资源简介

专项学习
“像工程师那样”教材解析
单元主题的提出
学术性考量
工程实践是立足真实需求，运用科学原理与技术方法解决实际问题、创造人工物品的实践活动。技术与工程是人类改造世界的重要手段，也是小学科学课程不可缺少的学习内容。基于此，教材设置专项学习单元，对学生的技术与工程实践能力进行整体性、专门化训练。
意义性考量
工程思维是儿童认识世界、改善生活的重要能力，对其成长具有多重价值。在学习层面，工程素养无法通过背诵获得，必须以项目为载体，融合问题界定、设计制作、测试迭代等要素，在完成任务的过程中培养工程实践能力和创新能力，形成可迁移的问题解决能力与终身学习素养。因此，对小学生进行系统、显性化的工程实践学习十分必要。
特色性考量
本套教材构建了“螺旋上升、专项突破”的工程实践培养体系。每个年级上册均设置“像工程师那样”专项学习，采用“工程师这样做”和“学做工程师”两大版块来架构，第一版块以浅显故事介绍工程师或工程项目，并用卡片显性化本册重点工程技能。第二版块以完整工程任务引导学生亲历实践全过程，“飘带”上方呈现指导语，“飘带”下方给出样例（学生工程笔记），教材对工程六要素的指导随年级递增不断进阶，形成一套完整的小学工程实践能力培养微课程体系。
工程师这样做
通过港珠澳大桥人工岛建设的真实案例，引导学生认识工程师在面对航空限高、航道通行、海底淤泥、环境保护、成本和工期等复杂因素时，需要综合比较多种方案，在权衡利弊中作出合理决策。该板块旨在帮助学生建立“工程设计需要权衡利弊”的核心认识。
学做工程师
围绕“建造桥梁模型”的工程挑战，要求学生设计并制作一座跨度 30 厘米、宽度 10 厘米、承重 3000 克以上的模型桥梁。学生需要经历明确问题、设计方案、实施计划、检验作品、改进完善和发布成果的完整工程实践过程，并借助工程笔记记录设计依据、测试结果和改进思路。
内在逻辑
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。本项目选取港珠澳大桥人工岛建设的真实案例：工程师面对航空限高、航道通行、海底淤泥、环境保护、成本和工期等复杂因素，最终通过综合比较形成“钢筒围岛法”。真实工程、真实矛盾和真实决策，使“权衡利弊”不再是抽象概念，而成为可迁移的工程思维工具。
本项目的具体提出
科学观念
知道利用技术与工程能提高生产效率和工作效率，知道技术与工程 对科学发展有促进作用，知道简单工程存在一定约束条件及验收标准。
科学思维
具有基于事物的结构、功能等展开想象的能力，能运用重组思维、 发散思维、突破定势等创造性思维的基本方法，基于科学原理提出有一定新颖性和合理性的观点；能进行初步的创意设计，并利用影像、文字 或实物表达自己的创意。
探究实践
能利用相关仪器设备进行观察并记录；应用所学科学原理设计并制 作简单的装置，能进行模拟演示并简要解释；能根据证据改进实物模型 的设计和制作。具有初步的构思、设计、实施、验证与改进的能力。
态度责任
不盲从，不迷信权威，能以事实为依据作出独立判断，面对有说服力的证据，愿意 调整自己的想法；善于有依据地质疑别人的观点，乐于尝试运用多种思 路和方法完成探究和实践，初步具有创新的兴趣；就科学问题在认识上的分歧，乐于与他人进行沟通交流和辩论，基于证据反思和调整探究 活动。
对学段目标中四个维度核心素养的落实
五上专项学习在“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
五上《造桥》承接四年级的结构升级，也是“权衡利弊”的集中训练窗口。
它让学生在完整经历工程实践过程的基础上，围绕桥梁类型、结构形式、材料使用、承重效果等因素，比较不同桥梁的优缺点，在多种限制条件和验收标准中进行“权衡利弊”，作出更合理的设计选择。
本项目的核心价值：把“先做再改”推进为“先权衡、再设计”。
4
4
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：
呈现港珠澳大桥建设中“桥、岛、隧”方案选择面临的现实矛盾，引出人工岛建设必须同时考虑航空限高、航道通行、地质条件、环境保护、成本和工期等复杂因素。
· 方法页 · 教材第 2 页：
讲述工程师如何比较不同人工岛建设方案，最终选择“钢筒围岛法”，提炼出本项目的工程思维方法——权衡利弊。
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“建造桥梁模型”工程挑战，明确跨度、宽度、承重等任务要求，引导学生理解桥梁模型设计同样需要满足需求和限制条件。
· 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设计依据、测试结果和改进证据。
示范 — 迁移
项目的“双板块”体例
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 4 页
设计方案（前期调研）
工程笔记 2：前期调研；工程笔记 3：选择桥梁类型
第 5 页
设计方案（结果与受力学习）
工程笔记 4：关于结构与受力的学习
第 5 页
设计方案（形成方案）
工程笔记 5：设计方案
第 6 页
实施计划
工程笔记 6：分工计划表
第 7 页
检验作品
工程笔记 7：作品验收
第 8 页
改进完善
工程笔记 8：分析与改进
教材页 → 环节 → 实践支架
8 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，比较方案，权衡利弊，确定桥梁类型
笔记 4—5 完善设计： 学习结构与受力知识，形成桥梁设计方案
笔记 6 分工实施： 制订制作计划，分工完成构件并组装
笔记 8 改进完善： 分析问题原因，提出并完成改进
笔记 7 检验作品： 对照标准测试作品，记录检验结果
项目的任务结构与 8 份工程笔记
4
1
知道“权衡利弊”是工程设计中比较重要的方法，理解先围绕清单开展前期调研，再利用评估表权衡利弊，最终形成最优选择。
2
能对照工程任务的验收标准和限制条件，利用评估表权衡利弊，进行多标准决策，最终确定限制条件下的最优选择。
3
能根据项目要求开展前期调研，搜集桥的类型优缺点、不同形状的不同承受力等信息；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
在阅读工程故事和桥梁模型制作过程中，对工程实践活动保持兴趣；愿意在动手前先调查、先实验，再权衡利弊进行选择；能在小组合作中承担分工，并根据检验结果主动改进作品。
7
单元教学目标
4
教学重点（从“教”的角度）
理解“权衡利弊”在工程设计中的作用，能够围绕桥梁模型设计任务，引导学生依据任务要求、限制条件和验收标准，借助前期调研和桥梁评估表比较不同桥型，确定较合适的设计方案，并经历制作、检验、改进和发布的工程实践过程。
学习难点（从“学”的角度）
理解选择桥型不是凭喜好或只看某一个优点，而是要依据地质适配性、载重能力、跨度、通航条件、高度要求等多项标准，对不同桥型进行综合比较，并能用评估结果说明自己的选择理由。
教学重点与难点
4
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
通过港珠澳大桥建设故事，理解工程师怎样权衡利弊确定方案；再进入桥梁模型任务，明确任务要求、限制条件和验收标准。
方案
明确问题 + 设计方案
1 课时
从任务情境中提取限制条件，围绕不同桥型开展前期调研，利用桥梁评估表比较优缺点，确定桥型并完成设计图。
实施
实施计划 + 检验作品
1 课时
根据设计方案制订分工计划，明确制作步骤、材料工具和负责人，按计划完成桥梁模型制作，并及时记录问题；
依据跨度、宽度、承重等验收标准进行测试。
结束
改进完善 + 发布成果
1 课时
分析检验情况，提出改进办法，并展示设计理由、测试结果和改进过程。
合计
—
4 课时
课时建议
工程师这样做·任务页
设计意图
本页以港珠澳大桥建设为真实工程情境，呈现工程师首先面对的核心矛盾：伶仃洋是重要航道，桥建得高有利于船只通行，却会影响附近机场飞机起降。教材借这一矛盾，引出“海底隧道与大桥相结合”的总体方案，并进一步说明桥隧之间还需要通过人工岛连接。这样的安排，意在让学生看到，大型工程设计不是单一问题的解决，而是在多重要求和限制条件之间寻找较合理的方案。
教学建议
教学时可先引导学生观察地图和图片，了解港珠澳大桥连接香港、珠海和澳门，跨越伶仃洋海域。随后围绕“这座桥为什么不好建”展开讨论，帮助学生提取两个关键限制：一是要保证大量船只通行，二是不能影响飞机起降。再引导学生思考：如果只建高桥，会有什么问题？如果采用隧道，又怎样与大桥连接？由此理解工程师提出桥、岛、隧结合方案的原因。
关键提醒
不要把本页处理成单纯介绍港珠澳大桥的科普阅读。重点不是记住大桥有多长、多壮观，而是看懂工程师遇到了什么矛盾，以及为什么需要在桥梁、隧道和人工岛之间作出综合设计。这是后续理解“权衡利弊”的基础。
工程师这样做·方法页
设计意图
本页承接人工岛连接桥隧的工程问题，进一步呈现工程师在建造人工岛时遇到的海底淤泥处理难题。教材通过比较“大规模开挖海底”和“堆沙填海造地”两种方案，说明不同方案各有优点和不足：有的工程量大、破坏生态，有的成本高、时间长。随后引出中国工程师独创的钢筒围岛法，帮助学生理解工程师并不是简单选择一个看起来可行的办法，而是要综合考虑生态环境、时间、成本和工程要求，经过比较后作出较优选择。
教学建议
教学时可先引导学生弄清楚人工岛建设的关键困难：海底有15—20米厚的淤泥，不能直接放置坚硬的地基材料。随后组织学生比较教材中呈现的几种处理方案，说一说每种方案“好在哪里”“难在哪里”。在此基础上，引导学生关注工程师最终采用钢筒围岛法的原因：它既避免了大规模开挖淤泥对海洋生态造成破坏，又能较好地满足工期、成本和施工条件等要求。最后结合概念框，帮助学生概括出“权衡利弊”的含义。
关键提醒
不要把本页处理成单纯介绍“钢筒围岛法”的技术说明。重点不是让学生记住人工岛怎样施工，而是看懂工程师怎样面对多个方案，比较它们在生态、时间、成本等方面的优缺点，并据此作出选择。教学中应突出“比较—判断—选择”的思维过程，为后面学生用评估表选择桥型作方法准备。
学做工程师·任务页
设计意图
本页以沿江城市再建桥梁的情境，提出学生需要完成的桥梁模型设计制作任务。教材先呈现拱桥、桁架桥、斜拉桥等常见桥型，提示学生不同桥型各有特点、适用场景不同；随后以“为沿江城市再建桥梁”为真实情境，以“中小学生都来关心市政建设，一起来建桥梁模型”为具体任务，旨在给学生亲历一个较为复杂的工程实践活动，在面对江面较宽、两岸土质松软、船只通行、桥高受限、造价和维护要求等限制条件，以及模型桥梁跨度、宽度、承重等验收标准时，能运用“权衡利弊”这一工程思维比较确定方案。在实践中深刻体会这样的“建桥梁”活动与工程师雷同，而与普通动手做不同。
教学建议
教学时可先引导学生观察三种桥梁图片，说说它们在外形结构上的不同，并初步交流各自可能的优势。随后组织学生阅读任务情境，提取关键信息：为什么要再建一座桥，这座桥需要满足哪些条件，又受到哪些限制。教师可重点引导学生关注江面宽度、土质松软、船只通行、高度限制、造价和维护等信息，并把这些条件转化为后续比较桥型的依据。最后再明确模型任务要求和材料工具。
关键提醒
不要把本页处理成简单的桥型介绍或材料展示。重点应放在帮助学生读懂工程任务：为什么要建桥，建桥受到哪些限制，模型做到什么程度才算成功。尤其要避免学生凭外观喜好直接决定桥型，应引导他们意识到，后续需要通过调研和评估表，对不同桥型进行比较，再作出有依据的选择。
过程页·明确问题与设计方案（一）
设计意图
本页是学生进入桥梁模型设计的关键起始页。教材先引导学生围绕任务页进行问题分析，列好问题清单。再开展前期调研，搜集不同桥型在适用场景、承重、造价、维护等方面的关键信息；再通过“桥梁评估表”把任务中的限制条件和验收标准转化为比较标准，指导学生对拱桥、桁架桥、斜拉桥进行权衡利弊。这样的安排，意在帮助学生认识到，设计方案不是凭喜好直接确定的，而是要先弄清问题、搜集证据，再依据标准进行多方面比较和选择。
教学建议
教学时可先带领学生回顾任务页中的要求，引导学生填写“工程笔记1”，明确我们的任务、限制条件、验收标准和需要研究的问题清单。随后组织学生围绕桥型特点开展前期调研，重点关注不同桥型的优点和不足，而不是泛泛查资料。在使用评估表时，要指导学生理解每一项标准都来自任务要求，如地质适配性对应两岸土质松软，跨度适宜和通航条件对应江面较宽、船只通行，高度要求、建造价格和后期维护则对应情境中的限制条件。最后可让学生依据评分结果说明选择理由，初步确定拟建桥梁类型。
关键提醒
不要把评估表处理成简单的“打分游戏”。本页的重点是让学生学会用标准作判断：先从任务中提取条件，再围绕条件调研信息，最后依据标准比较方案。教师应提醒学生，评分要有理由，选择要有依据；只要能结合限制条件说清楚理由，不同小组可以有不同的判断。
过程页·设计方案（二）
设计意图
本页是在确定桥梁类型之后，引导学生继续学习与结构和受力有关的知识，并把这些知识用于设计方案。教材通过比较三角形框架和四边形框架受力时的表现，帮助学生发现三角形结构更稳定；又通过身体体验活动，让学生感受三角形结构中不同方向的力。这样的安排，意在让学生认识到，设计方案不是选定桥型后就结束了，还要继续依据结构特点和受力表现进行优化，使桥梁模型更稳定、更能承重。
教学建议
教学时可先引导学生回顾上一页确定的桥型，思考“怎样让桥更结实”。随后组织学生比较三角形框架和四边形框架在受力时的变化，记录实验发现，并讨论四边形框架容易变形的原因。接着通过手臂体验活动，让学生感受三角形结构受力时有的部分受到挤压，有的部分受到拉伸，从而理解三角形结构为什么能提高稳定性。最后引导学生把这些发现用到本组设计图中，在设计图上标出桥的长度、宽度、高度、主要构件、连接方式和材料清单。
关键提醒
不要把本页处理成单纯讲“三角形最稳定”的知识课。重点应放在“学习知识—运用知识—完善设计”这条线上。教师要提醒学生，结构与受力的学习不是额外内容，而是为了让桥梁设计更合理；设计图也不只是画外形，还要体现结构安排、材料选择和连接方式。
过程页·实施计划
设计意图
本页引导学生把已经形成的设计方案转化为具体可执行的制作计划。教材通过“分工计划表”，提示学生在动手前先把任务按照“先分后总”的方法拆解清楚，明确制作构件、组装构件、整体检查等环节的负责人和完成时间；同时用图示呈现桥梁模型“先分后总”的制作方式。这样的安排，意在帮助学生认识到，工程实施不是想到哪里做到哪里，而是要依据设计图，有步骤、有分工地推进。
教学建议
教学时可先引导学生对照本组设计图，讨论桥梁可以分成哪些部分来制作，如侧面、底面、连接构件等。随后指导学生填写“工程笔记6：分工计划表”，把每项任务、负责人、完成时间和注意事项写清楚。制作时，可引导学生参考教材中的示例，先分工制作各个构件，再进行整体组装，最后检查桥梁尺寸、连接点和整体稳定性。教师巡视时要关注学生是否按设计图施工，是否出现分工不清、步骤混乱或连接不牢等问题。
关键提醒
不要把本页处理成简单的“开始制作”。重点应放在帮助学生理解实施计划的作用：先计划，再制作；先分工，再合作；先完成构件，再整体组装。还要特别提醒学生安全使用热熔胶枪和锯子，制作过程中如果发现设计不合理，应先回到设计图进行调整，再继续实施。
过程页·检验作品
设计意图
本页引导学生依据任务要求对桥梁模型进行检验。教材没有把检验停留在“看起来像不像”或“能不能放上重物”的直观判断上，而是需要先讨论验收标准，再通过作品验收表，提示学生从尺寸、承重、制作时长和美观等方面记录实测数据，判断作品是否达标。这样的安排，意在帮助学生认识到，工程作品需要用明确标准和实际数据来检验，检验结果也是后续改进的重要依据。
教学建议
教学时可先引导学生回到任务要求，讨论桥梁模型应该检验哪些项目、怎样检验才公平合理。随后指导学生填写“工程笔记7：作品验收”，重点记录桥梁的跨度、宽度、承重能力和制作时长等数据。承重测试时，可统一测试方法，如桥两端支撑方式、重物放置位置、逐步增加重量的方法等。测试后，引导学生判断哪些项目已经达标，哪些项目还需要改进，并说出依据。
关键提醒
不要把检验作品处理成简单的比赛排名。重点应放在依据标准检验、如实记录数据、发现问题和准备改进。教师要提醒学生，承重测试要注意安全，重物要平稳放置；对于未达标的作品，不应简单评价为失败，而要引导学生把检验结果转化为下一步分析和改进的依据。
过程页·改进完善
设计意图
本页引导学生根据检验结果分析问题，并有针对性地改进桥梁模型。教材没有让学生发现问题后马上动手修补，而是通过“分析与改进”记录表，提示学生先判断问题产生的原因：是连接不牢、粘接工艺不够好等技术问题，还是桥面断裂、结构不合理等结构问题。这样的安排，意在帮助学生认识到，工程改进不是随意加固，而是要依据检验记录和原因分析，选择合适的改进方法，并在改进后再次检验。
教学建议
教学时可先引导学生回顾上一页的作品验收记录，找出没有达标或表现不理想的地方。随后结合教材中的两个案例，讨论“桥面断裂”和“连接点不牢固”分别属于什么问题，应怎样改进。教师可指导学生填写“工程笔记8：分析与改进”，把“出现的问题、原因分析、做出改进”对应起来。改进时，要提醒学生：技术问题可以通过加强粘接、改进制作工艺解决；结构问题则要回到设计方案，重新调整结构后再制作、再检验。
关键提醒
不要把本页处理成简单的“修一修”。重点应放在帮助学生形成“看记录—找问题—析原因—再改进”的思路。教师要提醒学生，改进必须有依据，不能只是在作品上不断加材料；改进后的桥梁还要重新检验，确认是否真正达到任务要求。
过程页·发布成果
设计意图
本页引导学生对整个桥梁工程实践过程进行整理和表达。教材没有只展示做好的桥梁模型，而是要求学生说清楚桥梁类型、抉择理由、材料选择、检验与改进过程，以及如果再做一次会怎样修改。这样的安排，意在帮助学生认识到，工程成果不仅包括最后的作品，也包括设计理由、过程记录、检验数据和改进思路。整理“桥梁工程笔记合集”，则是把工程实践过程形成证据链。
教学建议
教学时可先引导学生回顾整个造桥过程，梳理本组经历了哪些环节：怎样选择桥型，为什么这样选择；使用了哪些材料；检验结果如何；发现了什么问题，又怎样改进。随后组织学生整理前面完成的工程笔记，配上封面，形成“桥梁工程笔记合集”。发布成果时，可采用作品展示、口头汇报、工程笔记展示等方式，让学生既展示模型，也讲清楚自己的思考过程和改进依据。
关键提醒
不要把本页处理成简单的“作品展览”或“评比谁做得最好”。重点应放在让学生有依据地说明自己的工程过程：选择是否有理由，改进是否有记录，结论是否有数据支持。教师评价时也应关注学生是否讲清了设计、制作、检验和改进的过程，而不只是关注桥梁模型是否美观。
项目复盘与评价建议
权衡利弊是否真正发生
评价时首先要关注“权衡利弊”是否真实发生。
不是看学生最后选择了哪一种桥型，而是看学生是否围绕任务要求和限制条件，比较不同桥型、结构、材料和制作方式的优缺点，并能说明“为什么这样选择”。只有选择建立在比较和判断之上，权衡利弊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 8 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、桥型选择、结构学习、设计方案、实施计划、作品检验和分析改进，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”。
评价是否兼顾作品与过程
评价不能只看桥梁模型是否做成、承重是否达标，还要关注工程实践过程。
作品结果可关注跨度、宽度、承重、制作时长等是否达标；过程表现则要关注问题界定是否清楚、方案选择是否有依据、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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