资源简介

《像工程师那样》教学设计
第2课时
核心概念：12.技术、工程与社会
13.工程设计与物化
跨学科概念：系统与模型、结构与功能
稳定与变化、物质与能量
内容要求:
12.2③知道技术对提高生产效率和工作效率的影响，举例说明应用适当技术可以提高生产效率或工作效率，应用所学科学原理设计并制作出可以提高效率的作品。
13.1①定义简单工程问题，包括材料、时间或成本等限制条件，提出验收标准。
13.2 ②利用示意图、影像、文字或实物等多种方式，阐明自己的创意，初步认识设计方案中各影响因素间的关系。
教材分析：
本课为专项学习的第二课时，主题是明确问题、设计方案，承接第一课时。学生已经知晓造桥任务、限制条件以及 “权衡利弊” 核心工程思维。教材首先引导学生开展前期调研，对比拱桥、桁架桥、斜拉桥的优缺点；借助桥梁评估表打分，通过多标准对比权衡利弊，选定合适桥型。随后安排三角形、四边形结构受力探究活动，利用三角形稳定性的科学知识优化桥梁构思，最后组织学生填写工程笔记，绘制规范桥梁设计图纸，形成完整方案。本节课是工程实践承上启下的关键环节，将理论思维转化为可视化设计方案，为第三课时模型制作奠定基础，完整落实工程流程中“明确问题—设计方案”两大核心步骤。
学情分析：
经过第一课时学习，五年级学生清楚造桥模型任务要求，初步理解权衡利弊的含义。学生在以往科学学习中了解三角形结构具备稳定性，能够开展简单小组讨论，但很难自主多角度对比不同桥型适配性；运用评估表量化打分进行决策的经验不足，设计图纸时容易忽略尺寸标注、结构说明等细节。学生乐于动手设计，但思考较为片面，容易仅凭个人喜好选择桥型，忽略任务中的限制条件，需要教师引导依托评价标准理性选择方案，将科学结构知识主动运用到桥梁设计之中。
教法与学法：
教法：采用任务驱动法，依托工程笔记搭建学习支架；运用小组合作研讨法，组织学生对比各类桥型特点；结合实验探究法，开展框架受力对比实验；使用评价引导法，借助桥梁评估表指导学生理性权衡方案。
学法：学生采用资料调研、实验探究、小组辩论、图表分析、方案绘制的学习方式，借助桥梁评估表开展多维度对比，结合结构实验完善构思，独立完成桥梁设计图纸。
学习目标：
1.科学观念：认识拱桥、桁架桥、斜拉桥的优势与不足；知道三角形结构稳定，可以利用该特点提升桥梁承重能力。
2.科学思维：能够借助桥梁评估表对比不同桥型，依据限制条件权衡利弊，合理选定桥梁类型；结合结构知识反思、优化设计构思。
3.探究实践：完成桥型调研表格填写，开展框架受力小实验；小组合作完成规范的桥梁设计方案，标注尺寸、材料与结构形式。
4.态度责任：体会工程方案设计需要严谨、周全；懂得设计要贴合任务约束条件，形成规范开展工程记录、设计图纸的习惯。
重点与难点：
重点：利用桥梁评估表对比分析不同桥型，确定小组桥梁类型；结合三角形稳定性完善设计思路，绘制桥梁设计方案。
难点：依据多项限制条件综合权衡利弊，客观选择适配任务的桥型；主动将结构受力知识运用到桥梁设计当中。
教学准备：
教师准备：三种桥型图文资料、桥梁评估表、工程笔记学习单；三角形与四边形框架实验材料；PPT 课件。
学生准备：科学课本、铅笔、直尺、草稿本。
教学课时：4课时（第2课时）
教学过程：
教学环节 教学活动 设计意图
创设情境发现思维 1.回顾导入：组织小组交流上节课布置的预习任务，各组分享课前搜集的拱桥、桁架桥、斜拉桥具备的优势与不足。2.教师设问：仅仅了解桥梁优缺点，就可以直接确定我们小组搭建的桥型模型吗？造桥任务存在多重限制条件，仅凭个人喜好选择方案可行吗？3.学生自由交流讨论，教师顺势过渡：工程师完成一项完整工程，遵循固定六大流程：明确问题、设计方案、实施计划、检验作品、改进完善、发布成果。想要选出合适的桥梁不能仅凭喜好，我们需要系统梳理任务信息，通过客观对比、理性权衡开展工作。本节课，我们聚焦六大流程中的前两步 ——明确问题、设计方案，正式开启探究。 承接第1课时预习作业，建立课时之间逻辑联系；再次唤醒核心工程思维 “权衡利弊”，生成本节课探究主线。
探究活动发展思维 活动一：梳理造桥任务，完善前期调研学生小组合作学习：①结合课本造桥情境文本，共同填写【工程笔记 1：明确问题】表格。梳理本次造桥任务、限制条件、验收标准，列出需要研究的问题清单。项目内容我们的任务限制条件验收标准需要研究的问题清单1.2.3.②结合预习资料，完成【工程笔记 2：前期调研】表格，汇总拱桥、桁架桥、斜拉桥的优点与缺点。桥梁类型优点缺点拱桥桁架桥斜拉桥小组完成表格后组内相互补充修正，开展全班交流。教师引导思考：掌握任务要求与桥梁信息后，怎样公平、客观选出最合适的桥梁类型，自然引出桥梁评估表。活动二：量化评估对比，确定小组桥型学生小组合作学习：1.研读桥梁评估表各项评判标准，结合笔记1、笔记2内容，小组合作给三类桥梁逐项打分，填写【工程笔记 3：选择桥梁类型】表格。评判标0准拱桥桁架桥斜拉桥地质适配性1载重能力强3跨度适宜3能顺利通行船只2高度符合要求5建造价格低5后期维护简便52.根据打分总分开展小组研讨，权衡利弊，确定本组选用的桥梁类型，记录选择理由。综合得分最高：________桥小组选择理由：________________________________3.全班交流展示：各小组汇报选定桥型与完整决策思考过程。教师小结：不存在绝对完美的桥型，方案选择核心在于能否兼顾所有任务限制条件. 落实本课教学重点，依托两张工程笔记表格落实任务梳理、资料整合；完整经历 “调研收集信息→量化打分→权衡决策” 全过程，稳步发展工程思维。
应用新知提升思维 活动三：探究结构受力原理，完善设计理论支撑确定桥梁类型只是第一步，我们需要学习结构相关科学知识，把原理运用到设计里，才能让桥梁更加稳固。学生小组合作完成两项体验探究，依次填写【工程笔记 4（一）、工程笔记 4（二）】表格：1. 对比按压三角形、四边形木框，记录形变差异，思考加固四边形框架的方法；①实验发现：________容易变形，________较为稳定。②如果想加固四边形框架，你会怎么做？为社么这样做？2.开展手臂承压体验：双手相扣悬空承受压力，记录感受；手肘支撑桌面再次承压，对比两次体验差别，小组讨论思考：第二次承压能力变强的原因。小组交流汇总发现：三角形结构受力时可以分散压力，不易变形，稳定性更强。教师引导设问：我们可以怎样把三角形结构运用到桥梁上，提升桥梁承重能力？预留思考，过渡到方案绘制环节。活动四：融合探究成果，绘制完整桥梁设计方案教师引导学生把结构原理融入设计方案。提醒学生设计不能只画出桥梁外形，还要预判桥梁受力位置，合理增加三角形支撑结构。学生小组合作完成【工程笔记5：设计方案】：项目内容桥梁类型设计图纸 （示意图1斜拉桥）（示意图2：拱桥）（示意图3：桁架桥）（学生绘图区域，标注总跨度、宽度、高度以及连接方式）材料清单名称｜数量｜用途组内自查核心问题：①是否满足任务硬性指标：跨度、桥面宽度是否符合要求？②结合材料成本，图纸的结构能不能用现有材料做出来？③预判：这个结构承重可能会有什么弱点？打算怎样加固？画完图纸不是结束，小组先自查这三点，有问题当场修改草图，再进入下一步。课堂小结：本节课梳理造桥任务、对比筛选桥型、探究结构受力知识，最终形成完整小组桥梁设计方案。下节课我们依据设计方案动手制作桥梁模型。 落实课本顶部 “设计方案时” 文字要求，把课本导语自然融入课堂；完整实施工程笔记 4 两部分探究实验，不遗漏手臂承压体验活动；搭建 “实验发现→原理理解→工程设计” 思维桥梁，避免方案设计环节生硬空洞；贴合四年级学生认知，引导学生从单纯绘画外形升级为带有科学思考的工程设计。
课堂练习 一、我会选 1.工程师结合地质、载重、造价等多项条件对比方案选出合适设计，这个过程称为（ ）。A.实验探究 B.权衡利弊 C.检验改进 D.实施计划 2.在设计桥梁方案时，对待四边形结构，正确的做法是（）A. 绝对不可以使用四边形B. 可以使用，但是要考虑加固，增加斜杆形成三角形C. 四边形承重最好，全部使用四边形D. 四边形只能用来做桥塔3.小组选择桥梁类型时，正确的做法是（ ）A.直接挑选自己最喜欢的桥梁 B.对照任务限制条件，利用评估表打分综合选择C.照搬其他小组选定的桥型D.优先选择外形最复杂的桥梁 二、我会判 1.在工程设计里，我们可以不用考虑限制条件随意设计。（ ）。2.设计桥梁方案时，可以利用三角形结构提升承重能力。（ ）。3.画完设计图纸，需要预判结构可能存在的薄弱位置，提前思考加固办法。（） 参考答案 选择题：1.B 2.B 3.B判断题：1.× 2.√ 3.√
板书设计 像工程师那样明确问题：任务要求限制条件设计方案：评估打分 → 权衡利弊 → 选定桥型画图纸（贴学生作品）自查工程思维：权衡利弊，取舍优化实施计划检验作品改进完善发布成果
教学反思

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