課程主題：以“工程設(shè)計流程”為核心，通過項目式學(xué)習(xí)（PBL）引導(dǎo)學(xué)生從生活問題出發(fā)，經(jīng)歷“問題定義—需求分析—方案設(shè)計—原型制作—測試優(yōu)化—展示交流”的完整工程周期，培養(yǎng)工程思維、團(tuán)隊合作與創(chuàng)新實踐能力。課程時長：4課時（每課時40分鐘）適用年級：小學(xué)六年級課程目標(biāo)：1.知識目標(biāo)：理解工程設(shè)計的基本流程（5步），掌握問題定義、需求分析、原型制作的基本方法。2.能力目標(biāo)：能合作完成簡單工程項目的設(shè)計與制作，學(xué)會用數(shù)據(jù)支撐優(yōu)化決策。3.情感目標(biāo)：培養(yǎng)“從問題到解決”的探究精神，感受團(tuán)隊合作的價值，樹立“失敗是改進(jìn)的起點”的成長型思維。**課時1：工程設(shè)計導(dǎo)論——從“問題”到“工程”****教學(xué)目標(biāo)**1.認(rèn)知工程設(shè)計的核心是“解決生活問題”，了解工程設(shè)計的基本流程（5步）。2.能識別生活中的“待解決問題”，初步學(xué)會用“具體、可操作”的語言描述問題。3.激發(fā)對工程設(shè)計的興趣，感受“工程師”的角色價值。**教學(xué)重難點**重點：工程設(shè)計的核心邏輯（解決問題）與基本流程。難點：將“模糊問題”轉(zhuǎn)化為“具體問題”。**教學(xué)準(zhǔn)備**多媒體：PPT（含“生活中的工程案例”，如“折疊傘的發(fā)明”“教室課桌椅的改進(jìn)”）、問題卡片（如“書包太重”“筆袋容易漏筆”“教室垃圾桶滿了沒人及時倒”）。材料：便利貼、白板筆。**教學(xué)過程****一、導(dǎo)入：猜一猜——“工程師做什么？”（5分鐘）**展示圖片：橋梁、手機(jī)、自動售貨機(jī)、折疊自行車。提問：“這些物品是誰設(shè)計的？工程師的工作是什么？”（引導(dǎo)學(xué)生回答：“工程師解決生活中的問題”）?？偨Y(jié)：“工程師像‘問題解決者’，用科學(xué)知識和創(chuàng)意設(shè)計出有用的東西。今天我們就來當(dāng)‘小小工程師’，解決自己身邊的問題！”**二、新授：工程設(shè)計的“五步魔法”（15分鐘）**播放PPT：以“折疊傘的發(fā)明”為例，拆解工程設(shè)計流程：1.問題定義：下雨時，普通傘太大，不好帶。2.需求分析：需要“小、輕、容易折疊”的傘。3.方案設(shè)計：畫出折疊結(jié)構(gòu)的設(shè)計圖，討論用什么材料（金屬骨架、尼龍布）。4.原型制作：做出第一個折疊傘的樣品。5.測試優(yōu)化：試用來回折疊100次，發(fā)現(xiàn)骨架容易斷，于是換成更結(jié)實的鋁合金。板書：工程設(shè)計流程=問題定義→需求分析→方案設(shè)計→原型制作→測試優(yōu)化。**三、實踐：尋找“身邊的問題”（15分鐘）**小組活動（4人一組）：1.發(fā)放問題卡片，或讓學(xué)生自由討論“生活中哪些東西不好用？”（如“書包帶太勒肩膀”“鉛筆盒里的筆亂晃”“課間喝水要排隊”）。2.用“誰？在什么情況下？遇到了什么麻煩？”的句式，將問題寫在便利貼上（如“小學(xué)生背著裝滿書的書包上學(xué)時，肩膀被書包帶勒得疼”）。3.每組選出1個最想解決的問題，貼在白板上。**四、總結(jié)與作業(yè)（5分鐘）**總結(jié)：“今天我們學(xué)會了用‘具體的語言’定義問題，這是工程設(shè)計的第一步。下節(jié)課我們要深入分析‘這個問題需要滿足什么需求’?！弊鳂I(yè)：觀察自己選中的問題（如“書包勒肩膀”），記錄1個具體的場景（比如“早上背書包走10分鐘路，肩膀紅了”）。**板書設(shè)計**工程設(shè)計流程問題定義→需求分析→方案設(shè)計→原型制作→測試優(yōu)化核心邏輯解決生活中的具體問題**課時2：問題定義與需求分析——“用戶需要什么？”****教學(xué)目標(biāo)**1.掌握“問題定義”的工具（5W1H），能精準(zhǔn)描述問題。2.學(xué)會用“采訪法”收集用戶需求，形成“需求清單”。3.理解“需求是設(shè)計的依據(jù)”，樹立“以用戶為中心”的設(shè)計意識。**教學(xué)重難點**重點：用5W1H定義問題，用采訪法收集需求。難點：區(qū)分“想要的”（欲望）和“需要的”（必需）。**教學(xué)準(zhǔn)備**多媒體：PPT（含5W1H示例、采訪記錄表模板）。材料：采訪記錄表（每組1張）、筆、錄音設(shè)備（可選）。**教學(xué)過程****一、導(dǎo)入：回顧與聚焦（5分鐘）**展示上節(jié)課各組的問題（如“書包勒肩膀”），提問：“這個問題到底‘誰’遇到的？‘什么時候’遇到？‘為什么’會發(fā)生？”（引導(dǎo)學(xué)生用更精準(zhǔn)的語言描述問題）。**二、新授：問題定義的“5W1H”工具（10分鐘）**講解：5W1H是定義問題的“放大鏡”，能讓問題更清晰：Who（誰）：問題的使用者（如“小學(xué)六年級學(xué)生”）。What（什么）：具體的問題（如“書包帶勒肩膀”）。When（什么時候）：問題發(fā)生的場景（如“背著書包走路上學(xué)時”）。Where（在哪里）：問題發(fā)生的地點（如“上學(xué)路上、樓梯上”）。Why（為什么）：問題產(chǎn)生的原因（如“書包太重，書包帶太窄”）。How（怎么樣）：問題的影響（如“肩膀紅了，疼得不想背書包”）。示例：用5W1H定義“書包勒肩膀”問題：>Who：小學(xué)六年級學(xué)生；What：書包帶勒肩膀；When：背著書包走路上學(xué)時；Where：上學(xué)路上；Why：書包重（約5公斤），書包帶寬2厘米；How：肩膀紅了，每天放學(xué)要揉10分鐘。**三、實踐：采訪用戶，收集需求（20分鐘）**小組活動：1.每組確定1個“用戶”（如選中“書包勒肩膀”問題的小組，用戶是“本班同學(xué)”）。2.設(shè)計采訪問題（參考示例）：“你背書包時，肩膀會疼嗎？什么時候最疼？”（了解場景）“你希望書包帶變成什么樣？寬一點？軟一點？還是有什么其他功能？”（了解需求）“如果書包帶能改進(jìn)，你最在意的是什么？（比如舒服、好看、便宜）”（區(qū)分必需與欲望）3.每組采訪2-3個用戶，填寫《采訪記錄表》（含“用戶需求”“是否必需”兩列）。教師巡回指導(dǎo)：提醒學(xué)生“認(rèn)真聽，不要打斷用戶”“記錄關(guān)鍵信息”。**四、總結(jié)與作業(yè)（5分鐘）**總結(jié)：“今天我們學(xué)會了用5W1H把問題‘變清楚’，用采訪法知道了‘用戶需要什么’。下節(jié)課我們要根據(jù)需求設(shè)計解決方案！”作業(yè)：整理采訪記錄，列出“必需需求”（如“書包帶寬度≥5厘米”“有海綿墊”）和“可選需求”（如“帶卡通圖案”），寫在筆記本上。**板書設(shè)計**問題定義工具5W1H=Who（誰）+What（什么）+When（什么時候）+Where（在哪里）+Why（為什么）+How（怎么樣）需求收集方法采訪法：問場景、問需求、問優(yōu)先級**課時3：方案設(shè)計與原型制作——“把想法變成實物”****教學(xué)目標(biāo)**1.學(xué)會用“頭腦風(fēng)暴”生成多個解決方案，用“篩選標(biāo)準(zhǔn)”選出最佳方案。2.能繪制簡單的設(shè)計圖（含結(jié)構(gòu)、材料、尺寸），制作原型。3.培養(yǎng)“創(chuàng)意+實用”的設(shè)計思維，學(xué)會合理選擇材料。**教學(xué)重難點**重點：頭腦風(fēng)暴的規(guī)則（不否定、多ideas），設(shè)計圖的繪制。難點：平衡“創(chuàng)意”與“可行性”（如材料是否容易獲取、制作是否簡單）。**教學(xué)準(zhǔn)備**多媒體：PPT（含頭腦風(fēng)暴規(guī)則、設(shè)計圖示例）。材料：設(shè)計圖模板（每組1張）、原型制作材料（cardboard、吸管、膠帶、海綿墊、剪刀、膠水、小電機(jī)（可選））。**教學(xué)過程****一、導(dǎo)入：創(chuàng)意激發(fā)——“如果書包帶會‘變形’？”（5分鐘）**展示圖片：可調(diào)節(jié)寬度的書包帶、帶按摩功能的書包帶、充氣式書包帶。提問：“這些設(shè)計滿足了什么需求？（如“可調(diào)節(jié)寬度”滿足“不同體重學(xué)生的需求”）”，引導(dǎo)學(xué)生思考“創(chuàng)意來自需求”。**二、新授：方案設(shè)計的“兩步法”（10分鐘）**1.頭腦風(fēng)暴：生成ideas（規(guī)則：不批評、不打斷、多數(shù)量、跨學(xué)科）：示例：針對“書包勒肩膀”問題，頭腦風(fēng)暴的ideas可能有：把書包帶加寬到10厘米；在書包帶里加海綿墊；給書包帶裝“減壓氣囊”；把書包改成“拉桿式”（像行李箱）。2.篩選方案：用“標(biāo)準(zhǔn)”選最佳（標(biāo)準(zhǔn)：是否滿足必需需求、材料是否容易獲取、制作是否簡單）：示例：“拉桿式書包”雖然能解決“勒肩膀”問題，但“上學(xué)要爬樓梯，拉桿不方便”，所以排除；“加寬+海綿墊”滿足必需需求（舒服），材料（cardboard、海綿）容易獲取，制作簡單，選為最佳方案。**三、實踐：設(shè)計圖與原型制作（20分鐘）**小組活動：1.繪制設(shè)計圖：用設(shè)計圖模板（含正面、側(cè)面、材料清單），標(biāo)注：結(jié)構(gòu)：書包帶的寬度（如10厘米）、海綿墊的厚度（如2厘米）；材料：cardboard（做書包帶框架）、海綿（做填充）、膠帶（固定）；尺寸：書包帶長度（適合六年級學(xué)生的身高，如80厘米）。2.制作原型：根據(jù)設(shè)計圖，用材料制作“改進(jìn)后的書包帶”原型（如用cardboard剪成長條，粘上海綿，用膠帶固定）。教師巡回指導(dǎo)：提醒學(xué)生“按照設(shè)計圖做”“注意安全（剪刀使用）”。**四、總結(jié)與作業(yè)（5分鐘）**總結(jié)：“今天我們把‘想法’變成了‘設(shè)計圖’，又變成了‘原型’。下節(jié)課我們要測試這個原型好不好用，有沒有需要改進(jìn)的地方！”作業(yè)：完善設(shè)計圖，在原型上標(biāo)注“關(guān)鍵部分”（如“海綿墊”“加寬的帶子”），準(zhǔn)備下節(jié)課的測試。**板書設(shè)計**方案設(shè)計步驟頭腦風(fēng)暴（多ideas）→篩選方案（用標(biāo)準(zhǔn)）→繪制設(shè)計圖（結(jié)構(gòu)+材料+尺寸）→制作原型設(shè)計原則創(chuàng)意+實用（滿足需求、材料易取、制作簡單）**課時4：測試優(yōu)化與展示交流——“從‘原型’到‘更好的原型’”****教學(xué)目標(biāo)**1.學(xué)會制定測試標(biāo)準(zhǔn)，用數(shù)據(jù)記錄原型的表現(xiàn)。2.能分析測試結(jié)果，提出優(yōu)化方案，改進(jìn)原型。3.學(xué)會用“結(jié)構(gòu)化表達(dá)”展示項目成果，接受反饋并反思。**教學(xué)重難點**重點：制定測試標(biāo)準(zhǔn)，分析數(shù)據(jù)優(yōu)化設(shè)計。難點：用“清晰、有條理”的語言展示成果（如“我們解決了什么問題？用了什么方法？結(jié)果怎么樣？”）。**教學(xué)準(zhǔn)備**多媒體：PPT（含測試記錄表模板、展示評分表）。材料：測試記錄表（每組1張）、體重秤（可選）、計時器（可選）、展示板（每組1塊）。**教學(xué)過程****一、導(dǎo)入：測試的意義——“原型不是完美的”（5分鐘）**展示圖片：早期的手機(jī)（bulky、電池大）→現(xiàn)在的手機(jī)（輕薄、智能）。提問：“為什么手機(jī)會變？（因為測試發(fā)現(xiàn)了問題，不斷改進(jìn)）”，引導(dǎo)學(xué)生理解“測試是優(yōu)化的基礎(chǔ)”。**二、新授：測試與優(yōu)化的“三步法”（10分鐘）**1.制定測試標(biāo)準(zhǔn)：根據(jù)需求清單，確定“怎么算‘好用’”（如“書包帶改進(jìn)后，肩膀的壓力減少多少？”“是否容易佩戴？”）。示例：針對“書包勒肩膀”問題，測試標(biāo)準(zhǔn)可以是：壓力測試：用體重秤測“背著書包時，肩膀承受的重量”（原書包帶：3公斤；改進(jìn)后：1.5公斤）；舒適度測試：讓用戶背10分鐘，評分（1-5分，5分最舒服）；便捷性測試：佩戴時間（原書包帶：30秒；改進(jìn)后：10秒）。2.執(zhí)行測試：按照標(biāo)準(zhǔn)測試原型，記錄數(shù)據(jù)（如“壓力從3公斤降到1.5公斤”“舒適度評分從2分升到4分”）。3.分析與優(yōu)化：根據(jù)數(shù)據(jù)找問題（如“雖然壓力減少了，但海綿墊容易滑”），提出優(yōu)化方案（如“在海綿墊上貼魔術(shù)貼，固定在書包帶上”）。**三、實踐：測試、優(yōu)化與展示（20分鐘）**小組活動：1.測試原型：每組用制定的標(biāo)準(zhǔn)測試自己的原型，填寫《測試記錄表》（含“測試項目”“原數(shù)據(jù)”“改進(jìn)后數(shù)據(jù)”“問題”“優(yōu)化方案”）。2.優(yōu)化原型：根據(jù)測試結(jié)果，修改原型（如“給海綿墊貼魔術(shù)貼”）。3.準(zhǔn)備展示：用展示板制作“項目海報”，內(nèi)容包括：問題定義（5W1H）；需求清單（必需需求）；設(shè)計圖與原型照片；測試數(shù)據(jù)與優(yōu)化過程；結(jié)論（“我們的設(shè)計解決了什么問題？”）。展示交流：每組派1名代表展示（3分鐘），其他小組用《展示評分表》評分（評分維度：問題清晰、需求明確、設(shè)計合理、測試嚴(yán)謹(jǐn)、表達(dá)清楚）。**四、總結(jié)與作業(yè)（5分鐘）**總結(jié)：“今天我們完成了整個工程設(shè)計流程——從問題到原型，再到改進(jìn)后的原型。工程師的工作就是這樣‘不斷測試、不斷優(yōu)化’的！”作業(yè)：寫一篇《小小工程師反思日記》，回答：你在項目中遇到了什么困難？怎么解決的？你學(xué)到了什么工程設(shè)計的方法？下次做項目，你會改進(jìn)什么？**板書設(shè)計**測試優(yōu)化步驟制定標(biāo)準(zhǔn)→執(zhí)行測試→分析數(shù)據(jù)→優(yōu)化原型展示要點問題→需求→設(shè)計→測試→結(jié)論**課程評價設(shè)計**過程性評價（40%）：小組合作表現(xiàn)（參與度、分工合理性）、課堂活動記錄（問題定義、需求分析、設(shè)計圖）。結(jié)果性評價（40%）：原型制作質(zhì)量（是否符合設(shè)計圖、滿足需求）、測試數(shù)據(jù)的真實性與分析深度。展示與反思（20%）：展示的清晰度與邏輯性、反思日記的深度。**課程延伸建議**1.跨學(xué)科融合：與美術(shù)課結(jié)合，設(shè)計原型的外觀；與數(shù)學(xué)課結(jié)合，計算原型的尺