5.2《设计》（教学设计）-2025-2026学年科学六年级下册大象版

六年级下册科学第五单元《科技制作大比拼》 第2课《设计》教学设计 一、设计依据 本设计严格遵循《义务教育科学课程标准（2022年版）》要求，聚焦科学观念、科学思维、探究实践、态度责任四大核心素养： 1.立足“技术与工程”领域，引导学生经历工程设计的完整流程，理解设计方案需兼顾结构合理性、材料适配性与功能可行性； 2.突出探究式学习，通过讨论、实验、方案设计、绘图、反思优化等活动，培养学生工程思维、实验探究与方案优化的能力； 3.渗透工程实践与问题解决教育，引导学生树立“基于科学原理、结合实际条件、持续优化改进”的工程设计理念，形成严谨务实的科学态度。 二、教材分析 本课是大象版六年级下册第五单元《科技制作大比拼》的第二课时，承接上一课《创意》，聚焦“设计”环节，串联“讨论—实验—设计—表达交流—反思”五大环节，以电动补给舰的设计为典型案例，引导学生学习工程设计的基本方法：先讨论结构、材料、动力等关键问题，再通过实验探究材料的漂浮性，接着小组合作制定设计方案、绘制规范设计图，最后反思优化方案。 教材以“电动补给舰”为载体，从核心问题讨论到实验探究，再到方案设计与反思，层层递进，完整呈现了工程设计的流程，帮助学生理解设计方案的核心要素，掌握设计与优化的基本方法，为后续的制作与调试奠定了坚实基础。 三、学情分析 六年级学生已具备一定的科学知识储备（如浮力、电路、材料特性等）和动手能力，对科技制作充满兴趣，也能提出初步的创意，但缺乏系统的工程设计思维，容易忽略材料适配性、结构合理性、功能可行性等关键问题；同时，他们已掌握基本的实验方法和小组合作方法，但在方案设计、规范绘图、反思优化方面仍需教师引导。 此外，学生的设计容易停留在“想法层面”，缺乏可落地的细节规划，也不习惯对方案进行反思优化，需要通过讨论、实验、绘图、反思等环节，引导他们形成严谨的工程设计思维，学会用科学的方法完善设计方案。 四、教学目标 1.科学观念：知道工程设计需要明确结构、材料、动力等核心要素，了解材料的漂浮性等特性对作品功能的影响，理解设计方案需基于科学原理和实际条件。 2.科学思维：能通过讨论、实验，分析不同材料和结构的漂浮性能；能结合讨论和实验结果，制定完整的科技制作设计方案，并用规范的设计图呈现；能从可行性、合理性、环保性等方面反思优化设计方案。 3.探究实践：能小组合作开展材料漂浮性实验，探究适合制作船体的材料和结构；能结合实验结果，讨论并制定电动补给舰的设计方案，绘制规范的设计图；能通过反思优化完善设计方案。 4.态度责任：感受工程设计的严谨性，树立基于科学原理、结合实际条件进行设计的意识；乐于合作交流，能虚心听取他人意见，主动优化自己的方案，形成严谨务实、勇于改进的科学态度。 五、教学重难点 教学重点：制定完整的科技制作设计方案，明确作品的结构、材料、动力等要素；通过实验探究材料的漂浮性，选择合适的制作材料。 教学难点：绘制规范的设计图，从多维度反思优化设计方案，形成可落地、可执行的工程设计。 六、教学准备 1.教师准备：多媒体课件（包含工程设计流程、电动补给舰案例、材料漂浮性实验指导、设计图模板）、材料漂浮性实验器材（水盆、泡沫、纸板、木板、空矿泉水瓶、锡纸、胶带等）、设计方案模板、设计图纸、板书贴纸。 2.学生准备：上节课填写的科技制作创意表、铅笔、尺子、橡皮等绘图工具。 七、教学过程 （一）情境导入，明确任务（5分钟） 师：同学们，上课！ 生：老师好！ 师：请坐。上节课，我们一起为科技制作大比拼提出了创意，还通过小组评价选出了参赛作品。今天，我们就要把创意变成可以落地的设计方案，开启工程设计的第二步——《设计》。（板书课题：设计） 师：请大家看课本第52页的开头，把我们的创意转换为实物，需要有完善的设计方案，包括哪些内容呢？ 生1：包括补给舰的基本结构和尺寸、选用的材料等，还要绘制出规范的设计图。 师：读得非常好！简单来说，设计方案就是我们制作作品的“施工图”，要写清楚我们的作品由哪些部分组成、每个部分用什么材料、怎么制作，还要画出来，这样我们才能照着方案动手制作。今天，我们就以课本上的“电动补给舰”为例，学习如何设计一份完整的科技制作方案。 （二）讨论核心问题，梳理设计要素（10分钟） 师：首先，我们来进行“讨论”环节。请大家看课本上的对话，和小组同学说一说：设计电动补给舰，我们需要解决哪些关键问题？给大家5分钟时间，小组内交流讨论。 （学生小组交流，教师巡视倾听） 师：时间到！哪个小组先来分享？ 组1代表：我们小组觉得，首先要确定补给舰的基本结构，包括船体系统、动力系统、控制系统等，还要考虑船体做成单体还是双体的。 师：没错，结构是设计的基础！大家想一想，单体船和双体船各有什么优缺点？ 生1：单体船制作简单，但是稳定性差一点；双体船稳定性好，承重力也大，还有更大的甲板和舱室，但是制作复杂一点。 师：说得非常对！还有吗？ 组2代表：我们觉得动力系统很重要，动力系统分为风扇式螺旋桨、水下螺旋桨以及风力帆等，我们要选哪种动力系统跑得更快。 师：动力系统决定了船能不能行驶，选哪种动力系统，还要考虑什么？ 生2：还要考虑我们的小电机能不能带动，材料好不好找，制作难度大不大。 师：非常好！还有吗？ 组3代表：我们觉得船体的材料很重要，船体要用轻而且结实的材料，我们要选什么材料好呢？ 师：材料的选择直接影响船的漂浮性和稳定性，大家想一想，什么样的材料适合做船体？ 生3：要轻的、能浮在水面上的，比如泡沫、塑料瓶、木板，还要结实，不容易坏。 师：没错！还有同学提到了控制系统，大家想一想，控制系统是用来做什么的？ 生4：控制系统可以掌握船行驶的方向，比如舵、方向控制装置。 师：说得非常对！除了这些，我们还要考虑什么？ 生5：还要考虑补给舰的载货空间，也就是仓储系统，能装多少物资。 师：太棒了！现在，我们一起来梳理一下，设计电动补给舰的核心要素有哪些： 师：1. 结构：船体（单体/双体）、动力系统、控制系统、仓储系统；2. 材料：船体材料、动力系统材料、固定材料；3. 动力：动力系统类型（风扇式/水下螺旋桨/风力帆）；4. 尺寸：船体大小、各部分的尺寸。 师：这些要素，就是我们设计方案的核心内容。接下来，我们就通过实验，来探究不同材料的漂浮性能，为船体材料的选择提供依据。 （三）实验探究：材料的漂浮性（12分钟） 师：请大家看课本第52页的“实验”环节，我们要设计实验，观察研究各种材料或结构的漂浮性能，选择适合制作船体的材料和结构。首先，我们一起来明确实验的目的、材料和步骤。 师：实验目的是什么？ 生（齐答）：观察不同材料和结构的漂浮性能，选择适合制作船体的材料和结构。 师：实验材料有哪些？请大家看左侧的“材料超市”，我们有泡沫、纸板、木板、空矿泉水瓶、木条、锡纸、胶带、皮筋、绳子、布、胶枪等。 师：接下来，我们来制定实验步骤：1. 分别测试不同材料的漂浮性能，比如把泡沫、纸板、木板、空矿泉水瓶放在水面上，观察它们能不能浮起来，稳定性怎么样；2. 测试不同结构的漂浮性能，比如用木条做骨架外面包锡纸、用两个塑料瓶做双体船，观察它们的漂浮情况；3. 记录实验结果，分析哪种材料和结构更适合做船体。 师：实验的时候，大家要注意什么？ 生1：要轻拿轻放材料，不要把水溅出来； 生2：要认真观察，做好记录，比如哪种材料浮得稳，哪种材料容易沉下去； 生3：实验结束后要把材料擦干，整理好实验器材。 师：没错！现在，请大家以小组为单位，开始实验探究，给大家8分钟时间。 （学生小组实验，教师巡视指导，引导学生观察材料的漂浮性、稳定性，记录实验结果） 师：时间到！哪个小组来分享你们的实验结果？ 组1代表：我们测试了泡沫、纸板、木板、空矿泉水瓶。泡沫很轻，浮得很稳，但是容易坏；纸板一开始能浮起来，湿了之后就沉下去了；木板能浮起来，但是有点重；空矿泉水瓶浮得很稳，而且不怕水，也很结实，我们觉得空矿泉水瓶最适合做船体。 组2代表：我们测试了不同的结构，用两个塑料瓶做的双体船，比单个塑料瓶更稳，承重力也更大；用木条做骨架外面包锡纸的结构，也能浮起来，但是锡纸容易破，我们觉得还是双体塑料瓶船更好。 师：大家的实验做得非常认真！根据我们的实验结果，大家觉得哪种材料和结构最适合做船体？ 生（齐答）：空矿泉水瓶做的双体船！ 师：没错，空矿泉水瓶不怕水、重量轻、稳定性好，双体结构还能增加承重力和稳定性，是非常合适的材料和结构。接下来，我们就结合刚才的讨论和实验结果，来制定我们的设计方案。 （四）小组合作，制定设计方案（10分钟） 师：请大家看课本第53页的“设计”环节，我们要小组合作讨论电动补给舰的设计方案。现在，请大家以小组为单位，结合我们刚才梳理的设计要素和实验结果，制定你们的电动补给舰设计方案，给大家6分钟时间。 （学生小组讨论，制定设计方案，教师巡视指导，帮助有困难的小组完善方案） 师：时间到！哪个小组来分享你们的设计方案？ 组1代表：我们小组的电动补给舰设计方案：船体用两个350毫升的塑料瓶做双体船，用胶带捆绑固定，稳定性好，承重力大；动力系统用风扇式螺旋桨，用小电机驱动，材料容易找，制作简单；控制系统用一个小舵，控制船的方向；仓储系统在两个瓶子中间，用胶带固定一个盒子，用来装物资；尺寸是瓶子长15厘米，宽8厘米，整体长20厘米，宽10厘米。 师：这个方案非常完整！大家觉得这个方案有没有需要改进的地方？ 生1：动力系统用风扇式螺旋桨，在有风的地方会不会受影响？ 组1代表：我们打算在室内的水盆里测试，影响不大，而且风扇式螺旋桨制作更简单，我们更容易操作。 师：考虑得很周到！还有哪个小组分享？ 组2代表：我们小组的方案：船体用泡沫板做单体船，切割成船的形状，外面包一层锡纸防水；动力系统用水下螺旋桨，动力更大；控制系统用电机的正反转控制方向；仓储系统在船中间挖一个凹槽，用来装物资；尺寸是长25厘米，宽10厘米。 师：这个方案也很有想法！大家觉得有什么问题吗？ 生2：泡沫板包锡纸会不会容易掉？ 组2代表：我们打算用胶带把锡纸固定牢，防止脱落。 师：好的，接下来，请大家根据小组讨论的结果，绘制出尽量规范的设计图。请大家看课本上的设计图，设计图上要标清楚各个部分的名称、尺寸和材料，比如350毫升塑料瓶、胶带捆绑、4个载物舱、电池盒、电动机、风扇式螺旋桨。 师：现在，请大家开始绘制设计图，给大家5分钟时间，用铅笔和尺子，把你们的设计方案画出来，标清楚各个部分的名称和尺寸。 （学生绘制设计图，教师巡视指导，帮助学生规范绘图） （五）表达交流，展示设计方案（5分钟） 师：时间到！现在，请每个小组推选一名代表，向全班展示你们的设计图，介绍你们的设计方案。 组1代表：这是我们小组的设计图，船体用两个350毫升的塑料瓶做双体船，用胶带捆绑固定；中间有4个载物舱，用来装物资；动力系统用电池盒给小电机供电，电机带动风扇式螺旋桨转动，推动船前进；尺寸是瓶子长15厘米，宽8厘米，整体长20厘米，宽10厘米。我们觉得这个方案材料容易找，制作简单，稳定性好，承重力也大。 师：介绍得非常清晰！设计图也很规范，标清楚了各个部分的名称。其他同学有什么疑问或者建议吗？ 生1：电机的位置放在哪里？会不会进水？ 组1代表：我们打算把电机固定在两个瓶子中间的支架上，风扇式螺旋桨在船的尾部上方，不会碰到水，所以不会进水。 师：考虑得很周到！还有哪个小组展示？ 组2代表：这是我们小组的设计图，船体用泡沫板做的单体船，长25厘米，宽10厘米，外面包了锡纸防水；中间有一个载物舱，用来装物资；动力系统用小电机带动水下螺旋桨，装在船的尾部下方；控制系统用一个小舵，装在船的尾部，控制方向。我们觉得这个方案的动力更大，船能跑得更快。 师：设计得非常详细！大家有什么建议吗？ 生2：水下螺旋桨会不会容易缠到水里的东西？ 组2代表：我们打算在干净的水盆里测试，而且会给螺旋桨加一个保护罩，防止缠到东西。 师：考虑得很全面！大家的设计方案都非常棒，接下来，我们就要对方案进行反思和优化。 （六）反思优化，完善设计方案（3分钟） 师：请大家看课本第53页的“反思”环节，我们要从哪些方面评估我们的设计方案？ 生（齐答）：从设计方案是否具有可行性、电动补给舰的结构是否合理、材料的选择是否经济环保等角度评估。 师：没错，现在，请大家结合刚才的交流和建议，反思一下你们的设计方案，有没有需要调整、修改和完善的地方，给大家2分钟时间，小组内讨论修改。 （学生小组讨论，修改完善设计方案） 师：哪个小组来说说，你们修改了什么地方？ 组1代表：我们之前的设计里，电池盒没有固定，现在我们打算用胶带把电池盒固定在两个瓶子中间的支架上，防止滑动；还打算在风扇式螺旋桨外面加一个保护罩，防止打到东西。 组2代表：我们之前的泡沫板船体没有做防水，现在打算用防水胶带再缠一层，防止水渗进去把泡沫弄湿；还打算把载物舱做得大一点，能装更多的物资。 师：非常好！大家都能虚心接受建议，主动完善自己的设计方案。现在，我们的设计方案已经非常完善了，下节课，我们就要根据设计方案，开始动手制作我们的电动补给舰。 （七）全课小结（2分钟） 师：同学们，今天这节课，我们一起学习了如何设计科技制作方案，讨论了电动补给舰的结构、材料、动力等核心问题，通过实验探究了材料的漂浮性，制定了设计方案，绘制了设计图，还对方案进行了反思和优化。谁来说一说，这节课你最大的收获是什么？ 生1：我知道了设计科技作品要先考虑结构、材料、动力这些问题，还要通过实验选合适的材料。 生2：我学会了制定设计方案，还会画规范的设计图，把作品的各个部分标清楚。 生3：我知道了设计方案不是一成不变的，要通过反思和建议，不断修改完善。 师：大家的收获都非常丰富！工程设计是一个不断讨论、实验、设计、反思、优化的过程，一份好的设计方案，是制作成功的关键。希望大家都能认真完善自己的设计方案，为下节课的制作做好准备。 （八）布置作业（1分钟） 师：课后，请大家根据完善后的设计方案，准备制作电动补给舰需要的材料，比如塑料瓶、电机、胶带、电池盒等，注意安全，有困难可以和老师、家长或者小组同学交流。 八、板书设计 设计 设计要素 结构：船体（单体/双体）、动力、控制、仓储 材料：轻、结实、防水（塑料瓶/泡沫/木板） 动力：风扇式/水下螺旋桨/风力帆 尺寸：各部分大小、整体尺寸 实验探究：材料漂浮性 塑料瓶：轻、防水、稳 泡沫：轻、易损 纸板：易吸水下沉 双体结构：更稳、承重更大 设计方案 方案→绘图→反思→优化 九、教学反思 本课以“工程设计”为主线，通过“讨论核心问题—实验探究材料—制定设计方案—绘制设计图—反思优化”的环节设计，引导学生完整经历工程设计的流程，较好地达成了教学目标。教学过程中，注重培养学生的工程思维、实验探究和方案优化能力，体现了技术与工程领域的探究性与核心素养的培养要求。 亮点在于：1. 以电动补给舰为载体，完整呈现了工程设计的流程，帮助学生建立了“设计要素—实验验证—方案制定—反思优化”的系统认知；2. 材料漂浮性实验环节，让学生通过亲身体验，选择合适的材料，为后续制作奠定了实践基础；3. 反思优化环节，引导学生多维度评估方案，培养了严谨务实的科学态度。 不足与改进方向：部分学生的设计图仍不够规范，后续可以增加设计图绘制的示范和指导，帮助学生掌握规范绘图的方法；对不同动力系统的对比探究可以更深入，比如增加不同动力系统的速度测试实验，帮助学生更科学地选择动力方案。 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $