资源简介

苏教版 小学科学 二年级上册 《像工程师那样》（第一课时）（教学设计）
课题 专项学习 像工程师那样（第一课时） 课时安排 2课时（本设计为第一课时）
教材分析 《像工程师那样》是苏教版（2024）《科学》二年级上册的专项学习，安排在四个单元之后，是全册教材的收官内容。前面四个单元里，学生认识了常见材料、探究了磁铁的本领、感受了力与运动、学会了使用常用工具，积累了大量零散的科学经验；本专项学习把这些知识与方法综合起来，让学生第一次完整地经历“像工程师那样解决问题”的过程，是小学生涯的第一次工程启蒙。从课程标准看，工程实践在1～2年级从“提出并描述简单的制作问题”起步，中高年级逐步发展为表达设计、完成制作、评估改进，再到设计完整的工程项目，本课正处在这条螺旋上升路径的第一阶段。第一课时通过阅读工程师的故事和学做工程师两个板块，带领学生走完“明确问题→设计方案”两步，为第二课时的制作、检验、改进、发布打下基础。 本课依据《义务教育科学课程标准（2022年版2025年修订）》核心概念13“工程设计与物化”（1～2年级）的相关要求设计：学习内容13.1“工程需要定义和界定”——通过观察，提出并描述简单的制作问题，学会使用简单的草图，说出自己的思路；学习内容13.2“工程的关键是设计”——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；学习内容13.3“工程是设计方案物化的结果”——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。本课时重点落实学习内容13.1与13.2，渗透“系统与模型”“结构与功能”两个跨学科概念，落实科学观念、科学思维、探究实践、态度责任四维核心素养。 教材以“阅读工程师的故事”与“学做工程师”两个栏目展开：前一个栏目用湖底换排污管道的真实工程案例，让学生认识明确问题、找出限制条件，经历头脑风暴，感受工程师怎样一步一步找到好方案；后一个栏目把镜头拉回校园——科学教室的绿化角想收集雨水浇花，学生看图找出收集、连接、储存的共同结构，认识常见材料，再小组头脑风暴、画出设计草图。两个栏目一远一近、一读一做，故事给方法，任务给舞台，是典型的“读中悟、做中学”编排。
核心 素养目标 科学观念：知道工程是人们为满足需要、解决问题而进行的实践活动；知道工程师解决问题的第一步是明确问题，第二步是设计方案；知道雨水收集装置由收集、连接、储存三部分组成——收集部分面积大、连接部分牢固不漏水、储存部分容量大。 科学思维：能从任务和故事中找出限制条件，并用限制条件逐条对照、比较不同的方案；能在别人想法的基础上想出更好的想法，初步体会好方案是比出来的、聚出来的。 探究实践：能参与头脑风暴并遵守规则，大胆说出自己的想法；会用简单的草图画出雨水收集装置的设计图，标注三部分分别使用的材料，并向同伴说出自己的思路。 态度责任：在头脑风暴中不嘲笑、不否定别人的想法，学会倾听与相互启发；体会工程师工作的不容易与合作的重要；爱护材料，轻拿轻放、用完归位，为下节课按图制作做好准备。
重点 和难点 教学重点：知道工程师解决问题的前两步——明确问题、设计方案；能说出雨水收集装置收集、连接、储存三部分的结构与功能，画出小组设计草图。 教学难点：从故事和任务中提炼限制条件；把三部分与具体材料一一对应起来，在设计图上标清“哪一部分用什么材料”，并把自己的思路说清楚。
教学过程
教学环节 教学活动 设计意图
导入新课 1. 出示工程师工作的图片（戴安全帽的工程师看图纸、架桥梁、修水坝），提问：图片上的人是谁？他们在做什么工作？ 2. 学生自由发言：他们是工程师；工程师画图纸、修大桥、盖高楼、造机器，专门想办法解决大问题。 3. 师揭题：工程师遇到问题会像科学家一样动脑筋，还会动手把办法变成真的。今天我们也来学做小工程师，解决我们身边的问题。（板书课题：像工程师那样） 4. 出示学习任务：①听一个工程师的故事，找出要解决的问题和限制条件；②开一次头脑风暴会，记住它的四条规则；③给科学教室的绿化角设计一个雨水收集装置，画出设计图。 5. 材料清单与分发说明。学生分组材料（每组一份，装在收纳筐里）：认识材料用的——大小不一的塑料瓶各2个、方形塑料盒1个、圆形塑料盒1个、塑料袋1个、铁丝1根（两端已弯成圆头）、软管1根；记录用的——小组设计单1张、水彩笔1盒、头脑风暴规则卡1套；教师演示材料：故事挂图（湖底的排污管道）、大伞与屋檐图片、雨水收集装置结构图、样板设计单1张。分发说明：收纳筐由材料员领取，轻轻放在桌子中间；塑料瓶、塑料盒先不拆不动，只看不玩；铁丝两端已弯圆头，不指着同学、不碰眼睛；水彩笔等老师说用再拿出来；设计单写上组号，画好要保管好，下节课还要用。 从“工程师是谁”聊起，唤起学生的生活经验，直接聚焦专项学习主题；三项学习任务一次说清，认识材料的安全要求和设计单的保管规则前置说明，为讲故事、头脑风暴、画设计图三个活动做好常规准备。【达成学习目标3、4】
讲授新课 【环节一】听故事：湖底的排污管道坏了 6．教师出示故事挂图，讲述：某小镇依湖而建，家家户户的污水通过一根埋在湖底的排污管道送走。这根管道用了许多许多年，老化破裂了，污水眼看就要漏进湖里——湖水会变脏，鱼儿会遭殃，小镇的人都很着急。工程师们接到任务，先不急着动手，而是围着图纸想了很多。如果你是工程师，你想先弄清楚什么？ 7．【师生问答链】师：管道老化破裂了，该怎么办？生：换一根新管道。师：对，这就是工程师要做的第一件事——明确问题：给湖底换一根新管道。可是，这个工程好做吗？生：不好做，管道在湖底，到处都是水。师：是啊，湖底施工，麻烦可不少。 8．小组讨论“在湖底换管道会遇到哪些困难”，把不能做的事、必须做到的事找出来，汇报交流：①不能把湖水抽干——湖水太多，抽干的工程量太大，湖底还有厚厚的淤泥，很难处理；②不能影响湖上行船——湖上货船、游船来来往往，断了航道损失就大了；③新的管道要抗震——万一发生地震，管道也不能破裂。 9．教师讲解：这些“不能做”和“必须做到”，叫作工程的限制条件。工程师动手之前，先要明确问题，再弄清限制条件，就像我们做游戏要先讲清规则一样。 10. 【知识归纳】工程师解决问题的第一步是明确问题——弄清楚要做什么；动手之前还要找出限制条件——哪些事不能做、哪些要求必须达到。这个故事里的问题是给湖底换新管道，限制条件是：不抽干湖水、不影响行船、管道要抗震。 11. 【评价要点】能说出工程师要解决的问题，能找出至少两条限制条件并简单说明理由（达成学习目标1、2）。 【环节二】头脑风暴：三个办法比一比 12. 过渡：问题明确了，限制条件也找到了，怎么换管道呢？小镇请来了许多工程师，开了一次头脑风暴会，大家你一言我一语，想出了三个办法。 13. 出示三个办法，带领学生拿限制条件逐条对照：办法一——把管子从陆地上绕过去，慢慢铺到对岸：不用抽湖水，可是要绕很远很远的路，费料又费工；办法二——把管子架出水面，像小桥一样架过湖：不用抽湖水，可是桥墩和支架挡住了航道，影响湖上行船；办法三——把管道捆绑在漂浮筒上，让管道悬浮在湖水中，再用钢索牢牢固定：不用抽干湖水，钢索固定得牢牢的、能抗震，管道沉在水面以下，一点不妨碍行船。 14. 【师生问答链】师：为什么最后采用了第三个办法？生：因为它三条限制条件都符合——不抽水、不挡船、还能抗震。师：前两个办法一点用都没有吗？生：也不是，第三个办法是在它们的基础上想出来的。师：说得好！好点子是一点点聚起来的。 15. 出示头脑风暴规则卡，带领学生拍手齐读四条：①大胆说出自己的想法；②想法越多越好；③不批评、不否定别人的想法；④可以在别人想法的基础上想出更好的。 16. 小演练“规则我知道”：出示三句话——“你这个想法太傻了！”“我接着他的想法又想出一个！”“我一下子想出了三个办法！”让学生判断每句话符合不符合头脑风暴规则，说出理由。 17. 【知识归纳】头脑风暴是工程师找点子的好办法，四条规则要记牢：大胆说、想法多、不否定、善启发；好方案是比出来的——拿限制条件一条一条对照，三条都符合的才是好方案。 18. 【变式训练】头脑风暴会上，下面谁做得对？①小红刚说一半，小刚就喊“不行不行，太可笑了”；②小军一下子说了两个办法，又说“我再想想还能不能想出来”；③小丽在小美想法的基础上想出了更好的办法；④小强声音小小的，但说出了和别人不一样的新点子。参考答案要点：小军、小丽、小强做得对——想法多、善启发、敢说与众不同的想法，都符合头脑风暴规则；小刚不对，他批评、否定了别人，违反了“不批评、不否定别人的想法”这一条。判断时把四条规则一条条对照，说到哪条算哪条。 19. 【评价要点】能说出头脑风暴的四条规则，能对照限制条件讲清第三个办法好在哪里（达成学习目标2、4）。 【环节三】学做工程师：给绿化角收集雨水 20. 过渡：工程师解决的是湖底换管道的大问题，我们身边也有小问题等着小工程师。出示任务背景：学校科学教室的绿化角里，花儿天天要浇水，提水跑来跑去很辛苦。大家想：要能把雨水收集起来浇花，该多好！ 21. 师生一起把任务说清楚——明确任务：把落在室外的雨水尽可能多地收集到走廊的储水桶里，方便取用。找一找任务里的要求：收的是雨水；要尽可能多；水要送到走廊的储水桶里；取水要方便。 22. 看图找共同结构：出示大伞、屋檐和雨水收集装置的图片，小组讨论它们有什么相同的地方。汇报：都有一块面积很大的部分在接雨水——伞面、屋顶；都有一根管子把水送走；都有一个水箱（桶）把水存起来。 23. 【师生问答链】师：伞面、屋顶是用来干什么的？生：接雨水，面积大，接的水就多。师：中间的管道呢？生：把接到的雨水送走，要牢固、不能漏水。师：水箱呢？生：把水存起来，容量大，存的水多。师：所以雨水收集装置可以分成哪三部分？生：收集部分、连接部分、储存部分。 24. 【知识归纳】收集雨水的装置一般有三部分：收集部分——面积大，接水多；连接部分——牢固、不漏水，把水送到储存处；储存部分——容量大，存得住，取水方便。三部分各干各的活，合起来才能完成任务。 25. 认识材料：各组观察大小不一的塑料瓶、方形塑料盒、圆形塑料盒、塑料袋、铁丝、软管，看一看、摸一摸、弯一弯、比一比，想一想它们能当装置的哪一部分。 26. 【材料与操作说明】观察要求：①大塑料瓶——瓶口、瓶身都看一看，想一想剪开来能变成什么；②方形塑料盒、圆形塑料盒——比一比哪个放得稳、哪个装得多；③塑料袋——轻轻撑开看一看，像不像一块大大的集水布；④铁丝——轻轻弯一弯，能捆、能吊、能做支架，两端已弯成圆头，不对着同学；⑤软管——弯一弯，能拐弯送水，再对一对瓶口，看看粗细合不合适。每组材料看完按原样放回筐里；这节课只观察不动剪刀，剪裁是下节课的事。 27. 【师生问答链】师：大塑料瓶能当什么用？生：剪开以后，上半截倒过来像漏斗，能当收集部分，口大接水多。师：软管呢？生：当连接部分，水从它的身体里流过去。师：方形盒和圆形盒哪个放得稳？生：方形的底面平平的，放得稳，可以当储存部分，也可以给储水桶当底座。 28. 【安全与常规提示】观察材料时轻拿轻放，剪开过的塑料瓶边缘、铁丝头不指人、不碰眼睛；软管不甩来甩去，不打闹；材料看完按原样归筐，筐始终放在桌子中间；发现瓶子有裂纹、铁丝翘头，立刻举手报告老师；讨论用“悄悄话音量”，老师说“开始”再动材料，说“收”就停。 29. 【开放性问题】找一找：我们身边还有哪些东西也藏着“收集部分＋连接部分＋储存部分”？参考要点：雨伞——伞面收集，伞骨伞杆连接，伞沿滴下的水落到接水的地方；楼房——屋顶收集雨水，落水管连接，楼下水桶或下水道储存；漏斗和小瓶——漏斗口大收集，漏斗颈连接，瓶子储存；饮水机——水桶储存，管子连接，出水口放出。能说出“哪里收、哪里送、哪里存”即可。 30. 【评价要点】能说出装置的收集、连接、储存三部分及各自的功能，能说出至少两种材料可以派上的用场（达成学习目标1、3）。 【环节四·课堂小结】画一画：我们的雨水收集装置设计图 31. 小组头脑风暴：我们组打算用哪些材料做收集、连接、储存三部分？组长主持，人人发言，遵守四条规则，把组里最好的点子记在心里。 32. 出示样板设计单：中间画装置草图，三个部分分别用箭头标出，旁边写上（不会写的字用拼音）每部分用的材料。教师示范讲解：收集部分——大塑料瓶剪开，上半截倒扣，当一只口大的集水漏斗；连接部分——软管一头插瓶口、一头对准储水桶，用铁丝扶稳；储存部分——方形塑料盒（或大塑料瓶）当储水桶，放在走廊平稳的地方，取水方便。 33. 学生分组画设计图：先画大形状，再添细节；草图上画清三部分，标注每部分用的材料，不会写的字用拼音；画完在组内互相说一说自己的思路，听的同学想一想有没有更好的办法，推选一名代表准备上台介绍。 34. 【师生问答链】师：你们组的收集部分用什么做？生：最大的塑料瓶剪开倒扣，口大，接水多。师：连接部分为什么选软管？生：它能弯能拐弯，正好从窗台边送到走廊。师：储存部分呢？生：方形盒放得稳，装水多，取水也方便。 35. 教师提示：真正的雨要等好多天才下，雨天检验不好等待，下节课我们在教室里用模拟降雨检验大家的装置；请把设计图保管好，下节课按图领材料、按图制作。 36. 【课堂小结】像工程师那样解决问题，今天我们走了两步：第一步，明确问题——弄清要做什么，还有哪些限制条件；第二步，设计方案——开头脑风暴会找点子，画出设计图。小工程师的本领，就是在一次次明确问题、设计方案中练出来的。 37. 【板书生成】板书随活动逐步生成：课题写好后，第一行写“第一步 明确问题”，旁边贴“不抽水、不挡船、要抗震”三张条件卡；第二行写“第二步 设计方案”，写上“头脑风暴＋画设计图”，贴四条规则卡；学生说到三部分时，第三行依次生成“收集部分——面积大”“连接部分——牢固不漏水”“储存部分——容量大”，用箭头连成装置简图；最后写“下节课：模拟降雨，检验作品”。卡片位置留给学生，指名上台贴，其他同学当“小裁判”。 38. 【当堂小练】画一画自己的设计草图并说明要点：请两三个小组上台，对照设计单说三句话——我的收集部分用什么做、为什么；我的连接部分用什么做、为什么；我的储存部分用什么做、为什么。其他同学当小评委，用“我欣赏……”“我建议……”回应；教师用任务要求逐条对照检查：雨水收得多不多（集水口大不大）、水能不能顺利送过去（连接牢不牢）、水存得住、取水方不方便（储存好不好）。 39. 【评价要点】设计单三部分齐全、材料标注清楚，上台说明时能讲出一两条理由（达成学习目标1、3、4）。 阅读工程师的故事把学生带进真实的工程情境，明确问题与限制条件的讨论让学生第一次感受到工程要“想清楚了再动手”；三个方案拿限制条件逐条对照的比较，让头脑风暴规则和“好方案是比出来的”落到实处；学做工程师板块从校园真任务出发，看图提炼收集、连接、储存的共同结构，认识材料为设计做准备；画设计图把想法变成看得见的草图，说思路让设计开口说话，为第二课时的按图制作与检验铺平道路。【达成学习目标1、2、3、4】
板书设计 像工程师那样 第一步 明确问题：要做什么＋限制条件 故事：湖底换新管道——不抽水、不挡船、要抗震 第二步 设计方案：头脑风暴＋画设计图 头脑风暴规则：大胆说、想法多、不否定、善启发 收集部分——面积大 连接部分——牢固不漏水 储存部分——容量大 下节课：模拟降雨，检验作品
作业布置 1.（基础作业）把头脑风暴的四条规则说给家人听，再和家人围绕“怎样让家里的鞋柜更整齐”来一次小小头脑风暴，比比谁的想法多。 2.（提升作业）找一找家里或邻居楼顶、阳台有没有“收集—连接—储存”的部分（如屋檐、落水管、接水桶），把发现画下来或请家人帮忙记下来。 3.（拓展作业）把小组设计图再看一遍，检查三部分选的材料合不合适、有没有要补充的地方，完好带回学校，下节课按图领料制作。
教学反思 湖底换管道的故事吸引力强，学生不停追问“最后到底怎么换的”，悬念让限制条件的讨论有了动力；今后讲故事可以再多留悬念，把“怎么办”交给学生自己想。 头脑风暴规则用“三句话判断对错”的小演练巩固，效果好；但正式头脑风暴时仍有学生抢话打断同伴，把规则卡立在桌角、由组长举卡提醒后明显好转，说明低年级的规则要看得见、够得着。 看图找共同结构时，部分学生只能说“有伞、有管子”，说不全三部分的功能，改用“接水—送水—存水”三个手势提示后表达完整了；先建立动作表象再抽象出结构名称，符合二年级的认知特点。 画设计图环节有的小组忙着涂颜色装饰，三部分的材料标注没写全；下次在设计单上预先印好“收集、连接、储存”三个虚线框，提醒先标材料名称再装饰，保证设计图的工程信息完整。
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