专项学习像工程师那样……训练教学设计 - 2024-2025学年 五年级上册科学 苏教版

专项学习像工程师那样……训练教学设计-2024-2025学年五年级上册科学苏教版课题：科目：班级：课时：计划1课时教师：单位：一、教学内容《专项学习像工程师那样思考》训练教学设计-2024-2025学年五年级上册科学苏教版

本章节内容选自苏教版五年级上册科学教材第三章《探索工程师的思维方法》。主要包括以下内容：

1.工程师的基本思维方式：问题导向、系统思考、创新实践。

2.工程设计的基本步骤：需求分析、方案设计、制作原型、测试与改进。

3.实践活动：设计一个小型桥梁，要求学生运用所学知识进行设计、制作和测试，培养学生的工程师思维和实践能力。二、核心素养目标分析本节课旨在培养学生的科学素养和工程思维。具体核心素养目标包括：

1.科学探究与创新意识：通过实践活动，激发学生的探究兴趣，培养他们提出问题、分析问题、解决问题的能力。

2.工程思维与设计能力：引导学生运用系统思维进行工程设计，从需求分析到方案设计，再到制作原型和测试，培养其工程实践能力。

3.科学态度与责任担当：通过团队合作，培养学生的合作精神，同时在设计和测试过程中，培养学生的批判性思维和责任感。三、教学难点与重点1.教学重点

本节课的教学重点包括：

-工程师思维方式的理解与应用：重点在于让学生理解工程师是如何以问题为导向，进行系统思考和创新的。例如，通过案例分析，让学生了解工程师在面对实际问题时，如何进行问题分析、提出假设、设计方案和验证假设的过程。

-工程设计步骤的掌握：重点在于让学生掌握从需求分析、方案设计、制作原型到测试与改进的整个工程设计流程。例如，通过设计一个小型桥梁项目，让学生逐步完成每个步骤，从而深入理解工程设计的系统性。

2.教学难点

本节课的教学难点包括：

-系统性思维的建立：对于五年级学生来说，理解系统性和整体性的概念可能较为困难。例如，设计桥梁时，学生可能难以考虑到桥梁的每个部分如何相互影响，以及如何作为一个整体来满足设计需求。

-工程实践中的问题解决：实际操作中，学生可能会遇到各种预料之外的问题，如材料选择不当、结构不稳定等。例如，在制作桥梁原型时，学生可能不知道如何选择合适的材料，或者如何调整结构以增强稳定性。

-批判性思维和反思能力的培养：学生可能在设计过程中缺乏批判性思维，难以对自己的设计进行客观评价和改进。例如，学生在测试桥梁时，可能仅仅关注桥梁是否能够承受重量，而忽略了桥梁的美观性、耐用性和成本效益等其他因素。四、教学方法与策略本节课采用以下教学方法和策略：

1.讲授与讨论相结合：教师首先通过讲授介绍工程师思维方式和工程设计步骤，然后引导学生进行小组讨论，分享各自的理解和疑问。

2.案例研究：通过分析现实中的桥梁设计案例，让学生了解工程师是如何解决实际问题的。

3.项目导向学习：学生将参与设计并制作一个小型桥梁项目，通过实际操作来巩固理论知识。

4.角色扮演：学生扮演工程师角色，模拟工程设计过程，增强代入感和实践感。

5.教学媒体使用：利用多媒体课件展示桥梁设计案例和工程设计的各个阶段，以及使用视频资料来辅助说明复杂的工程原理。五、教学过程1.导入（约5分钟）

-激发兴趣：以一个有趣的桥梁设计故事引入，让学生思考桥梁是如何设计和建造的。

-回顾旧知：简要回顾学生在之前课程中学习的有关科学探究和简单机械的知识，为学习工程师思维方式打下基础。

2.新课呈现（约30分钟）

-讲解新知：详细介绍工程师的基本思维方式，包括问题导向、系统思考和创新实践。

-举例说明：通过展示一些著名的桥梁设计案例，如悉尼歌剧院和金门大桥，说明工程师是如何应用这些思维方式解决实际问题的。

-互动探究：将学生分成小组，讨论在遇到设计挑战时，他们如何运用工程师的思维方式来提出解决方案。

3.工程设计步骤学习（约20分钟）

-讲解新知：详细讲解工程设计的基本步骤，包括需求分析、方案设计、制作原型和测试与改进。

-举例说明：通过分析一个小型桥梁的设计过程，展示每个步骤的具体操作和注意事项。

-互动探究：学生以小组形式，模拟工程师进行桥梁设计的各个步骤，并讨论可能遇到的问题和解决方案。

4.巩固练习（约25分钟）

-学生活动：学生根据所学内容，独立设计一个小型桥梁模型，并撰写设计报告。

-教师指导：在学生设计过程中，教师巡回指导，提供必要的帮助和建议，确保学生能够正确运用所学知识。

5.总结与反思（约10分钟）

-学生分享：邀请几名学生分享他们的桥梁设计过程和心得体会。

-教师总结：教师总结本节课的主要学习点，强调工程师思维方式在日常生活中的应用，并布置相关的课后作业。

6.课后作业（不占用课堂时间）

-学生根据课堂所学，撰写一篇关于“像工程师那样思考”的短文，描述自己在设计桥梁过程中的思考过程和所学到的知识。六、学生学习效果学生学习效果体现在以下几个方面：

1.理解并掌握了工程师的基本思维方式，能够将问题导向、系统思考和创新的思维方法应用到实际问题中。学生在设计桥梁时，能够从用户需求出发，综合考虑桥梁的实用性、安全性和美观性。

2.学生熟悉了工程设计的基本步骤，包括需求分析、方案设计、制作原型和测试与改进。在完成桥梁设计项目后，学生能够按照这些步骤进行有序的工作，提高了设计效率和成功率。

3.学生通过实际操作，提高了动手能力和实践能力。在制作桥梁模型的过程中，学生不仅学会了使用各种工具和材料，还学会了如何解决实际操作中遇到的问题。

4.学生的批判性思维和反思能力得到了提升。在测试桥梁模型时，学生能够客观评价自己的设计，发现不足之处并进行改进。

5.学生学会了团队合作和沟通。在设计过程中，学生需要与组员密切合作，共同解决问题，这有助于培养他们的团队合作精神和沟通能力。

6.学生增强了对科学探究的兴趣和热情。通过本节课的学习，学生体验到了科学探究的乐趣，激发了他们进一步探索科学知识的欲望。

7.学生了解了工程师职业的基本特点和要求，对工程师这一职业有了更清晰的认识，有助于他们未来职业规划的发展。

8.学生在设计过程中，学会了如何平衡实用性和创新性。他们能够在满足基本需求的同时，尝试加入一些创新元素，使设计更加独特和有吸引力。

9.学生通过撰写设计报告，提高了写作能力和表达能力。他们能够清晰地阐述自己的设计思路和过程，以及所取得的成果。

10.学生在完成桥梁设计项目后，能够将所学知识应用到其他类似的设计挑战中，体现了学习的迁移性和实用性。七、教学评价与反馈1.课堂表现：

学生参与度较高，能够积极回答问题，提出自己的见解。在讲解工程师思维方式和工程设计步骤时，学生表现出浓厚的兴趣，能够跟随教师的思路进行思考。

2.小组讨论成果展示：

小组讨论成果展示环节，各小组能够按照工程设计步骤展示自己的设计思路和过程。学生能够清晰地阐述设计理念，展示出较高的团队合作能力和表达能力。

3.随堂测试：

随堂测试结果显示，大部分学生能够掌握工程师的基本思维方式和工程设计步骤。在测试中，学生能够运用所学知识解决实际问题，但部分学生在细节上仍有待提高。

4.课后作业评价：

课后作业评价显示，学生在撰写设计报告时，能够结合所学知识，详细描述设计过程和心得体会。但部分学生在撰写过程中，对工程师思维方式的运用不够深入，需要进一步引导。

5.教师评价与反馈：

针对学生的课堂表现、小组讨论成果、随堂测试和课后作业，教师给予以下评价与反馈：

-表扬学生在课堂上的积极参与和思考，鼓励他们继续保持；

-提醒学生在小组讨论中，要注重团队合作，充分听取他人意见；

-针对随堂测试中的不足，教师指出需要加强学生对工程设计步骤的理解和应用；

-对于课后作业，教师强调要结合工程师思维方式，深入分析设计过程；

-针对个别学生的特殊情况，教师进行个别辅导，帮助他们解决学习中的困难。

6.教学改进措施：

-针对学生的反馈，教师在后续教学中将更加注重引导学生深入理解工程师思维方式和工程设计步骤；

-增加课堂互动环节，提高学生的参与度和积极性；

-强化课后作业的针对性，提高作业质量；

-关注学生的个性化需求，提供个别辅导，确保每位学生都能掌握所学知识。八、典型例题讲解1.例题一：设计一座桥梁

题目：假设你需要设计一座跨越河流的桥梁，河流宽度为30米。请根据工程师的思维方式，描述你的设计过程。

答案：首先进行需求分析，考虑桥梁的长度、宽度、承重能力等基本参数。然后进行方案设计，考虑不同的桥梁类型（如悬索桥、梁桥等）和材料选择。接着制作原型，包括桥梁的结构图和材料列表。最后进行测试与改进，通过模拟软件或实际模型测试桥梁的稳定性和承重能力，根据测试结果进行改进。

2.例题二：系统思考案例分析

题目：分析一个失败的桥梁设计案例，讨论工程师在哪些方面没有进行系统思考。

答案：例如，讨论TacomaNarrowsBridge的失败。工程师在设计时没有充分考虑风对桥梁的影响，导致桥梁在风中发生共振并最终坍塌。系统思考的缺失包括没有充分考虑外部环境因素和桥梁动态特性。

3.例题三：创新实践应用

题目：提出一个桥梁设计中的创新点，并说明它如何提高桥梁的性能。

答案：创新点可以是采用新型材料，如碳纤维增强塑料，这种材料轻质但强度高，可以减少桥梁自重，提高其抗震性能。这种创新实践可以显著提升桥梁的耐久性和安全性。

4.例题四：设计步骤应用

题目：根据工程设计步骤，描述如何设计一个适合小学生使用的户外滑梯。

答案：首先进行需求分析，考虑滑梯的尺寸、形状和安全性。然后设计方案，考虑滑梯的材料、颜色和装饰