專項學習像工程師那樣……訓練教學設計-2024-2025學年五年級上冊科學蘇教版課題：科目：班級：課時：計劃1課時教師：單位：一、教學內容《專項學習像工程師那樣思考》訓練教學設計-2024-2025學年五年級上冊科學蘇教版

本章節(jié)內容選自蘇教版五年級上冊科學教材第三章《探索工程師的思維方法》。主要包括以下內容：

1.工程師的基本思維方式：問題導向、系統(tǒng)思考、創(chuàng)新實踐。

2.工程設計的基本步驟：需求分析、方案設計、制作原型、測試與改進。

3.實踐活動：設計一個小型橋梁，要求學生運用所學知識進行設計、制作和測試，培養(yǎng)學生的工程師思維和實踐能力。二、核心素養(yǎng)目標分析本節(jié)課旨在培養(yǎng)學生的科學素養(yǎng)和工程思維。具體核心素養(yǎng)目標包括：

1.科學探究與創(chuàng)新意識：通過實踐活動，激發(fā)學生的探究興趣，培養(yǎng)他們提出問題、分析問題、解決問題的能力。

2.工程思維與設計能力：引導學生運用系統(tǒng)思維進行工程設計，從需求分析到方案設計，再到制作原型和測試，培養(yǎng)其工程實踐能力。

3.科學態(tài)度與責任擔當：通過團隊合作，培養(yǎng)學生的合作精神，同時在設計和測試過程中，培養(yǎng)學生的批判性思維和責任感。三、教學難點與重點1.教學重點

本節(jié)課的教學重點包括：

-工程師思維方式的理解與應用：重點在于讓學生理解工程師是如何以問題為導向，進行系統(tǒng)思考和創(chuàng)新的。例如，通過案例分析，讓學生了解工程師在面對實際問題時，如何進行問題分析、提出假設、設計方案和驗證假設的過程。

-工程設計步驟的掌握：重點在于讓學生掌握從需求分析、方案設計、制作原型到測試與改進的整個工程設計流程。例如，通過設計一個小型橋梁項目，讓學生逐步完成每個步驟，從而深入理解工程設計的系統(tǒng)性。

2.教學難點

本節(jié)課的教學難點包括：

-系統(tǒng)性思維的建立：對于五年級學生來說，理解系統(tǒng)性和整體性的概念可能較為困難。例如，設計橋梁時，學生可能難以考慮到橋梁的每個部分如何相互影響，以及如何作為一個整體來滿足設計需求。

-工程實踐中的問題解決：實際操作中，學生可能會遇到各種預料之外的問題，如材料選擇不當、結構不穩(wěn)定等。例如，在制作橋梁原型時，學生可能不知道如何選擇合適的材料，或者如何調整結構以增強穩(wěn)定性。

-批判性思維和反思能力的培養(yǎng)：學生可能在設計過程中缺乏批判性思維，難以對自己的設計進行客觀評價和改進。例如，學生在測試橋梁時，可能僅僅關注橋梁是否能夠承受重量，而忽略了橋梁的美觀性、耐用性和成本效益等其他因素。四、教學方法與策略本節(jié)課采用以下教學方法和策略：

1.講授與討論相結合：教師首先通過講授介紹工程師思維方式和工程設計步驟，然后引導學生進行小組討論，分享各自的理解和疑問。

2.案例研究：通過分析現(xiàn)實中的橋梁設計案例，讓學生了解工程師是如何解決實際問題的。

3.項目導向學習：學生將參與設計并制作一個小型橋梁項目，通過實際操作來鞏固理論知識。

4.角色扮演：學生扮演工程師角色，模擬工程設計過程，增強代入感和實踐感。

5.教學媒體使用：利用多媒體課件展示橋梁設計案例和工程設計的各個階段，以及使用視頻資料來輔助說明復雜的工程原理。五、教學過程1.導入（約5分鐘）

-激發(fā)興趣：以一個有趣的橋梁設計故事引入，讓學生思考橋梁是如何設計和建造的。

-回顧舊知：簡要回顧學生在之前課程中學習的有關科學探究和簡單機械的知識，為學習工程師思維方式打下基礎。

2.新課呈現(xiàn)（約30分鐘）

-講解新知：詳細介紹工程師的基本思維方式，包括問題導向、系統(tǒng)思考和創(chuàng)新實踐。

-舉例說明：通過展示一些著名的橋梁設計案例，如悉尼歌劇院和金門大橋，說明工程師是如何應用這些思維方式解決實際問題的。

-互動探究：將學生分成小組，討論在遇到設計挑戰(zhàn)時，他們如何運用工程師的思維方式來提出解決方案。

3.工程設計步驟學習（約20分鐘）

-講解新知：詳細講解工程設計的基本步驟，包括需求分析、方案設計、制作原型和測試與改進。

-舉例說明：通過分析一個小型橋梁的設計過程，展示每個步驟的具體操作和注意事項。

-互動探究：學生以小組形式，模擬工程師進行橋梁設計的各個步驟，并討論可能遇到的問題和解決方案。

4.鞏固練習（約25分鐘）

-學生活動：學生根據(jù)所學內容，獨立設計一個小型橋梁模型，并撰寫設計報告。

-教師指導：在學生設計過程中，教師巡回指導，提供必要的幫助和建議，確保學生能夠正確運用所學知識。

5.總結與反思（約10分鐘）

-學生分享：邀請幾名學生分享他們的橋梁設計過程和心得體會。

-教師總結：教師總結本節(jié)課的主要學習點，強調工程師思維方式在日常生活中的應用，并布置相關的課后作業(yè)。

6.課后作業(yè)（不占用課堂時間）

-學生根據(jù)課堂所學，撰寫一篇關于“像工程師那樣思考”的短文，描述自己在設計橋梁過程中的思考過程和所學到的知識。六、學生學習效果學生學習效果體現(xiàn)在以下幾個方面：

1.理解并掌握了工程師的基本思維方式，能夠將問題導向、系統(tǒng)思考和創(chuàng)新的思維方法應用到實際問題中。學生在設計橋梁時，能夠從用戶需求出發(fā)，綜合考慮橋梁的實用性、安全性和美觀性。

2.學生熟悉了工程設計的基本步驟，包括需求分析、方案設計、制作原型和測試與改進。在完成橋梁設計項目后，學生能夠按照這些步驟進行有序的工作，提高了設計效率和成功率。

3.學生通過實際操作，提高了動手能力和實踐能力。在制作橋梁模型的過程中，學生不僅學會了使用各種工具和材料，還學會了如何解決實際操作中遇到的問題。

4.學生的批判性思維和反思能力得到了提升。在測試橋梁模型時，學生能夠客觀評價自己的設計，發(fā)現(xiàn)不足之處并進行改進。

5.學生學會了團隊合作和溝通。在設計過程中，學生需要與組員密切合作，共同解決問題，這有助于培養(yǎng)他們的團隊合作精神和溝通能力。

6.學生增強了對科學探究的興趣和熱情。通過本節(jié)課的學習，學生體驗到了科學探究的樂趣，激發(fā)了他們進一步探索科學知識的欲望。

7.學生了解了工程師職業(yè)的基本特點和要求，對工程師這一職業(yè)有了更清晰的認識，有助于他們未來職業(yè)規(guī)劃的發(fā)展。

8.學生在設計過程中，學會了如何平衡實用性和創(chuàng)新性。他們能夠在滿足基本需求的同時，嘗試加入一些創(chuàng)新元素，使設計更加獨特和有吸引力。

9.學生通過撰寫設計報告，提高了寫作能力和表達能力。他們能夠清晰地闡述自己的設計思路和過程，以及所取得的成果。

10.學生在完成橋梁設計項目后，能夠將所學知識應用到其他類似的設計挑戰(zhàn)中，體現(xiàn)了學習的遷移性和實用性。七、教學評價與反饋1.課堂表現(xiàn)：

學生參與度較高，能夠積極回答問題，提出自己的見解。在講解工程師思維方式和工程設計步驟時，學生表現(xiàn)出濃厚的興趣，能夠跟隨教師的思路進行思考。

2.小組討論成果展示：

小組討論成果展示環(huán)節(jié)，各小組能夠按照工程設計步驟展示自己的設計思路和過程。學生能夠清晰地闡述設計理念，展示出較高的團隊合作能力和表達能力。

3.隨堂測試：

隨堂測試結果顯示，大部分學生能夠掌握工程師的基本思維方式和工程設計步驟。在測試中，學生能夠運用所學知識解決實際問題，但部分學生在細節(jié)上仍有待提高。

4.課后作業(yè)評價：

課后作業(yè)評價顯示，學生在撰寫設計報告時，能夠結合所學知識，詳細描述設計過程和心得體會。但部分學生在撰寫過程中，對工程師思維方式的運用不夠深入，需要進一步引導。

5.教師評價與反饋：

針對學生的課堂表現(xiàn)、小組討論成果、隨堂測試和課后作業(yè)，教師給予以下評價與反饋：

-表揚學生在課堂上的積極參與和思考，鼓勵他們繼續(xù)保持；

-提醒學生在小組討論中，要注重團隊合作，充分聽取他人意見；

-針對隨堂測試中的不足，教師指出需要加強學生對工程設計步驟的理解和應用；

-對于課后作業(yè)，教師強調要結合工程師思維方式，深入分析設計過程；

-針對個別學生的特殊情況，教師進行個別輔導，幫助他們解決學習中的困難。

6.教學改進措施：

-針對學生的反饋，教師在后續(xù)教學中將更加注重引導學生深入理解工程師思維方式和工程設計步驟；

-增加課堂互動環(huán)節(jié)，提高學生的參與度和積極性；

-強化課后作業(yè)的針對性，提高作業(yè)質量；

-關注學生的個性化需求，提供個別輔導，確保每位學生都能掌握所學知識。八、典型例題講解1.例題一：設計一座橋梁

題目：假設你需要設計一座跨越河流的橋梁，河流寬度為30米。請根據(jù)工程師的思維方式，描述你的設計過程。

答案：首先進行需求分析，考慮橋梁的長度、寬度、承重能力等基本參數(shù)。然后進行方案設計，考慮不同的橋梁類型（如懸索橋、梁橋等）和材料選擇。接著制作原型，包括橋梁的結構圖和材料列表。最后進行測試與改進，通過模擬軟件或實際模型測試橋梁的穩(wěn)定性和承重能力，根據(jù)測試結果進行改進。

2.例題二：系統(tǒng)思考案例分析

題目：分析一個失敗的橋梁設計案例，討論工程師在哪些方面沒有進行系統(tǒng)思考。

答案：例如，討論TacomaNarrowsBridge的失敗。工程師在設計時沒有充分考慮風對橋梁的影響，導致橋梁在風中發(fā)生共振并最終坍塌。系統(tǒng)思考的缺失包括沒有充分考慮外部環(huán)境因素和橋梁動態(tài)特性。

3.例題三：創(chuàng)新實踐應用

題目：提出一個橋梁設計中的創(chuàng)新點，并說明它如何提高橋梁的性能。

答案：創(chuàng)新點可以是采用新型材料，如碳纖維增強塑料，這種材料輕質但強度高，可以減少橋梁自重，提高其抗震性能。這種創(chuàng)新實踐可以顯著提升橋梁的耐久性和安全性。

4.例題四：設計步驟應用

題目：根據(jù)工程設計步驟，描述如何設計一個適合小學生使用的戶外滑梯。

答案：首先進行需求分析，考慮滑梯的尺寸、形狀和安全性。然后設計方案，考慮滑梯的材料、顏色和裝飾