六年級(jí)科學(xué)小工程師主題課程課程背景與價(jià)值定位在義務(wù)教育科學(xué)課程改革的浪潮中，科學(xué)小工程師主題課程以“做中學(xué)”“用中學(xué)”為核心理念，緊扣《義務(wù)教育科學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)（2022年版）》中“技術(shù)與工程”領(lǐng)域的要求，針對(duì)六年級(jí)學(xué)生的認(rèn)知特點(diǎn)（從具象思維向抽象思維過(guò)渡，具備初步合作與問(wèn)題解決能力），將科學(xué)探究與工程實(shí)踐深度融合。課程旨在打破“知識(shí)灌輸”的傳統(tǒng)模式，通過(guò)真實(shí)情境中的工程挑戰(zhàn)，培養(yǎng)學(xué)生的系統(tǒng)思維、創(chuàng)新能力與社會(huì)責(zé)任感，為其未來(lái)參與科技實(shí)踐奠定基礎(chǔ)。課程目標(biāo)體系知識(shí)與技能目標(biāo)理解工程設(shè)計(jì)的核心邏輯：掌握“明確問(wèn)題—構(gòu)思方案—制作模型—測(cè)試優(yōu)化”的工程流程，能結(jié)合科學(xué)原理（如結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性、材料特性、能量轉(zhuǎn)化等）分析設(shè)計(jì)合理性。掌握基礎(chǔ)工程工具與技術(shù)：學(xué)會(huì)使用測(cè)量工具（刻度尺、測(cè)力計(jì)）、簡(jiǎn)易加工工具（剪刀、膠水、3D打印筆），并能運(yùn)用CAD簡(jiǎn)化軟件繪制設(shè)計(jì)草圖。過(guò)程與方法目標(biāo)經(jīng)歷項(xiàng)目式學(xué)習(xí)周期：在“橋梁承重優(yōu)化”“校園垃圾分類系統(tǒng)設(shè)計(jì)”等項(xiàng)目中，發(fā)展調(diào)研分析、方案論證、迭代改進(jìn)的實(shí)踐能力。提升跨學(xué)科整合能力：結(jié)合數(shù)學(xué)（比例、數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)）、美術(shù)（結(jié)構(gòu)美學(xué)設(shè)計(jì)）、信息技術(shù)（模型數(shù)字化呈現(xiàn)）等學(xué)科知識(shí)解決工程問(wèn)題。情感態(tài)度與價(jià)值觀目標(biāo)培養(yǎng)工程倫理意識(shí)：關(guān)注設(shè)計(jì)對(duì)環(huán)境、社會(huì)的影響（如材料的可持續(xù)性、方案的普惠性），形成“技術(shù)服務(wù)生活”的責(zé)任認(rèn)知。塑造團(tuán)隊(duì)協(xié)作精神：在小組項(xiàng)目中學(xué)會(huì)角色分工、有效溝通，正視設(shè)計(jì)失敗并從反饋中迭代優(yōu)化。課程內(nèi)容模塊設(shè)計(jì)模塊一：生活中的工程問(wèn)題（2周）主題情境：從“校園設(shè)施優(yōu)化”切入，引導(dǎo)學(xué)生觀察教學(xué)樓樓梯扶手防滑性、圖書(shū)館書(shū)架取書(shū)便利性等問(wèn)題，提出可探究的工程挑戰(zhàn)。核心活動(dòng)：?jiǎn)栴}調(diào)研：分組訪談師生，用“5W2H”法（Why/What/Where/When/Who/How/Howmuch）分析需求，形成《問(wèn)題調(diào)研報(bào)告》。迷你方案設(shè)計(jì)：以“教室儲(chǔ)物柜改造”為例，用思維導(dǎo)圖梳理“空間利用、安全防護(hù)、美觀性”等設(shè)計(jì)維度，繪制草圖并標(biāo)注科學(xué)原理（如三角形結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性）。模塊二：簡(jiǎn)易機(jī)械與結(jié)構(gòu)探究（4周）知識(shí)錨點(diǎn)：杠桿、滑輪、桁架結(jié)構(gòu)的工作原理。實(shí)踐項(xiàng)目：“承重橋梁模型設(shè)計(jì)”材料探索：測(cè)試吸管、竹簽、卡紙等材料的強(qiáng)度（用測(cè)力計(jì)測(cè)量抗彎曲能力），記錄“材料厚度—承重?cái)?shù)據(jù)”的關(guān)系，形成《材料特性分析報(bào)告》。結(jié)構(gòu)優(yōu)化：通過(guò)“紙橋承重”實(shí)驗(yàn)，對(duì)比“平板橋—拱橋—桁架橋”的承重差異，結(jié)合力學(xué)原理（如分散應(yīng)力、減小形變）調(diào)整設(shè)計(jì)，最終用竹簽和熱熔膠制作1:20比例的橋梁模型，模擬卡車（砝碼）通行測(cè)試。模塊三：環(huán)境工程實(shí)踐（4周）真實(shí)議題：“校園雨水管理系統(tǒng)設(shè)計(jì)”生態(tài)調(diào)研：觀察校園積水點(diǎn)，測(cè)量降雨量（用自制雨量器），分析“硬化路面—雨水徑流”的關(guān)聯(lián)，結(jié)合“水循環(huán)”“植物保水”等科學(xué)概念，提出“雨水花園+滲透池”的設(shè)計(jì)思路。模型構(gòu)建：用沙盤(pán)模擬校園地形，以苔蘚、鵝卵石、透水磚等材料搭建微型雨水花園，測(cè)試“降雨（噴壺模擬）—徑流收集—土壤滲透”的效果，根據(jù)數(shù)據(jù)調(diào)整植物種類與地形坡度。教學(xué)實(shí)施策略雙師協(xié)同與工具支持科學(xué)教師負(fù)責(zé)原理講解（如結(jié)構(gòu)力學(xué)、材料科學(xué)），工程技術(shù)教師指導(dǎo)工具操作（如3D建模、電路焊接），避免“原理空泛化”或“操作經(jīng)驗(yàn)化”。引入“工程工具包”：包含刻度尺、測(cè)力計(jì)、3D打印筆、Arduino入門(mén)套件等，降低技術(shù)實(shí)踐門(mén)檻（如用3D打印筆快速制作齒輪模型，直觀理解機(jī)械傳動(dòng)）。差異化任務(wù)設(shè)計(jì)針對(duì)學(xué)生能力分層，設(shè)置“基礎(chǔ)版—進(jìn)階版—挑戰(zhàn)版”任務(wù)：基礎(chǔ)版：完成“指定結(jié)構(gòu)的橋梁模型”，掌握測(cè)量與組裝規(guī)范；進(jìn)階版：自主選擇材料，優(yōu)化橋梁承重結(jié)構(gòu)；挑戰(zhàn)版：結(jié)合傳感器（如壓力傳感器）設(shè)計(jì)“智能橋梁”，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)承重?cái)?shù)據(jù)。邀請(qǐng)社區(qū)工程師進(jìn)校園：分享城市排水系統(tǒng)、建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的案例，引導(dǎo)學(xué)生思考“校園方案如何遷移到社區(qū)問(wèn)題”（如小區(qū)雨水管理）。開(kāi)展“工程提案大賽”：將優(yōu)秀設(shè)計(jì)（如“智能垃圾分類箱”）整理成提案，提交給學(xué)校后勤部門(mén)或社區(qū)居委會(huì)，推動(dòng)方案落地。多元評(píng)價(jià)體系過(guò)程性評(píng)價(jià)（占比60%）設(shè)計(jì)日志：記錄“問(wèn)題發(fā)現(xiàn)—方案迭代—反思改進(jìn)”的全過(guò)程，重點(diǎn)評(píng)價(jià)“科學(xué)原理應(yīng)用的合理性”“失敗后的調(diào)整策略”。小組觀察表：從“角色參與度”“溝通有效性”“技術(shù)支持貢獻(xiàn)”三個(gè)維度，由教師、同伴雙向評(píng)價(jià)。成果性評(píng)價(jià)（占比40%）模型展示與答辯：學(xué)生需說(shuō)明“設(shè)計(jì)目標(biāo)—科學(xué)原理—?jiǎng)?chuàng)新點(diǎn)—改進(jìn)方向”，評(píng)委（教師、工程師、家長(zhǎng)代表）從“功能性、創(chuàng)新性、生態(tài)性”三方面評(píng)分。社會(huì)影響力評(píng)估：如“雨水花園方案”是否被學(xué)校采納，或“垃圾分類箱設(shè)計(jì)”是否在社區(qū)試點(diǎn)，評(píng)價(jià)“工程實(shí)踐的現(xiàn)實(shí)價(jià)值”。實(shí)踐案例：“校園雨水花園”項(xiàng)目紀(jì)實(shí)問(wèn)題提出：六年級(jí)（3）班學(xué)生發(fā)現(xiàn)，每到雨季，教學(xué)樓前廣場(chǎng)會(huì)出現(xiàn)大面積積水，師生通行不便。通過(guò)調(diào)研（訪談后勤人員、測(cè)量積水深度），確定“設(shè)計(jì)雨水管理系統(tǒng)”的工程挑戰(zhàn)。方案迭代：第一版：僅用鵝卵石鋪設(shè)“滲透帶”，但測(cè)試發(fā)現(xiàn)滲透速度慢（土壤黏重）。優(yōu)化后：結(jié)合科學(xué)課“植物蒸騰作用”知識(shí)，在滲透帶中種植苔蘚、佛甲草（保水植物），并調(diào)整地形坡度（數(shù)學(xué)比例計(jì)算），形成“植物滯留+滲透池”的復(fù)合系統(tǒng)。成果與反思：模型經(jīng)“噴壺模擬降雨”測(cè)試，積水時(shí)間從15分鐘縮短至5分鐘。學(xué)生在答辯中反思：“最初忽略了土壤類型對(duì)滲透的影響，通過(guò)對(duì)比沙質(zhì)土、黏質(zhì)土的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)（科學(xué)探究），才找到最優(yōu)方案?！痹撛O(shè)計(jì)被納入學(xué)校“綠色校園改造”計(jì)劃，學(xué)生體會(huì)到“工程設(shè)計(jì)不僅是技術(shù)，更是對(duì)真實(shí)問(wèn)題的系統(tǒng)回應(yīng)”。課程反思與展望資源拓展：與高校實(shí)驗(yàn)室、科技企業(yè)合作，引入更專業(yè)的測(cè)試設(shè)備（如