第五单元《大自然里的老师》单元整体设计-2024-2025学年科学五年级下册大象版

单元基本信息

单元主题

大自然里的老师

课标要求

一、核心概念

技术、工程与社会；工程设计与物化

二、学习内容

12.1技术与工程创造了人造物，技术的核心是发明，工程的核心是建造。

①知道技术包括方法、程序和产品等；知道发明的常用方法，举例说出一些典型的发明，知道发明会用到一些科学原理，很多发明可以在自然界找到原型。

13.2工程的关键是设计

②利用示意图、影像、文字或实物等多种方式，阐明自己的创意，初步认识设计方案中各影响因素间的关系。

③基于有说服力的论证，认同或质疑某些设计方案，并初步判断其可行性和合理性。

④利用工具制作简单的实物模型，根据实际反馈结果进行改进并展示。

三、学业要求

1.能尝试应用所学科学原理设计并制作简单的装置。

2.能以事实为依据做出判断。

3.能基于所学科学知识，应用创造性思维的基本方法提出多种设计方案，基于批判性思维评价并优化设计方案。

4.能制作实物模型，并基于证据改进实物模型的设计和制作。

5.乐于尝试多种设计方案，初步具有质疑、创新的态度；知道技术与工程需要实事求是，能如实记录相关信息和正确对待作品的缺陷。

单元课时设计

5课时

一、单元学习主题分析（体现学习主题的育人价值）

主题名称

大自然里的老师

单元设计意图

1.本单元主题

《大自然里的老师》是五年级下册的综合探究单元，属于技术与工程领域。本单元围绕‌仿生学‌展开，以“自然界的生物启发人类科技创造”为主线，引导学生观察和分析动植物的结构与功能，理解其背后的科学原理，并探索人类如何借鉴这些自然智慧解决实际问题，体现“大自然即老师”的核心思想。

2.本单元分析

本单元隶属大象版小学科学五年级下册，属于技术工程专题，以“空投包”的制作任务为单元引线，串联《苍耳的启示》《鸟和飞机》《空投包的仿生原型》《防震原理研究》《我们的空投包》五部分内容。从小学学段“技术、工程与社会”课程学习来看，在一、二年级学生已能区分人造物与自然物，知道简单产品结构与功能；三四年级了解人造材料与天然材料区别，知晓中国古代典型技术与工程案例。本单元在此基础上，引领学生了解发明与自然界的联系，体会仿生学原理，经历利用仿生学发明创造的过程，为后续深入理解技术与工程对社会发展的作用奠定基础。

3.本单元对《课程标准》的落实

（1）本单元通过一系列动手、动脑科学实践活动，落实《课程标准》高年段的课程目标。

（2）本单元学习内容是基于落实《课程标准》中课程内容高年段要求。

4.熟悉整套教材内容，明确该单元在整套教材中与其他单元的关系和作用。

5.本单元次级主题的构成及逻辑关系

本单元以“仿生学”为核心，通过5课时构建了“现象观察—原理剖析—实践迁移”的渐进式学习逻辑：

‌《苍耳的启示》‌与‌《鸟和飞机》‌为‌基础认知层‌，从植物（如苍耳钩刺启发尼龙搭扣）和动物（鸟翼结构与飞机设计）两个维度呈现经典仿生案例，帮助学生建立“自然现象→科学原理→技术发明”的关联性思维；

‌《空投包的仿生原型》‌与‌《防震原理研究》‌为‌专题探究层‌，前者聚焦具体仿生对象在空投包设计中的应用，后者深入分析生物或自然现象中的科学原理，为实践奠定理论和技术基础；

‌《我们的空投包》‌为‌综合实践层‌，整合前四课知识，通过设计仿生空投包，完成“问题分析—原理提炼—创新应用”的完整探究闭环。

‌从单一案例的模仿到复杂问题的系统解决，从知识输入到创造性输出，层层递进，体现“观察自然→理解科学→服务生活”的单元主旨，强化科学思维与工程实践能力的融合。

主题学情分析

在生活经验方面，大部分学生对于生活中的仿生现象并不陌生，约68%的学生能够距离说出生活中集中仿生物品，如飞机、潜水艇等，但当要求深入阐述仿生原理时，他们往往感到困难，暴露出学生对知识的理解仅停留在表面，缺乏深度探究。例如在提到飞机时，学生知道飞机的外形与鸟相似，却不清楚飞机机翼上凸下平的结构模仿鸟类户型翅膀背

后的空气动力学原理。

从知识储备来看，本单元内容要求学生不仅要观察事物表象，更要深入探究事物本质和内在联系，如理解生物的形态、功能、结构特征与人类发明创造之间的关联，这对学生的逻辑思维和知识迁移运用能力提出了较高要求。

开放性学习环境

1.指导性预习：阅读+问题+检测；

2.大单元大概念大任务课堂学习：问题+探究+讲述+整合+实战；

3.现代教育新技术：PPTX+微视频+网络+师生互助

二、单元学习目标设计（基于标准、分析教材、结合学情，体现素养导向）

单元学习目标

科学观念：知道许多发明可在自然界找到原型，理解仿生学概念；认识生物形态、结构、功能与发明创造的联系；理解常见仿生物品（如尼龙搭扣、飞机等）的结构对其功能的影响。

科学思维：通过观察、比较、分析等方法，探究仿生学原理；能给予证据进行推理，构建仿生学相关概念；运用创造行思维，尝试设计仿生产品‌。‌

探究实践：能运用多种观察方法，研究生物结构特点；经历仿生物品（如尼龙搭扣、机翼模型、空投包等）的设计与制作过程；学会实验探究，验证仿生学原理‌‌。

态度责任：对仿生学保持好奇心和探究兴趣，培养用于创新的科学态度；在小组合作中，积极参与交流讨论，培养团队协作精神；认识到技术发明对社会发展的重要性，树立正确的科技价值观。

三、学习活动/任务设计（指向学习目标，强调学生的活动与体验）

第1课时

任务1

名称：导入、观察和阅读

播放视频《苍耳子》

阅读乔治·德·梅斯特拉尔的故事，提问：苍耳子是怎样沾到动物皮毛上的呢？

出示任务：仔细观察苍耳子，尝试作出自己的解释。

阅读《尼龙搭扣的发明》。

设计意图：通过视频和故事引入，引发学生思考，苍耳子为什么会引起工程师的注意？它对工程师进行发明创造有什么帮助？通过观察苍耳子的特点，激起学生的好奇心和求知欲。再通过阅读，了解仿生学概念，帮助学生理解发明与生物原型的联系。

任务2

名称：设计制作“尼龙搭扣”模型

     利用身边的材料模仿苍耳子的结构制作尼龙搭扣模型，看一看是否能够实现粘连。