小小工程師實(shí)踐課程教學(xué)設(shè)計(jì)案例一、課程設(shè)計(jì)背景與理念在STEAM教育理念深化推進(jìn)的當(dāng)下，“小小工程師”實(shí)踐課程以工程領(lǐng)域真實(shí)問題為載體，融合科學(xué)、技術(shù)、藝術(shù)、數(shù)學(xué)等多學(xué)科知識(shí)，旨在培養(yǎng)兒童的工程思維、創(chuàng)新實(shí)踐能力與團(tuán)隊(duì)協(xié)作意識(shí)。本課程以“橋梁模型搭建”為項(xiàng)目主題，遵循建構(gòu)主義學(xué)習(xí)理論與項(xiàng)目式學(xué)習(xí)（PBL）范式，通過“探究—設(shè)計(jì)—制作—優(yōu)化”的閉環(huán)實(shí)踐，引導(dǎo)學(xué)生在解決“如何搭建一座承重能力強(qiáng)、結(jié)構(gòu)穩(wěn)定的橋梁”這一真實(shí)問題中，實(shí)現(xiàn)知識(shí)建構(gòu)與能力發(fā)展的統(tǒng)一。二、教學(xué)目標(biāo)設(shè)定（一）知識(shí)與技能目標(biāo)1.識(shí)別梁橋、拱橋、斜拉橋的典型結(jié)構(gòu)特征，理解“結(jié)構(gòu)形態(tài)影響承重能力”的工程原理；2.掌握測量、切割、拼接等基本工具使用方法，運(yùn)用指定材料（吸管、竹簽、卡紙等）完成橋梁模型的創(chuàng)意搭建。（二）過程與方法目標(biāo)1.通過小組合作開展橋梁設(shè)計(jì)、制作、測試與改進(jìn)，提升工程設(shè)計(jì)中的問題分析、方案優(yōu)化能力；2.學(xué)會(huì)用“觀察記錄—數(shù)據(jù)對(duì)比—反思調(diào)整”的科學(xué)方法驗(yàn)證設(shè)計(jì)合理性，形成工程實(shí)踐的邏輯思維。（三）情感態(tài)度與價(jià)值觀目標(biāo)1.體驗(yàn)工程實(shí)踐的樂趣與挑戰(zhàn)，樹立“試錯(cuò)—改進(jìn)—?jiǎng)?chuàng)新”的成長型思維；2.增強(qiáng)團(tuán)隊(duì)協(xié)作意識(shí)，在成果分享中培養(yǎng)溝通表達(dá)與審美鑒賞能力。三、課程內(nèi)容與模塊設(shè)計(jì)本課程以“橋梁模型搭建”為核心項(xiàng)目，分四個(gè)遞進(jìn)式模塊展開，各模塊緊扣“真實(shí)工程問題解決”的邏輯鏈：（一）模塊一：橋梁探秘·知識(shí)建構(gòu)（1課時(shí)）核心任務(wù)：認(rèn)識(shí)橋梁結(jié)構(gòu)類型，分析承重原理?；顒?dòng)設(shè)計(jì)：1.情境導(dǎo)入：播放“港珠澳大橋”建設(shè)紀(jì)錄片片段，提問“大橋如何承受萬噸荷載？”引發(fā)探究興趣；2.案例分析：分組觀察梁橋（趙州橋）、拱橋（盧溝橋）、斜拉橋（南京長江大橋）的結(jié)構(gòu)示意圖，用“結(jié)構(gòu)拆解圖”標(biāo)注關(guān)鍵受力部件（如拱圈、拉索、橋墩）；3.原理探究：通過“紙張承重實(shí)驗(yàn)”（平鋪紙張vs折疊成梁狀紙張的承重對(duì)比），直觀理解“結(jié)構(gòu)形態(tài)對(duì)承重能力的影響”，為后續(xù)設(shè)計(jì)提供理論支撐。（二）模塊二：方案設(shè)計(jì)·創(chuàng)意構(gòu)思（1課時(shí)）核心任務(wù)：基于材料特性與工程原理，完成橋梁設(shè)計(jì)方案?；顒?dòng)設(shè)計(jì)：1.材料認(rèn)知：展示吸管、竹簽、卡紙、膠帶等材料，小組討論“不同材料的強(qiáng)度、可塑性如何？適合模擬橋梁的哪個(gè)部件？”（如吸管輕便但易變形，適合做梁；竹簽強(qiáng)度高，適合做橋墩）；2.設(shè)計(jì)實(shí)踐：小組繪制“橋梁設(shè)計(jì)草圖”，需標(biāo)注結(jié)構(gòu)類型、材料分配、承重預(yù)期，并闡述設(shè)計(jì)思路（如“我們選擇拱橋結(jié)構(gòu)，因?yàn)楣叭δ軐⒑奢d分散到橋墩，用卡紙做拱圈、竹簽做橋墩，預(yù)計(jì)承重3個(gè)砝碼”）；3.方案優(yōu)化：教師以“設(shè)計(jì)師顧問”角色巡視，針對(duì)“結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性不足”“材料浪費(fèi)”等問題提出建議（如“若用吸管做梁，如何通過‘三角形加固’提升穩(wěn)定性？”）。（三）模塊三：模型制作·實(shí)踐迭代（2課時(shí)）核心任務(wù)：運(yùn)用工具完成模型搭建，在實(shí)踐中發(fā)現(xiàn)并解決問題?；顒?dòng)設(shè)計(jì)：1.工具培訓(xùn)：演示剪刀、尺子、熱熔膠槍（低年級(jí)可用膠帶替代）的安全使用方法，強(qiáng)調(diào)“測量精準(zhǔn)度”對(duì)結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性的影響；2.分組搭建：小組依據(jù)設(shè)計(jì)圖制作模型，教師重點(diǎn)指導(dǎo)“結(jié)構(gòu)拼接技巧”（如吸管梁的對(duì)接方式、拱圈的弧度固定）；3.問題解決：當(dāng)模型出現(xiàn)“承重時(shí)坍塌”“部件松動(dòng)”等問題時(shí)，引導(dǎo)學(xué)生通過“拆解—分析—調(diào)整”迭代方案（如某小組發(fā)現(xiàn)“橋墩太細(xì)導(dǎo)致傾斜”，便用兩根竹簽并聯(lián)加固，重新測試）。（四）模塊四：測試優(yōu)化·成果展示（1課時(shí)）核心任務(wù)：通過承重測試驗(yàn)證設(shè)計(jì)，反思改進(jìn)并分享成果。活動(dòng)設(shè)計(jì)：1.承重測試：用砝碼（或書本）模擬荷載，記錄模型的最大承重值，對(duì)比設(shè)計(jì)預(yù)期與實(shí)際結(jié)果；2.優(yōu)化改進(jìn)：小組討論“如何提升承重能力？”并實(shí)施改進(jìn)（如增加斜拉索、優(yōu)化橋墩間距），再次測試驗(yàn)證效果；3.成果分享：各小組以“工程發(fā)布會(huì)”形式展示模型，從“結(jié)構(gòu)創(chuàng)意”“承重表現(xiàn)”“改進(jìn)過程”三方面介紹，其他小組提問、評(píng)價(jià)，教師總結(jié)工程思維的核心要素（如“迭代優(yōu)化是工程實(shí)踐的關(guān)鍵”）。四、教學(xué)實(shí)施與支持策略（一）課時(shí)與場地安排本課程共5課時(shí)（含1課時(shí)成果展示），建議在科學(xué)實(shí)驗(yàn)室或?qū)Ｓ没顒?dòng)室開展，確保工具使用安全與材料存放便利。（二）教學(xué)方法選擇項(xiàng)目式學(xué)習(xí)（PBL）：以“橋梁搭建”為驅(qū)動(dòng)性問題，貫穿“探究—設(shè)計(jì)—制作—優(yōu)化”全過程；小組合作學(xué)習(xí)：4-5人一組，明確“設(shè)計(jì)師”“工程師”“記錄員”“發(fā)言人”角色，培養(yǎng)協(xié)作能力；問題導(dǎo)向教學(xué)：通過“為什么拱橋比梁橋承重強(qiáng)？”“如何用吸管模擬斜拉索？”等問題，引導(dǎo)學(xué)生深度思考。（三）教學(xué)資源準(zhǔn)備材料工具：吸管、竹簽、卡紙、膠帶、剪刀、尺子、砝碼（或替代物）、熱熔膠槍（低年級(jí)可用固體膠）；數(shù)字化資源：橋梁結(jié)構(gòu)動(dòng)畫、工程事故案例視頻（如“橋梁坍塌的原因分析”）、設(shè)計(jì)圖模板（電子/紙質(zhì)）。五、教學(xué)評(píng)價(jià)體系（一）評(píng)價(jià)維度與方式評(píng)價(jià)維度評(píng)價(jià)方式具體指標(biāo)-------------------------------------------------------------------------------------------------------------------知識(shí)掌握過程觀察+成果分析能準(zhǔn)確描述橋梁結(jié)構(gòu)類型，解釋“結(jié)構(gòu)—承重”的關(guān)聯(lián)；設(shè)計(jì)圖標(biāo)注清晰、原理合理實(shí)踐能力操作記錄+測試數(shù)據(jù)工具使用規(guī)范，模型制作完整；承重測試數(shù)據(jù)真實(shí)，改進(jìn)方案有效團(tuán)隊(duì)協(xié)作小組互評(píng)+教師觀察角色分工明確，溝通積極；能傾聽建議，共同解決問題創(chuàng)新創(chuàng)意成果展示+反思報(bào)告模型結(jié)構(gòu)有創(chuàng)新（如混合橋型），改進(jìn)過程體現(xiàn)“試錯(cuò)—優(yōu)化”思維（二）評(píng)價(jià)工具示例學(xué)生自評(píng)表：“我在設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)的創(chuàng)意點(diǎn)是______，制作中遇到的最大挑戰(zhàn)是______，通過______解決了問題?！毙〗M互評(píng)表：“某小組的模型最吸引我的地方是______，建議他們可以______進(jìn)一步優(yōu)化?！绷?、教學(xué)反思與優(yōu)化方向（一）實(shí)施中的問題與解決1.材料限制導(dǎo)致創(chuàng)意不足：部分學(xué)生希望嘗試3D打印筆、樂高積木等材料，后續(xù)可提供“基礎(chǔ)材料包+拓展材料自選區(qū)”，滿足個(gè)性化需求；2.時(shí)間管理難度大：模型制作環(huán)節(jié)易超時(shí)，需提前規(guī)劃“關(guān)鍵時(shí)間節(jié)點(diǎn)”（如“設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)15分鐘倒計(jì)時(shí)”），并簡化部分非核心操作（如低年級(jí)可用預(yù)裁材料）。（二）課程拓展建議跨學(xué)科延伸：結(jié)合數(shù)學(xué)“比例縮放”知識(shí)，設(shè)計(jì)“迷你橋梁模型”；結(jié)合藝術(shù)“結(jié)構(gòu)美學(xué)”，開展“橋梁創(chuàng)意涂裝”活動(dòng)；結(jié)語“小小工程師”實(shí)踐課程的核心價(jià)值，在于讓兒童以“工程師”的身份親歷問題解決的全過程——從知識(shí)探究到創(chuàng)意設(shè)計(jì)，從動(dòng)手實(shí)踐到反思優(yōu)化，每一個(gè)環(huán)節(jié)都是工程思維與創(chuàng)新精神的生長點(diǎn)。本案例以“橋梁搭建”為載體，為小學(xué)