《尺子的科学》（教案）-2024-2025学年二年级上册科学湘科版

教学基本信息单元（或主题）名称《尺子的科学》学科科学学段低学段年级二年级相关领域技术与工程主要教材书名：《科学》出版社：湖南科学技术出版社出版日期：2018年6月教学设计参与人员姓名单位联系方式设计者实施者指导者课件制作者其他参与者单元（或主题）指导思想与理论依据一、指导思想创新思维是对问题顿悟的过程，而顿悟的发生是以在情境中发现问题、分析问题为前提的，因此，创新思维能力的培养依赖于对复杂化问题的发现和分析过程。本单元的教学则针对学生创新思维能力培养中“发现问题”、“分析问题”阶段而设计，引导低年级学生在面临复杂问题时，能够认识到“需求”的重要性，分析问题时，首先能够明确需求，再进行方案设计、制作、调试与评估。这是培养低年级孩子创新思维能力的起点。二、理论依据美国心理学家约瑟夫·沃拉斯提出的创新思维“四阶段模型”认为：创新思维的形成实际上是一个问题解决的过程，即创新思维所涉及的心理活动过程包含准备、孕育、明朗和验证四个阶段。基于以上思考，在本单元的教学中，我将引导学生模拟创新思维的形成过程，让学生在做中学，在学中思，在验证中求得实际。四阶段模型理论本单元教学策略准备阶段熟悉所要解决的问题，了解问题的特点通过情境导入，学生对现有问题进行简单分析孕育阶段创造性活动所面临的必定是前人未能解决的问题，尝试运用传统方法或已有经验必定难以奏效基于当前已有的经验，学生尝试解决问题，在这过程中或许会失败明朗阶段实际上，这是前两个阶段中认真准备和长期孕育的结果学生能够接受失败，并认识到“需求”的重要性，再次对问题的进行分析，提升其“发现问题”、“分析问题”的能力验证阶段由灵感或顿悟所得到的解决方案也可能有错误，或者不一定切实可行，所以还需通过逻辑分析和论证以检验其正确性与可行性学生能够将设计的方案运用到实际中，通过“动手做”解决问题，提升其“解决问题”的能力单元（或主题）教学背景分析一、教学内容分析及课时分配本单元教学内容在课程标准中的位置：人工世界构成产品创造出产生发明核心是技术包含工程关键是设计本单元内容隶属于“技术与工程”领域，经过本单元的学习，学生应该能够形成的主要概念是：18.工程技术的关键是设计，工程是运用科学和技术进行设计、解决实际问题和制造产品的活动。根据这个概念，课标对12年级学生制定了下面的学习目标：学习内容学习目标1~2年级18.3工程设计需要考虑可利用的条件和制约因素，并不断改进和完善。·利用提供的材料和工具，通过口述、图示等方式表达自己的设计与想法，并完成任务。·对自己和他人的作品提出改进建议。整个单元的教学内容经历“技术与工程”的需求、设计、制作、调试、改进、评估的过程，并着重培养学生的“需求”意识，通过“动手做”，在教师创设的情境中解决实际问题，在生成创新思维的过程中意识到“需求”的重要性。本单元教学内容在湘科版《科学》教材中的分析湘科版教材涉及“技术与工程”的单元主要内容一年级上册第五单元：《常见的工具》了解常见工具，渗透“工具是物化的技术”，体会技术工程出现的便利性一年级下册第五单元：《纸飞机》经历“技术工程”最基本的流程二年级上册第五单元：《尺子的科学》基于需求，形成设计，进而创新二年级下册第五单元：《多彩的人工世界》所有的设计都基于当前的需求三年级上册第六单元：《学蔡伦造纸》实践“如何设计”根据2017小学科学课程标准，湘科版《科学》教材采用以下两种方式落实技术与工程领域目标：一是将技术与工程领域的内容有机融入其他三大领域，注重科学与技术的结合，实现内容的综合化；二是每年级都设置了“制造产品”的工程技术单元，旨在引领学生围绕工程的核心——“设计”，在可利用的条件下制造产品，具体学习如何“做技术”。本册教材是我所教授的学生们第4个学期进行“技术与工程”单元的学习。目前学生们正处于低学段的尾声。在对于低年级创新思维能力的培养上，我将重点放在培养学生们树立“需求”意识。在目前已经出版的一、二、三年级（上）5册教材中，我们可以看到“技术与工程”领域在每个学期出现的内容：一年级上册为《常见的工具》，这个单元中安排了“1.剪子和刀具”、“2.其他常见工具”2课，在这个单元的教学中，我主要让学生了解常见的工具及其用处，让学生们感受使用工具比不使用工具要方便，渗透“工具是物化的技术”这一概念，让学生体会工具，即技术工程出现的便利性。一年级下册为《折纸飞机》，本单元安排了“1.纸折飞机”、“2.改进纸飞机”2课，在折纸飞机的过程中，我让学生初次体会了做技术工程最基本的流程，即“需求，设计，制造，改进、调试、评估。”二年级上册，即本单元讲授的《尺子的科学》，我将本单元设计为“1.尺子的诞生”、“2.制作尺子”、“3.改进尺子”3课时，通过本单元的学习，学生再次经历“技术与工程的”需求、设计、制作、调试、改进、评估的过程，设计、制作一把自己的尺子，通过在做中学、学中思的方式让学生体会到需求和创新需要考虑可利用的条件和制约因素，并不断完善和改进。二年级下册为《多彩的人工世界》，本单元安排了“1.认识人工世界”、“2.人工世界的作用”2课，在“设计我们的家园”和“做扇子”等活动中，我让学生明白人工世界的产生是为了满足人们的需求，所有的设计与创新都是基于当前的需求，对于学生创新思维的培养上我依然将重点放在“需求”上。三年级上册为《学蔡伦造纸》，本单元安排了“1.蔡伦造纸的历史”、“2.我们来造纸”2课，本单元的教学中，我让学生重演蔡伦造纸的科技史，通过模仿、设计和实施造纸的流程培养学生的实践能力、思维能力和创新能力，让学生具体实践“如何设计”。本单元“《尺子的科学》”课时分配与课时内容湘科版《科学》二年级上册第五单元的主题是《尺子的科学》，教材中，本单元安排了“1.做尺子”“2.改进尺子”两课，旨在让学生经历做技术的最基本流程，即需求、设计、制作、调试、改进和评估。我将本单元教学的重点落实在引导学生体会到“需求”的重要性，让学生感受到“你的，应该基于你当前的需求”，即创新思维的生成，不能脱离当前的需求。基于这个培养点，我将本单元设计成3课时：第1课时“尺子的诞生”，通过引入历史故事让学生知道尺子诞生的需求和目的，并且能依据当前所需，利用简单的材料和工具口述做尺子的想法；第2课时“制作尺子”，学生能够根据需求，设计并制作出满足当前所需的尺子，让学生经历尺子的发明过程，懂得尺子中的科学和技术；第3课时“改进尺子”，面对多种不同的需求，学生再次经历了尺子优化创新的发展过程，通过培养学生的“需求”意识，从而培养学生创新思维的能力。本课教学内容分析本课“改进尺子”是本单元的第二课时，在第一课时“做尺子”一课中学生已经初步经历了尺子的发明过程，制作了自己的小方块尺、小木棍尺，并且能够用它们进行简单的测量，本节课则在此基础上让学生发现以不同的单位长度标准，制作出来的尺子测量结果不一样，并安排“帮助小蚂蚁测扶手”“帮助小蚂蚁测桥洞”两个活动，根据不同情况下的需求，学生能有针对性地调试和改进尺子，培养学生创造性地解决技术问题的能力。二、学生情况分析学生年龄思维特点分析二年级学生的认知水平虽处在初级阶段，但经过一年科学课常规的培养和科学知识的学习，他们基本形成了一个较完整的知识结构体系。由于二年级学生所特有的年龄特点，学生有意注意力占主要地位，以形象思维为主。因此，我设计的课堂活动应该生动形象，创设生动具体的情境，让学生沉浸到活动中，在做中学，在学中思。根据学生的年龄和思维特点，激发学生的学习兴趣，让学生在生动具体的情境中理解和认识科学知识。学生认知情况分析与本单元内容相关联的学科：北京版《小学数学》二年级上册第一单元《认识厘米和米》（北京版《数学》教师参考书·二年级上册）本课教学内容出现在湘科版《科学》二年级上册，而我所教授的6个教学班，数学教材均采用北京版《小学数学》。京版《小学数学》二年级上册第一单元为《认识厘米和米》，根据数学课标，教材将本单元的教学目标为设定为：1.让学生初步感受测量物体需要统一长度单位，需要用尺子；2.通过观察和操作，让学生认识长度单位厘米和米，理解1米等于100厘米。可见，若按照正常的教学进度，学生在学习本单元内容之前，对于尺子的知识应该有一定的认知。为了更好地了解学生对于“尺子”的已有认识和经验，从学生角度出发进行教学，针对我所教学的6个教学班，共238名学生，我设计了如下前测试题，鉴于二年级的学生还不能更好地对自己有清晰的认知，因此我将前测试题均设置为多选题，这样也能更全面地了解学生的认知情况。试题与统计结果分析如下：前测问题1统计结果设问意图与统计结果分析问题1的目的在于了解学生对“尺子”这一工具最基本的认知情况，通过结果统计，我们能够看出，目前大部分二年级的学生，是认识尺子这一常见工具的，而我也会继续追问他们了解尺子这一工具的渠道。前测问题2统计结果设问意图与统计结果分析通过问题1我们知道大部分学生对尺子并不陌生，但是他们认识尺子的渠道是什么呢？此题我设置为多选题，通过结果统计，我们可以知道他们了解尺子的渠道是多样的，他们可能在幼儿园的时候就已经认识尺子了，也可能在生活中通过父母长辈或其它生活经验接触过尺子。但大部分学生，是在数学课上认识尺子的，这个结果也验证了我的猜想：关联学科的相关学习内容或许对学生的认知产生了影响。前测问题3统计结果设问意图与统计结果分析结果显示，大部分学生，知道尺子的小格子长度是一样的，这个认知可能来源于他们的生活经验，也可能来源于关联学科的相关学习内容；此外，依然有近1/5的学生，他们认为尺子上的小格子不一样长。可见，学生们对于“尺子的单位刻度”这个知识概念的运用并不十分熟练。前测问题4统计结果设问意图与统计结果分析通过这个题目的结果来看，大部分学生知道尺子的使用方法，他们知道尺子是用来测量的。前测问题5统计结果设问意图与统计结果分析大部分学生们知道尺子是用来测量的工具，但是学生们常见的尺子是直尺，直尺能用来测量平直的物体，这是学生们基于生活经验的一个认知。当把需要测量的物体换成弯曲的波浪形滑梯板时，学生们是否能对测量需求有清晰的定位？测试统计结果显示大部分学生认为波浪形的滑梯是可以测量的，但是这个认知是否有效，于是有了问题6。前测问题6统计结果设问意图与统计结果分析问题6的统计结果很直观地显示大部分学生是知道“卷尺”或“软尺”这一事物的，并且了解它们的使用方法，他们知道测量弯曲的物体，我需要一个能弯曲的测量工具；但是也有较少一部分学生依然认为普通的直尺也能测量弯曲的物体。问题5、问题6这两个题目是针对本单元第3课时“改进尺子改进软尺”这一活动设计的，目的在于测试学生们对“需求”的认知。可见大部分学生们在“尺子”这个事物上的认知能力是有的。小结：1、关联学科相关知识内容带来的影响：通过前测，我们知道此时二年级的学生已经在数学课和幼儿园中接触过尺子这一工具，且通过数学课的学习，大部分学生知道尺子的刻度是固定的，知道在面对不同的测量需求下需要更换自己的测量工具。学生此时对于尺子知识的来源渠道基本是数学课，通过数学课的学习，孩子们知道尺子的刻度是固定的，甚至可以说出尺子的刻度是1厘米，虽然他们对于1厘米的概念还不能清晰的表达出来，但通过固有模式化的学习过程，他们对于尺子的认知是有限的，部分学生认为尺子的功能是测量平直的物体。对此我的教学调整我不认为学生对尺子已有的这部分认知会起到阻碍作用，恰恰，我可以将它作为我的课程的起点。因此，我对我的教学内容做了如下调整：①：不避讳“尺子”这一概念；②：注重引导学生了解尺子诞生的需求、过程和方法；③：通过尺子中蕴含的科学道理，引导学生树立“需求”意识，培养学生面对不同情况下的创新思维生成打下基础。（前测试题问卷）单元（或主题）教学目标教学目标总体目标课时目标1、尺子的诞生2、制作一把尺子3、改进尺子科学知识学生知道尺子可以用来测量物体，并通过“看一看、比一比、摆一摆”等实践活动，初步经历尺子的发明过程，体会到统一刻度单位的必要性。通过“古人围抱测树”和“用拃测量桌面”2个活动，学生经历动手测与实验比对，知道测量时要用确定长度的物体做测量单位通过“测笔筒深度”这一活动，学生将已有认知用于实践，利用教师提供的材料设计并制作成尺子，最终完成测量通过“测量小桥扶手长度”这一活动，让学生在具体活动中使用不同物品做刻度单位的尺子去测量同一长度，感受到使用不同刻度的尺子测量出的长度不一样，进而让学生体会到统一刻度单位的必要性，知道刻度单位的作用。通过测量课桌长度、测量笔筒深度2个活动，学生初次经历尺子的发明过程，并能用自己制作的尺子测量物体科学探究在教师的引导下，通过探究活动，学生初步经历“发现问题分析问题明确需求设计制作调试改进评估”这一做技术工程最基本的流程。在教师引导下，学生能根据已有的认知经验对问题提出解决方法，并通过观察、比较等方法尝试得出结论。在“测扶手长度”和“测桥洞长度”两个环节中，让学生经历“发现问题分析问题明确需求”这一前期的探究过程，培养学生在设计创造过程前，首先要明确需求的能力。科学态度、STSE在探究活动中，学生能做到实事求是，尝试多角度认识事物；通过已有认识和所学，学生能感受到尺子出现的便利性，体会生活中常见的科技产品给人类生活带来的便利。通过测量，学生能感受到尺子出现的便利性，体会生活中常见的工具和科技产品给人类生活带来的便利。面对现实中的不同需求，学生能够运用已有的认知解决当前问题，并在解决问题中实事求是，尊重事实、接受失败；当发现自己的方案不能满足当前需求时，学生知道调整方案。单元（或主题）教学过程设计单元（或主题）学习效果评价及结果分析评价方式：课堂过程性评价评价量规：水平一水平二水平三科学知识学生能够认识尺子；学生知道尺子的使用方法。学生能够认识尺子；学生知道尺子的使用方法；3、学生知道尺子的单位刻度是统一的。学生认识尺子，知道尺子的由来；学生知道尺子的使用方法；学生能初步感受刻度单位的形成过程，知道尺子的单位刻度是统一的，并体会到刻度单位统一的必要性。科学探究学生能够知道当前所需，发现，问题，提出解决方法。学生能够发现问题，明确当前所需，通过小组合作设计方案，尝试解决问题，满足自己当前所需。学生能够经历“发现问题分析问题明确需求”的前期探究过程，并通过小组合作，完成“设计调试改进评估”的过程。科学实践学生能够用尺子测量物品；在活动中，学生能通过“动手做”，设计并制作出自己的产品。学生能够用尺子正确测量物品；学生能根据当前设计方案进行制作、改进与调试。学生能正确使用尺子，知道如何正确测量物品；学生能根据自己的设计方案，完成制作、改进与调试，在制作活动中，能严格按照要求进行制作。本单元（或主题）教学特色分析(300500字数)1.创设生动的情境带入新课在旧式教育观念及教育模式的影响下，大部分的课堂教学都是采用教师讲解示范的教学方式，不能很好地激发学生的学习热情，因此，进行情境教学法进行课堂导入教学显得更加合适。而二年级的孩子正处于以形象思维为主的时期，所以在教学中结合教学内容，用多媒体课件和创设情境来抽象为具体，生动直观地进行教学演示教学内容，孩子们比较容易接受和理解。本课中，教学内容围绕“尺子”和“测量”，我设计的“帮小动物测量小桥扶手”这一情境让孩子们的兴趣大大增加，跃跃欲试，纷纷想上去一展身手，从而将孩子们引入新课的思考中。2.任务驱动式教学，让每个孩子“身临其境”一堂课应该是让每一个孩子参与其中，对于这一点，我采用“任务驱动式”教学，结合创设的情境，在课堂上向孩子们抛出两个问题：“帮小动物们做扶手”和“帮小动物们做桥洞的花绳”。让孩子们都参与其中，分组合作，自己动手帮小动物们解决困难，让学生更好地参与课堂。某一课时的教学目标、教学重点和难点教学目标：1、科学知识：通过“测量小桥扶手长度”这一活动，让学生在具体活动中使用不同物品做刻度单位的尺子去测量同一长度，感受到使用不同刻度的尺子测量出的长度不一样，进而让学生体会到统一刻度单位的必要性，知道刻度单位的作用。2、科学探究：在“测扶手长度”和“测桥洞长度”两个环节中，让学生经历“发现问题分析问题明确需求”这一前期的探究过程，培养学生在设计创造过程前，首先要明确需求的能力。3、科学态度、STSE：面对现实中的不同需求，学生能够运用已有的认知解决当前问题，并在解决问题中实事求是，接受失败；当发现自己的方案不能满足当前需求时，学生知道调整方案。教学重点：学生初步经历刻度单位形成过程，体会测量时，统一刻度单位的必要性。教学难点：学生在发现问题后的前期探究过程中，能树立“需求”意识。某一课时的教学过程温故，创设情境引入新课（一）回顾制作尺子：谈话：上一节课每组同学都做了一回小发明家，大家发明制作了一个什么物品？学生回答：尺子。提问：我们制作的这把尺子，可以用于测量吗？学生回答预设1：可以测量！学生回答预设2：我认为不可以测量。（二）情境引入，发现问题：师：正好老师这里有2个小困难需要大家的帮助，不如就让我们来验证一下！（PPT出示动画片图片，口述任务1：帮助小动物做小桥扶手）提问1：桥上的扶手坏掉了，小动物们想再做一个一样大小的扶手，你认为应该怎样制作？（黑板上贴出桥的图片板）学生回答预设1：重新量一块儿木头制作。（教师追问：怎样量？量哪个？）学生回答预设2：测量其他扶手的长度，再按照这个长度制作。

学生活动一：用自己制作的尺子测量黑板上扶手的长度。选择3组学生用尺子测量其它小桥扶手，并将数据记录在黑板上。【设计意图】在第一课时制作尺子一堂课中，学生们经历了一遍尺子的制作过程，已经掌握了制作尺子的方法，在简单回顾上节课的内容后，利用创设的情境：帮助小动物们修桥的扶手，引出让学生使用上节课制作的尺子测量，为后面发现问题（刻度不统一造成测量结果不统一）做铺垫。新授课：根据不同需求改进尺子发现问题：测量结果不统一教师引导学生观察黑板上3组测量数据提问2：3组同学测量同样长度的扶手，却出现了3组不同的结果，为什么会出现这种情况呢？学生交流回答。学生回答预设1：测量的扶手不同，所以结果不一样。教师应对：小桥的扶手都是一样长度的。学生回答预设2：我们用的尺子不一样。教师应对：尺子的什么地方不一样呢？学生回答预设3：尺子上的小格子不一样长/尺子的单位刻度不一样。教师小结：上节课同学们选取作为尺子单位刻度的物品不一样，所以尺子上的小格子，也就是单位刻度不一样，这就造成了我们每组同学的测量结果不一样！【设计意图】第一课时中，学生们制作尺子时，所选择用来做单位刻度的材料均是不同的，所以每个小组制作完成的尺子刻度也不同。于是，“测扶手”任务的出现，让学生们第一次面临“需求”的困境：我们想知道扶手的长度，为什么我们测量的结果都不一样？这也为后面找出问题所在需统一刻度做铺垫。解决问题：统一刻度提问1：全班的测量结果不一样，说明这把尺子不能使用，我们应该如何改进这把尺子呢？学生回答：让单位刻度一样/所有人用一样的物品作为单位刻度小结：我们的解决办法是：改进尺子，全班同学统一单位刻度。师：老师给大家提供几种改进尺子的材料：空白直尺、笔、统一1厘米小方块。学生活动二：制作统一刻度尺子（PPT展示活动材料）（PPT播放制作要求，教师强调制作要求）学生改进尺子，活动5分钟师：经过改进，我们的尺子单位刻度已经统一了，接下来我们再次测量扶手吧！学生小组展示：选择3组学生上前再次测量扶手并记录结果小结：经过3组同学测量，小桥扶手的长度是XX小格子。活动一小结：经过改进，我们全班同学统一了尺子的单位刻度，又进行了重新测量，得到扶手的长度是XX小格子。这样，小动物们就可以重新裁一个XX小格子的木头做成扶手！【设计意图】经过发现问题、分析问题、设计方案、测试评估后，学生们初步体会到了“需求”的重要性：我们可以制作很多不一样的尺子，但是面对测量的需求，我们需要对尺子进行改进创新！而这也让学生第一次体会到了“你所有的设计创新，都应该基于你当前的需求。”（三）新的需求：继续改进尺子，做一把软尺教师引导学生观察桥洞上断掉的花绳新的情境：扶手做好了，桥洞上的花绳编织物也断了一截，这个问题又该如何解决呢？学生回答预设1：需要测量桥洞的长度，但是我们的这把尺子是直的，不能进行测量。此时教师可直接追问：测量弯曲的桥洞，这把直尺不合适，我们需要怎么改进它，让它能测量呢？（这种情况的学生回答在我进行的多次试讲中，出现的较少，学生对于直尺和软尺的认知还是有限，大部分学生还是会觉得弯曲的桥洞用直尺可以测量，因此，出现了学生回答预设2、3等情况。）学生回答预设2：测量缺失的部分的长度。课堂实录片段1北京市育翔小学回龙观学校二（6）班师：我怎么才能够知道编多长的花绳呢？学生1：就是先用尺子量一下没有花绳的那一半，有多少厘米，再接多少厘米。师：大家听到她的想法了吗？我先量一下缺的这部分，有多长，我就编多长的花绳，接上去，是不是就刚好重新做成了一个花绳呀？学生齐：对。师：缺失的这一部分我怎么量呢？我们有——？学生齐：尺子。师：哪位同学上来测量？指名学生上前测量师：大家看看他是怎么测量的。此时学生2会拿直尺直接测量弯曲的桥洞，教师根据该生的意思协助该生在黑板上摆测量示意图师：大家看看他是怎么测量的，他这是一把直尺，他打算这样弯着测，对吗学生2：是的。师：那你告诉大家，你这样测量完了是几个小格子？学生2：8个格。师：8个格子，好，老师这里有一根临时的花绳，你刚才测量完的后半部分是8个格子，对吗？学生2：是的。（学生点头）师：那老师用这个临时的花绳，量8格子，8个格子是这么长，老师将这个长度减下来。教师用直尺测量临时的花绳，剪下8个格子的长度师：剪下来这一段，我们放到桥洞上去，看看是不是正好长？教师将剪下的花绳放到桥洞上比对学生：多了！长了！师：多了一截。那说明这样测量合适吗？生：不合适。学生回答预设3：用我们的这把尺子测量桥洞的长度。课堂实录片段2北京市昌平区城关小学二（5）班师：你觉得可以量，对吗？学生1：可以量！师：可以量，那你上来量。教师协助该生用直尺进行测量，全班同学一起帮该生记长度，该名学生前后2次测量均不满意。学生1：我觉得应该就是，量到几，这儿就给它打一个记号，然后记住加几。该名学生希望我帮助他画上记号，于是他用直尺进行第3次测量，我协助学生测量，并帮助该生做测量记号。以下是图片实录记录他的测量方式：师：他这样量完之后，是19个格。那19个格，到底是不是桥洞的长度呢？其他学生：不是。师：那我们来试一下。我这里有一根全新的花绳，我们量19个格，看看桥洞是不是他量的19个格子。师：怎么样呢？学生：差一点，差了一点点。师：差了一点。那说明这把尺子量的结果准确吗？学生：不行，不准确。预设2、预设3分析：（在我近一年多的试讲中，这2种回答预设是出现最多的，面对重新编织拱形桥洞上的花绳，学生更愿意用他们现有的直尺去直接测量拱形桥洞长度。可是桥洞是拱形弯曲的，学生们如何测量呢？在课前的前测试题中，曾经有过一道类似的前测试题：波浪形的滑梯用哪种工具测量？93.7%的学生会选择“卷尺”，而选择“直尺”的学生只有3.78%。而现实却是：在我近一年多的试讲课堂中，第二个“测花绳”长度的活动，学生用直尺去测量拱形弯曲桥洞的情况占了绝大多次。）教师小结：提出问题1：我们改进的这把直尺可以测量小桥的扶手，却无法测量弯曲的拱形桥洞，是哪里