资源简介

(共21张PPT)
专项学习 像工程师那样
项目设计
1.本项目主题的提出
01 学术性考量 02 意义性考量 03 特色性考量
本项目聚焦的工程思维方法是“建立模型”。课程标准在“工程设计与物化”中要求3—4年级学生能描述简单设计问题的限制条件，借助表格、草图、实物模型等方式说明设计思路，并比较多种可能的解决方案。《迷你菜园》正是通过网格布局任务，把“建立模型”转化为学生可以操作的设计方法。 小空间种菜是学生熟悉的生活情境，但其中包含空间不足、光照遮挡、品种搭配、连续采收等真实问题。学生如果直接动手，往往只能凭经验摆放。本项目引导学生在动手前先用网格图和标签“试一试”，体会模型能够帮助发现问题、比较方案、优化设计。 苏教版“像工程师那样”系列强调以真实工程师故事引出工程方法。本项目选取土木工程师梅尔·巴塞洛缪改造传统菜园的经历：他通过测量、网格划分和纸上摆放，形成“一米菜园”的设计规则。真实人物、真实问题和真实方法，使“建立模型”不再是抽象概念，而成为可迁移的工程思维工具。
项目设计
2.本项目对课程标准的落实
课程（学段）目标
科学观念 科学思维 探究实践 态度责任
知道简单的设计问题通常来自实际需要，并会受到空间、材料、时间、成本等条件限制；理解工程设计不是直接动手制作，而是要先明确问题和限制条件，再形成方案、实施制作、检验作品并改进完善。 围绕“迷你菜园”的空间布局与连续采收问题，经历问题分解、信息筛选、模型表达和方案比较等思维过程；能借助网格图、标签、草图等方式，把真实菜园转化为可观察、可调整、可比较的设计对象。 在工程实践过程中，能围绕任务要求开展前期调研，利用模型表达和优化设计思路，按计划制作并管理作品；能借助工程笔记记录关键过程、检验结果和改进设想，形成较完整的实践证据链。 愿意在动手前先做调查和规划，尊重真实数据和实际反馈；能在小组合作中承担分工，对长期种植任务保持责任感，并在发现问题后主动调整方案，形成持续改进的意识。
项目设计
核心概念的内容要求和学业要求
核心概念 学习内容 3—4年级学习内容要求 3—4年级学业要求
核心概念 12 技术、工程与社会 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 12.2 技术与工程改变了人们的生产和生活 ①区别生活中常见的天然材料和人造材料，说出中国古代技术与工程方面的典型案例。 ②举例说出工具在生产和生活中的应用，学会使用常见的工具制作简单作品。 ③尝试设计和制作某种产品的简化实物模型，并反映其中的部分科学原理。 能归纳总结常见产品或工程的主要外在特征。
能在教师引导下，利用常用工具制作某种产品的简化实物模型，并能反映其中的部分科学原理。
具有参与技术与工程实践的兴趣。
核心概念 13 工程设计与物化 13.1 工程需要定义和界定 13.2 工程的关键是设计 13.3 工程是设计方案物化的结果 ①描述简单的设计问题，包括材料、时间或成本等限制条件。 ②借助表格、草图、实物模型、戏剧或故事等方式说明自己的设计思路。 ③根据需求和限制条件，比较多种可能的解决方案，并初步判断其合理性。 ④利用常用工具，对常见材料进行简单加工处理。 ⑤知道制作过程应遵循一定的顺序，制作简单的实物模型；尝试发现实物模型的不足，改进并展示。 能提出满足一定限制条件的简单设计问题和多种设计方案。
能用多种方式说明设计思路，选择适当的方案。
能完成实物模型制作，发现实物模型的不足并进行改进。
具有技术与工程方面的操作兴趣，愿意动手尝试。
项目设计
3.在“像工程师那样”序列中的位置
一上《气球动力小车》
整体经历
工程过程
全面体验
二上《雨水收集器》
头脑风暴
发散思维
三上《鸡蛋紧急迫降器》
多方案择优
比较评估
▼当前
四上《迷你菜园》
建立模型
建模表征
五上《造桥》
权衡利弊
决策取舍
六上《节能小屋》
迭代改进
优化反思
一上～三上 轻支架工程实践
六要素以飘带方式呈现，学生在具体任务中逐步熟悉工程过程
结构升级
四上～六上 系统工程实践
六要素展开为过程页，并形成“工程笔记”系统，学生开始用工具记录、分析和优化方案
四上《迷你菜园》是结构升级的起点，也是“建立模型”的集中训练窗口。
它让学生在动手建造前，先用网格、标签、草图等模型表示真实菜园，比较布局方案，发现遮光、空间、采收周期等问题，再形成更合理的设计。
本项目的核心价值：把“先想一想”推进为“先建模、再设计”。
项目设计
4.项目的“双板块”体例
工程师这样做
（示范板块：从真实问题中提炼工程方法）
· 问题页 · 教材第 1 页：
呈现传统菜园在小空间中存在的空间浪费、间苗浪费等问题，引出土木工程师梅尔·巴塞洛缪。
· 方法页 · 教材第 2 页：
讲述梅尔如何通过测量、网格划分和纸上摆放改进菜园设计，提炼出本项目的工程思维方法——建立模型。
学做工程师
（迁移板块：用工程方法完成自己的挑战任务）
· 任务页 · 教材第 3 页：
发布“迷你菜园”工程挑战，明确空间限制、产量目标、布局规划和材料要求。
· 过程页 · 教材第 4—9 页：
围绕明确问题、设计方案、实施计划、检验作品、改进完善、发布成果等环节展开实践，并借助工程笔记留下过程证据。
示范 — 迁移
项目设计
5.项目的任务结构与7份工程笔记
教材页 对应环节 实践支架
第 4 页 明确问题 工程笔记 1：明确问题
第 5 页 设计方案（前期调研） 工程笔记 2：前期调研；工程笔记 3：选择设计思路
第 6 页 设计方案（模型辅助设计） 工程笔记 4：设计方案
第 7 页 实施计划 工程笔记 5：分工计划+长周期惯例
第 8 页 检验作品 工程笔记 6：验收记录
第 9 页 改进完善 + 发布成果 工程笔记 7：改进记录+成果海报
教材页 → 环节 → 实践支架
7 份工程笔记的承接流程
笔记1 明确问题：弄清任务、限制条件与验收标准
笔记2-3 调研选型：搜集信息，选择蔬菜、空间、材料
笔记4 模型设计：用网格图和标签形成设计方案
笔记5 分工实施：安排制作、种植与管理任务
笔记6 检验作品：依据验收标准记录结果
笔记7 改进发布：提出改进设想，发布成果
项目设计
6.项目教学目标
1
知道“建立模型”是工程设计中常用的方法，理解它可以用图画、符号、网格图或小模型代替真实对象，帮助我们在动手建造前发现问题、调整方案；知道简单工程设计需要满足一定的需求和限制条件。
2
能围绕“迷你菜园”的空间布局与连续采收问题，借助网格图、蔬菜标签、草图等方式建立模型，比较不同方案在空间利用、遮挡阳光、采收连续性等方面的差异，并据此优化设计方案。
3
能根据项目要求开展前期调研，搜集蔬菜种类、生长周期、采收方式、植株高矮、材料选择等信息；能按照工程笔记完成明确问题、设计方案、实施计划、检验作品、改进完善和发布成果等实践过程。
4
愿意在动手前先调查、规划和交流，尊重调研信息和实际种植结果；能在小组合作中承担分工，对长周期种植任务保持责任感，并根据检验结果主动改进作品。
项目设计
7.教学重点与难点
教学重点（从“教”的角度）：
理解“建立模型”在工程设计中的作用，能够借助网格图、蔬菜标签、草图等模型表达“迷你菜园”的设计方案，并通过摆放、比较和调整优化空间布局。
学习难点（从“学”的角度）：
理解模型不是设计结果的简单呈现，而是设计方案形成和优化的工具；能够依据空间利用、光照遮挡、蔬菜生长周期和连续采收要求，对不同布局方案进行比较和改进。
项目设计
8.课时建议
阶段 内容 课 时 教学组织要点
启动 工程师这样做 + 学做工程师任务页 1课时 理解梅尔如何借助模型改进传统种菜方式，明确“迷你菜园”的任务要求、限制条件和验收标准。
方案 明确问题 + 设计方案 1～2课时 围绕空间、产量、布局、材料等要求开展调研，借助网格图和蔬菜标签比较、调整布局方案。
实施 实施计划 + 过程管理 课外30天 按分工计划完成建造、播种或移栽、浇水、观察和记录，保持管理过程连续。
结束 检验作品 + 改进 + 发布 1课时 根据采收情况和验收标准判断作品效果，提出改进建议，并用海报或汇报形式发布成果。
合计 — 3～4课时+30天周期
教学流程
工程师这样做·问题页
设计意图：本页不直接讲“建立模型”，而是先让学生看见一个真实而具体的问题：很多人想在小空间里种菜，却常因空间有限、传统种植方式浪费面积和种子而放弃。教材借助这一生活困境，引出土木工程师梅尔·巴塞洛缪的思考：能不能用工程师的思维方式重新规划小空间种菜？这样处理，使“迷你菜园”不是一个普通种植活动，而是从真实需求中生长出来的工程设计任务。
教学建议：
教学时可先引导学生讨论“小空间种菜为什么难”，从空间不够、走道占地、撒种浪费、打理不便等方面梳理传统做法的问题。随后再引导学生关注梅尔的身份和思考方式：他不是简单地学习种菜技巧，而是像工程师那样发现问题、分析问题，并尝试重新规划。这样可以帮助学生理解，本项目的起点不是“我们要种菜”，而是“怎样用工程思维解决小空间种菜的问题”。
注意事项：
不要把本页处理成“介绍一米菜园”的科普阅读。重点应放在问题意识的建立：传统做法哪里不适合小空间？梅尔为什么会想到重新规划？这个问题为什么适合用工程方式解决？
教学流程
工程师这样做·方法页
设计意图：本页承接第1页提出的小空间种菜问题，进一步呈现梅尔解决问题的关键方法：通过测量可及距离、划分正方形网格、用标签模拟植物成熟后的占地情况，在动手建造前先对菜园布局进行摆放、比较和调整。教材由此提炼出“建立模型”这一工程思维方法，使学生理解：模型不是作品完成后的展示图，而是在设计过程中帮助发现问题、优化方案的工具。
教学建议：
教学时可围绕“梅尔到底做了哪些工程师式的事”展开阅读。先引导学生找出“测量”“分格”“摆放标签”“观察遮挡”“移动调整”等关键动作，再追问：这些动作为什么都发生在真正建造菜园之前？这样可以帮助学生理解，建立模型的价值在于用较低成本提前试验方案。随后再回到教材中的概念框，帮助学生把具体动作概括为一句话：用图画、符号或模型代替真实对象，在动手前先把方案“试一试”。
注意事项：
不要把本页讲成“正方形菜园为什么好”的知识说明。正方形、网格、45厘米可及距离、植物标签等内容，都应服务于“建立模型”的理解。重点不是记住一米菜园的规则，而是看懂工程师怎样借助模型把方案想清楚、改合理。
教学流程
设计意图：本页承接梅尔“一米菜园”的案例，把“建立模型”这一工程方法迁移到学生自己的任务中。教材没有笼统地要求学生“种一个菜园”，而是以“迷你菜园”工程挑战赛的形式，明确空间限制、产量目标、布局规划和材料要求，使任务具有清晰的需求、限制条件和验收标准。这样处理，有助于学生把后续活动理解为工程设计任务，而不是一般性的种植活动。
教学建议：
教学时应引导学生先读懂任务要求，再判断这个项目“难在哪里”。可以围绕四项要求展开讨论：空间限制决定菜园不能随意扩大，产量目标要求考虑蔬菜种类和采收周期，布局规划要求关注高矮植物和光照遮挡，材料要求提示安全、环保和可操作性。随后，可追问：“如果直接动手建造，会遇到哪些问题？”由此自然引出后续明确问题、前期调研和模型辅助设计的必要性。
注意事项：
不要把本页处理成简单的“任务布置”。本页最重要的是帮助学生读出任务背后的工程约束：做什么、受什么限制、做到什么程度才算成功。只有把需求、限制条件和验收标准讲清楚，后续的调研、建模、实施和检验才有依据。
学做工程师·任务页
教学流程
学做工程师·过程页——明确问题
设计意图：本页是学生进入工程实践过程的起始页。教材通过“明确问题时——”的原则性指导和“工程笔记1：明确问题”，引导学生把“设计并建造迷你菜园”这一综合任务，转化为对任务、限制条件、验收标准和待研究问题的结构化理解。这样的安排，使学生不急于动手制作，而是先弄清楚“要解决什么问题”“受到哪些限制”“做到什么程度才算成功”。
教学建议：
教学时可先引导学生对照任务页，提取空间限制、产量目标、布局规划和材料要求等关键信息，再填写“我们的任务、限制条件、验收标准”。随后组织头脑风暴，把任务要求转化为问题清单，如网格怎样划分、选择哪些蔬菜、怎样保证连续采收、怎样避免遮挡阳光、材料是否安全环保等。讨论的重点不是马上给出答案，而是形成后续前期调研和模型辅助设计的方向。
注意事项：
不要把“明确问题”处理成简单抄写任务要求。明确问题的关键，是把任务要求进一步转化为可研究、可决策、可设计的问题。问题清单列得越清楚，后续调研越有方向，设计方案越有依据。
教学流程
学做工程师·过程页——设计方案（一）前期调研
设计意图：本页承接“明确问题”环节，引导学生围绕问题清单开展前期调研。教材没有让学生直接画设计图，而是先通过工程笔记搜集蔬菜生长周期、播种方式、采收方式、植株高矮、摆放空间、网格方式、容器、土壤和支架等信息。这样的安排，意在帮助学生认识到：工程设计不是凭经验作决定，而是要先获得与任务要求相关的关键信息，再基于信息选择设计思路。
教学建议：
教学时可引导学生把前一页的问题清单与本页调研项目对应起来：关于“哪些菜能在30天后采收”，需要查蔬菜生长周期和采收方式；关于“怎样避免遮挡阳光”，需要了解植株高矮和摆放方向；关于“种植箱怎样分格”，需要了解空间大小和网格方式；关于“怎样安全环保”，需要比较容器、土壤和支架材料。完成调研后，再引导学生填写“选择设计思路”，把零散信息转化为初步设计决策。
注意事项：
不要把前期调研处理成一般性的资料搜集。调研必须服务于设计决策：查什么，取决于要解决什么问题；记录什么，取决于后面要作出什么选择。只有调研信息能支持蔬菜选择、空间分格、材料选择和布局设计，才是真正有效的前期调研。
教学流程
学做工程师·过程页——设计方案（二）模型辅助设计
设计意图：本页是“建立模型”这一工程思维方法的集中落地页。教材引导学生在完成前期调研和设计思路选择后，借助网格图、蔬菜标签、草图等模型，把真实菜园转化为可以摆放、比较和调整的设计对象。这样的安排，使设计方案不再只是一次性画出来的结果，而是在模型辅助下不断发现问题、调整布局、完善方案的过程。
教学建议：
教学时可先回扣梅尔的建模过程：用网格表示空间，用标签表示植物，用移动标签表示方案调整。随后引导小组把前期调研得到的蔬菜信息、空间信息和材料选择转化到网格模型中，重点比较不同布局在空间利用、光照遮挡、植株高矮和连续采收方面的差异。设计图不宜一开始就定稿，应经历“摆放—检查—调整—再确认”的过程，让模型真正发挥辅助设计的作用。
注意事项：
不要把“建立模型”处理成“画一张设计图”。本页的关键不在画图，而在使用模型进行设计判断：哪些蔬菜放在哪里更合适？高矮植物会不会相互遮挡？连续采收是否需要分批安排？如果方案经过模型检验后发生调整，才说明模型真正参与了设计。
教学流程
学做工程师·过程页——实施计划
设计意图：本页承接“模型辅助设计”形成的方案，引导学生进一步思考怎样把方案落到实际行动中。教材通过“工程笔记5：分工计划”，提示学生从材料准备、制作步骤、小组分工和时间安排等方面制订实施计划。这样的安排，使工程实践不止停留在“有了设计图”，而是继续推进到“怎样做、谁来做、什么时候做、怎样持续管理”的可执行层面。
教学建议：
教学时可引导学生对照上一页的设计图，倒推需要准备的材料、工具和操作步骤，明确哪些工作适合在课堂完成，哪些任务需要课外持续进行。对于长周期种植管理，可重点指导小组确定浇水、观察、记录、补种、采收等固定分工和时间节点。计划不宜写成笼统的“大家一起做”，而要尽量明确到任务、人员和时间，使后续实施有据可依。
注意事项：
不要把实施计划处理成一般性的“分工表”。本页的关键，是让计划真正服务于方案实施：材料是否与设计图一致，步骤是否有先后顺序，分工是否覆盖长期管理任务，时间安排是否能支撑连续观察和采收。只有计划能够指导后续行动，实施计划才真正成立。
教学流程
学做工程师·过程页——检验作品
设计意图：本页承接实施计划与实际种植过程，引导学生依据任务要求检验“迷你菜园”的完成情况。教材通过“工程笔记6：验收记录”，把空间尺寸、蔬菜种类、网格布局、连续采收和净菜量等要求转化为可记录、可判断的检查项目。这样的安排，有助于学生理解工程作品的优劣不能只凭观感判断，而要依据明确的验收标准和实际数据作出判断。
教学建议：
教学时可引导学生回到任务页，逐项提取验收标准，再对照自己的作品进行检查。空间尺寸、分区方式和材料安全可以在作品建成后检验；蔬菜种类、采收次数和净菜量则需要结合长期记录进行判断。检验过程中应重视数据记录，如采收时间、采收种类、净菜质量等，并引导小组说明哪些要求已经达到，哪些要求还有差距。
注意事项：
不要把检验作品处理成作品展示或经验交流。检验的关键在于“对照标准作判断”：作品是否满足空间限制？是否实现网格分区？蔬菜种类和绿叶菜数量是否达标？连续采收和累计净菜量是否有记录支撑？只有判断建立在标准和数据之上，检验才具有工程意义。
教学流程
学做工程师·过程页——改进完善与发布成果
设计意图：本页承接“检验作品”环节，引导学生依据验收记录分析作品存在的问题，并提出有针对性的改进设想。教材同时安排成果发布，引导学生用海报或汇报等方式呈现任务要求、设计思路、实施过程、检验结果和改进方案。这样的安排，使项目不止停留在作品完成，而是形成“检验—反思—改进—表达”的工程实践闭环。
教学建议：
教学时可先引导学生回看工程笔记6中的验收记录，判断哪些要求已经达成，哪些方面仍需改进。改进建议应尽量指向具体问题，如空间布局是否需要调整、蔬菜品种是否需要替换、播种批次是否需要重新安排、支架或材料是否需要优化等。发布成果时，可引导小组围绕“我们解决了什么问题—我们怎样设计—检验结果怎样—我们准备怎样改进”进行表达，突出设计依据和改进思路。
注意事项：
不要把发布成果处理成作品展示或活动汇报。成果发布的重点不是“展示我们种出了什么”，而是说明工程实践过程：任务要求是什么，设计依据从哪里来，模型怎样帮助调整方案，检验结果是否达标，还可以怎样继续改进。只有把过程和依据表达出来，成果发布才具有工程学习价值。
教学流程
项目复盘与评价建议
建立模型是否真正发生
评价时首先要关注“建立模型”是否真正发生。
不是看是否画出了设计图，而是看学生是否借助网格图、蔬菜标签、草图等模型，在动手建造前经历了摆放、比较、发现问题、调整方案的过程。模型只有参与了设计判断，才真正成为工程思维工具。
工程笔记是否形成证据链
工程笔记不是结果记录，而是工程实践的过程证据。
评价时要关注7份工程笔记之间是否形成连续关系：从明确任务和限制条件，到前期调研、模型设计、实施计划、作品检验和改进设想，是否能支撑学生说清楚“为什么这样设计、怎样实施、依据什么改进”。专项学习过程页的价值本来就在于“走过程、留证据、能发布”。
评价是否兼顾作品与过程
评价不能只看菜园是否做成、长势是否好，还要兼顾工程实践过程。
作品结果可关注空间尺寸、蔬菜种类、连续采收、净菜量等是否达标；过程表现则要关注问题界定是否清楚、调研信息是否有效、模型是否支持设计优化、检验记录是否真实、改进建议是否有针对性。教材解析的目的也正是帮助教师理解“教材为什么这样写”和“怎样用好教材”。
谢 谢！

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