳定性好 瓦楞纸板 生活中用于快递箱、包装盒 作业布置： 如果有新的想法，可以改进或重新设计制作承重能力更强的纸桥。
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