在小學(xué)科學(xué)課程中，“運(yùn)動(dòng)和力”是核心內(nèi)容領(lǐng)域之一，聚焦于引導(dǎo)學(xué)生通過實(shí)踐探究理解力與運(yùn)動(dòng)的關(guān)系，發(fā)展工程設(shè)計(jì)思維。“賽小車”項(xiàng)目以“設(shè)計(jì)并制作一輛能快速行駛的小車”為任務(wù)驅(qū)動(dòng)，整合科學(xué)探究、工程實(shí)踐與跨學(xué)科學(xué)習(xí)，為學(xué)生搭建了從概念認(rèn)知到創(chuàng)新實(shí)踐的橋梁。本文將詳細(xì)呈現(xiàn)該項(xiàng)目的教學(xué)設(shè)計(jì)思路、實(shí)施過程及教學(xué)反思，為一線科學(xué)教師提供可借鑒的實(shí)踐范式。一、項(xiàng)目背景與教學(xué)目標(biāo)（一）設(shè)計(jì)依據(jù)《義務(wù)教育科學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)（2022年版）》明確要求，小學(xué)中高年級(jí)學(xué)生需“能基于所學(xué)的知識(shí)，運(yùn)用分析、比較、推理、概括等方法得出科學(xué)探究的結(jié)論，能運(yùn)用科學(xué)語言進(jìn)行表達(dá)和交流”，并“在工程實(shí)踐中學(xué)習(xí)運(yùn)用科學(xué)原理，解決實(shí)際問題”?！百愋≤嚒表?xiàng)目緊扣“力作用于物體可以改變物體的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)和方向”“工程設(shè)計(jì)需要考慮多因素優(yōu)化”等核心概念，通過真實(shí)問題驅(qū)動(dòng)，讓學(xué)生在“做中學(xué)”“創(chuàng)中學(xué)”中深化科學(xué)認(rèn)知、發(fā)展實(shí)踐能力。（二）教學(xué)目標(biāo)1.科學(xué)概念：學(xué)生能認(rèn)識(shí)到拉力、推力、反沖力、彈力等不同類型的力可作為小車的動(dòng)力源，理解動(dòng)力大小、方向及小車結(jié)構(gòu)（如車輪摩擦力、車身重量）對(duì)運(yùn)動(dòng)效果的影響。2.探究能力：經(jīng)歷“設(shè)計(jì)—制作—測(cè)試—改進(jìn)”的工程流程，能基于實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)（如行駛距離、時(shí)間）分析問題，提出優(yōu)化方案；學(xué)會(huì)用控制變量法設(shè)計(jì)對(duì)比實(shí)驗(yàn)（如保持小車結(jié)構(gòu)不變，改變動(dòng)力類型）。3.態(tài)度與責(zé)任：在小組合作中培養(yǎng)溝通協(xié)作能力，在創(chuàng)新實(shí)踐中激發(fā)好奇心與探索欲，體會(huì)“技術(shù)改進(jìn)推動(dòng)工程優(yōu)化”的科學(xué)本質(zhì)。二、教學(xué)準(zhǔn)備：材料、分組與情境創(chuàng)設(shè)（一）材料準(zhǔn)備為支持學(xué)生多元設(shè)計(jì)，提供基礎(chǔ)套件（木質(zhì)/塑料小車底盤、軸與車輪、螺絲螺母）、動(dòng)力裝置（橡皮筋、氣球、小型電機(jī)及電池、掛鉤與砝碼）、測(cè)量工具（軟尺、秒表、角度尺）、輔助材料（硬紙板、吸管、膠帶、剪刀、砂紙）。同時(shí)準(zhǔn)備安全手套、護(hù)目鏡（電機(jī)組學(xué)生使用），確保操作安全。（二）分組策略采用“異質(zhì)分組”，4人一組（含動(dòng)手能力強(qiáng)、善于規(guī)劃、數(shù)據(jù)分析能力突出、表達(dá)能力強(qiáng)的學(xué)生），明確角色分工：設(shè)計(jì)師（繪制方案圖）、工程師（組裝調(diào)試）、記錄員（整理數(shù)據(jù)）、發(fā)言人（匯報(bào)展示），組內(nèi)角色可輪換，保障全員參與。（三）情境導(dǎo)入播放F1賽車比賽片段，提問：“賽車能高速行駛，離不開動(dòng)力系統(tǒng)與車身設(shè)計(jì)的優(yōu)化。如果給你有限的材料，你能設(shè)計(jì)一輛‘最快小車’嗎？”結(jié)合生活中“玩具車、快遞車”的動(dòng)力差異，引發(fā)學(xué)生思考“動(dòng)力類型、小車結(jié)構(gòu)如何影響運(yùn)動(dòng)表現(xiàn)”，自然引出項(xiàng)目任務(wù)。三、教學(xué)過程：從設(shè)計(jì)到優(yōu)化的探究閉環(huán)（一）方案設(shè)計(jì)：基于核心問題的思維碰撞教師引導(dǎo)學(xué)生圍繞“如何讓小車跑得又快又遠(yuǎn)”展開頭腦風(fēng)暴，梳理關(guān)鍵問題：動(dòng)力選擇：拉力（砝碼牽引）、彈力（橡皮筋）、反沖力（氣球噴氣）、電力（電機(jī)），哪種動(dòng)力更高效？結(jié)構(gòu)優(yōu)化：車輪與軸的摩擦力如何減?。ㄈ缃o軸涂潤滑油、選用光滑車輪）？車身重量如何平衡（太輕易打滑，太重動(dòng)力不足）？學(xué)生以小組為單位繪制設(shè)計(jì)圖，需標(biāo)注：動(dòng)力類型、材料使用、結(jié)構(gòu)細(xì)節(jié)（如橡皮筋纏繞圈數(shù)、氣球大小、電機(jī)齒輪比）。教師巡視指導(dǎo)，追問“若動(dòng)力不足，你會(huì)如何調(diào)整？”“車輪打滑的解決辦法？”，推動(dòng)學(xué)生將科學(xué)原理（如“橡皮筋纏繞圈數(shù)越多，彈力勢(shì)能越大”）轉(zhuǎn)化為設(shè)計(jì)方案。（二）制作調(diào)試：在實(shí)踐中發(fā)現(xiàn)問題小組依據(jù)設(shè)計(jì)圖組裝小車，過程中會(huì)出現(xiàn)真實(shí)問題：橡皮筋組：纏繞圈數(shù)過多導(dǎo)致車身變形，或橡皮筋打滑脫離軸。學(xué)生嘗試調(diào)整纏繞方式（如在軸上粘防滑條）、增加橡皮筋股數(shù)（并聯(lián)提升彈力）。氣球組：氣球漏氣快，行駛距離短。學(xué)生更換加厚氣球、優(yōu)化噴氣口角度（用吸管引導(dǎo)氣流方向），或串聯(lián)多個(gè)氣球。電機(jī)組：動(dòng)力不足，小車啟動(dòng)慢。學(xué)生更換高容量電池、調(diào)整齒輪傳動(dòng)比（用大齒輪帶動(dòng)小齒輪提升轉(zhuǎn)速）。教師鼓勵(lì)學(xué)生“試錯(cuò)”，記錄每次調(diào)試的變量（如橡皮筋圈數(shù)從5圈增加到8圈）與結(jié)果（行駛距離從2米到4.5米），填寫《小車測(cè)試記錄表》（含動(dòng)力類型、調(diào)整措施、距離/時(shí)間、問題反思）。（三）數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)的優(yōu)化改進(jìn)小組匯總3次以上測(cè)試數(shù)據(jù)，用圖表分析（如柱狀圖對(duì)比不同動(dòng)力的平均速度）。教師引導(dǎo)學(xué)生運(yùn)用“控制變量法”反思：“若同時(shí)改變動(dòng)力類型和車輪材質(zhì)，能確定是哪個(gè)因素影響了速度嗎？”學(xué)生意識(shí)到單一變量的重要性，進(jìn)而聚焦核心問題優(yōu)化：若動(dòng)力不足，優(yōu)先調(diào)整動(dòng)力裝置（如電機(jī)組換電池，橡皮筋組增加圈數(shù)）；若結(jié)構(gòu)缺陷（如車輪卡頓），則優(yōu)化結(jié)構(gòu)（如打磨軸、更換軸承輪）。此環(huán)節(jié)培養(yǎng)學(xué)生“基于證據(jù)改進(jìn)方案”的科學(xué)思維，體會(huì)“工程設(shè)計(jì)是迭代優(yōu)化的過程”。（四）展示交流：多元評(píng)價(jià)促深度思考各小組展示小車，從“設(shè)計(jì)思路（科學(xué)原理應(yīng)用）、測(cè)試數(shù)據(jù)（定量分析）、改進(jìn)過程（問題解決）”三方面匯報(bào)。其他組提問：“你們的氣球小車如何解決‘氣流量不穩(wěn)定’的問題？”“電機(jī)小車的齒輪比是如何計(jì)算的？”匯報(bào)組結(jié)合實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)解答，教師補(bǔ)充科學(xué)原理（如“氣球噴氣的反沖力與氣體流速成正比”“齒輪傳動(dòng)的速度比=從動(dòng)輪齒數(shù)/主動(dòng)輪齒數(shù)”）。展示后開展“最佳設(shè)計(jì)獎(jiǎng)”“最具創(chuàng)意獎(jiǎng)”“數(shù)據(jù)達(dá)人獎(jiǎng)”評(píng)選，評(píng)價(jià)維度涵蓋：科學(xué)原理應(yīng)用（如能否解釋動(dòng)力與運(yùn)動(dòng)的關(guān)系）、工程實(shí)踐（如設(shè)計(jì)的合理性、調(diào)試的有效性）、團(tuán)隊(duì)協(xié)作（如角色分工、溝通效率）。四、教學(xué)評(píng)價(jià)：過程與成果的雙向考量（一）過程性評(píng)價(jià)通過《小組合作觀察表》記錄學(xué)生在設(shè)計(jì)、制作、調(diào)試中的表現(xiàn)：科學(xué)思維：能否提出可驗(yàn)證的假設(shè)（如“橡皮筋圈數(shù)越多，小車跑得越遠(yuǎn)”），能否基于數(shù)據(jù)修正假設(shè)。實(shí)踐能力：工具使用規(guī)范性（如用砂紙打磨軸）、問題解決的創(chuàng)造性（如用吸管固定氣球）。合作態(tài)度：是否傾聽他人意見、是否主動(dòng)承擔(dān)任務(wù)。（二）成果性評(píng)價(jià)從“小車性能”（行駛距離、速度、穩(wěn)定性）和“匯報(bào)質(zhì)量”（科學(xué)原理闡述清晰度、改進(jìn)邏輯合理性）兩方面評(píng)分。設(shè)置“自評(píng)—互評(píng)—師評(píng)”三維度：自評(píng)：反思“我的設(shè)計(jì)中最滿意的部分是什么？還有哪些不足？”互評(píng)：用“我欣賞你的…，建議你…（如‘我欣賞你用齒輪提升轉(zhuǎn)速的設(shè)計(jì)，建議測(cè)試不同齒輪比的效果’）”的句式，促進(jìn)同伴學(xué)習(xí)。師評(píng)：聚焦科學(xué)概念理解（如“能否區(qū)分‘動(dòng)力大小’與‘摩擦力影響’”）、工程思維發(fā)展（如“是否經(jīng)歷‘設(shè)計(jì)—測(cè)試—改進(jìn)’的完整流程”）。五、教學(xué)反思：經(jīng)驗(yàn)沉淀與優(yōu)化方向（一）項(xiàng)目?jī)?yōu)勢(shì)1.跨學(xué)科整合：融合科學(xué)（力與運(yùn)動(dòng)）、工程（設(shè)計(jì)優(yōu)化）、數(shù)學(xué)（數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)與分析）、技術(shù)（工具使用、電機(jī)編程），實(shí)現(xiàn)知識(shí)的綜合應(yīng)用。2.素養(yǎng)導(dǎo)向：學(xué)生在“試錯(cuò)—改進(jìn)”中發(fā)展科學(xué)探究能力，在團(tuán)隊(duì)協(xié)作中提升溝通表達(dá)能力，在創(chuàng)新設(shè)計(jì)中激發(fā)工程思維。3.真實(shí)問題驅(qū)動(dòng)：從“設(shè)計(jì)最快小車”的真實(shí)需求出發(fā)，讓學(xué)生體會(huì)“科學(xué)原理服務(wù)于實(shí)際應(yīng)用”的價(jià)值。（二）改進(jìn)方向1.時(shí)間把控：調(diào)試環(huán)節(jié)易超時(shí)，需提前明確“每人最多3次調(diào)試機(jī)會(huì)”，或分組時(shí)控制動(dòng)力類型數(shù)量（如2組用橡皮筋，2組用氣球，2組用電機(jī)），避免重復(fù)問題。2.材料優(yōu)化：部分材料（如劣質(zhì)電機(jī)、易破氣球）影響實(shí)驗(yàn)效果，需提前篩選高質(zhì)量材料，或提供“材料升級(jí)包”（如金屬齒輪、硅膠氣球）供進(jìn)階小組使用。3.差異化指導(dǎo)：對(duì)動(dòng)手能力弱的小組，可提供“基礎(chǔ)模型”（如預(yù)裝軸與車輪的小車底盤），降低入門難度；對(duì)能力強(qiáng)的小組，增設(shè)“挑戰(zhàn)任務(wù)”（