5.15《设计与制作》（教学设计）-2025-2026学年科学五年级下册人教鄂教版

五年级下册科学第五单元《制作省力装置》 第15课《设计与制作》教学设计 一、设计依据 本教学设计严格遵循《义务教育科学课程标准（2022年版）》的核心理念，以“核心素养为导向，探究实践为载体”为原则，聚焦“科学观念、科学思维、探究实践、态度责任”四大核心素养的落地。教学以“为工人设计提升重物的省力装置”为工程任务驱动，引导学生经历“调查现有机械—设计省力装置—制作模型—交流改进”的完整工程实践过程，将简单机械知识整合应用于真实问题解决中，同时渗透“工程设计需要反复迭代、优化改进”的理念，培养学生的工程思维和技术应用能力，落实“物质科学”与“技术与工程”领域的教学要求。 二、教材分析 本课是人教鄂教版小学科学五年级下册第五单元的综合实践课，是对第四单元《简单机械》（杠杆、滑轮、轮轴、斜面）知识的整合与应用。教材以“工人叔叔在楼顶上施工时，需要什么样的装置把建筑材料运上去？”为核心工程问题，通过“调查建筑机械—设计省力装置—制作模型—交流评价—了解‘人’字形铁路”的探究主线，引导学生综合运用多种简单机械原理，设计并制作提升重物的省力装置模型，体会工程设计的过程与方法，了解詹天佑“人”字形铁路的科学应用。教材设计从真实工程场景入手，层层递进，将零散的机械知识转化为系统的工程实践，同时融入科学史内容，体现了科学与技术、工程、社会的融合，符合小学生从知识应用到实践创新的认知发展规律。 三、学情分析 五年级学生已经系统学习了杠杆、滑轮、轮轴、斜面等简单机械的原理和应用，具备一定的科学知识基础，也见过起重机、升降机等建筑机械，但对这些机械的工作原理缺乏系统分析，更没有将多种机械原理整合应用于工程设计的经验。此外，该阶段学生具备初步的动手制作和小组合作能力，也乐于参与工程实践活动，但在设计方案的完整性、材料选择的合理性、模型制作的规范性上仍需引导，需要通过明确的工程任务和步骤指导，帮助他们将所学知识转化为实践成果，同时培养工程思维和创新能力。 四、教学目标 （一）科学观念目标 1. 知道建筑施工中提升重物的常用机械（起重机、升降机、脚手架斜面等）及其工作原理，了解它们如何利用简单机械省力。 2. 能综合运用杠杆、滑轮、轮轴、斜面等简单机械原理，设计并制作提升重物的省力装置模型。 3. 了解詹天佑“人”字形铁路的设计原理，知道其利用了斜面省力的特点，体会科学技术在工程中的应用。 （二）科学思维目标 1. 能基于工程任务，提出关于省力装置的设计猜想，分析现有机械的优缺点，进行方案优化。 2. 能通过绘制设计图、制作模型、测试改进的过程，体验工程设计的迭代过程，发展工程思维和创新思维。 3. 能运用简单机械原理，解释省力装置模型的工作过程，分析其省力特点，实现知识的整合应用。 （三）探究实践目标 1. 能调查并分析建筑施工中提升重物的机械，了解其特点和原理，提升观察与分析能力。 2. 能设计并绘制省力装置的设计图，明确结构、材料和工作原理，提升工程设计能力。 3. 能根据设计图选择材料，制作省力装置模型，提升动手实践与问题解决能力。 4. 能对模型进行测试、交流和改进，提升评价与优化能力。 （四）态度责任目标 1. 对工程设计和制作产生浓厚兴趣，乐于主动参与小组合作和实践活动。 2. 认识到工程设计需要严谨、细致、反复改进，培养耐心、细致的科学态度和团队合作精神。 3. 体会科学技术对工程建设的重要作用，感受我国古代和近代工程技术的成就，增强民族自豪感，树立用科学技术改善生活的意识。 五、教学重难点 教学重点 综合运用简单机械原理，设计并制作提升重物的省力装置模型，体验工程设计的完整过程。 教学难点 1. 合理整合多种简单机械原理，设计出结构合理、省力效果好的装置方案。 2. 解决模型制作过程中的实际问题，对模型进行测试和改进。 六、教学准备 教师准备 教学课件、建筑机械图片/视频、省力装置模型范例、制作材料（木棍、纸杯、线绳、滑轮、橡皮筋、胶带、剪刀等）、评价量表、板书贴。 学生准备 每组一套制作材料（木棍、纸杯、线绳、滑轮、橡皮筋、胶带、剪刀等）、设计图纸、笔。 七、教学过程 （一）情境导入，明确工程任务（5分钟） 师：同学们，上课！大家看课本第56页的图片，工人叔叔在楼顶上施工时，需要把建筑材料运上去，大家想一想，直接用手搬重物上楼会遇到什么问题？ 生：很费力，还不安全！ 师：说得非常对！所以我们需要设计一个省力装置来帮助工人叔叔提升重物。今天，我们就一起来完成这个工程任务——《制作省力装置》，运用我们学过的简单机械知识，设计并制作一个能提升重物的省力装置模型。（板书课题：制作省力装置） （二）调查分析，了解现有机械（8分钟） 师：首先，我们来调查一下，建筑工地上通常用哪些机械来提升重物？大家看课本第57页的图片，有起重机、脚手架上的斜面、施工升降机，它们分别有什么特点？ 生：起重机用滑轮组，能省力地吊起很重的东西；脚手架上的斜面，坡度小，能省力地把重物推上去；施工升降机用电机带动，能直接把人或材料运到楼上！ 师：说得非常好！我们来分析一下这些机械用到的简单机械原理：起重机用到了滑轮组，既能省力又能改变力的方向；脚手架斜面用到了斜面，坡度越小越省力；施工升降机也用到了滑轮组和杠杆的原理。这些机械都是为了让提升重物更省力、更安全。大家再想想，我们设计的装置需要满足哪些要求？ 生：要省力，要能把重物提升到高处，要安全，要结构稳定！ （三）方案设计，绘制装置图纸（12分钟） 师：接下来，我们要设计自己的省力装置。大家可以小组合作，讨论一下你们的装置打算用到哪些简单机械，怎么组合起来才能省力。比如，用滑轮组直接提升，或者用斜面和滑轮结合，或者用杠杆和滑轮结合。设计前要先画出设计图，标明装置的结构、用到的材料和工作原理。大家可以参考课本上的设计提示，别忘了在设计图上标注清楚哦！ （学生小组讨论并绘制设计图，教师巡视指导） 师：时间到！哪个小组来分享你们的设计方案？ 生：我们小组的设计是用滑轮组，一个定滑轮固定在“楼顶”，一个动滑轮挂着重物，这样既能省力又能改变力的方向，我们向下拉绳子，重物就能升上去！ 师：这个方案用到了滑轮组的原理，很合理！还有其他方案吗？ 生：我们小组的设计是斜面和滑轮结合，做一个坡度小的斜面，用滑轮把重物沿着斜面拉上去，这样既省力又能把重物运到高处！ 师：这个方案用到了斜面和滑轮两种机械，也很有创意！大家的设计都很有想法，接下来我们就按照设计图来制作模型。 （四）制作模型，动手实践搭建（15分钟） 师：现在，大家可以根据设计图选择材料，开始制作省力装置模型了。制作时要注意：第一，材料要固定牢固，结构要稳定；第二，滑轮、线绳等部件要安装到位，保证能顺利工作；第三，小组分工合作，互相帮助；第四，注意安全，剪刀等工具要正确使用。大家有什么问题可以随时问老师。 （学生小组合作制作模型，教师巡视指导，帮助解决制作中遇到的问题，如滑轮安装不牢固、线绳缠绕不顺畅、结构不稳定等） 师：大部分小组的模型都制作好了，接下来我们来测试一下模型的效果，看看能不能省力地把重物提升到高处。 （五）测试交流，评价改进模型（7分钟） 师：现在，我们来进行模型测试和交流。每个小组派代表展示你们的模型，说一说装置用到了哪些简单机械，工作原理是什么，测试效果怎么样，有什么优点和需要改进的地方。其他小组的同学可以认真倾听，提出你们的建议。 生：我们小组的滑轮组模型，测试时能把纸杯重物拉上去，但是线绳有点卡，不太顺畅，我们打算调整一下滑轮的位置，让线绳更顺滑。 师：这个改进想法很好！还有其他小组吗？ 生：我们小组的斜面模型，坡度很小，拉重物时很省力，但是斜面不够稳定，我们打算用胶带把斜面固定牢。 师：大家的模型都有各自的优点，也找到了需要改进的地方，这就是工程设计的迭代过程，不断测试、不断改进，才能让装置更完善。 （六）拓展应用，了解“人”字形铁路（3分钟） 师：最后，我们来了解一个利用斜面原理的伟大工程——詹天佑设计的“人”字形铁路。大家看课本第59页的故事，京张铁路的青龙桥附近坡度很陡，火车很难爬上去，詹天佑巧妙地设计了“人”字形铁路，通过两个车头一拉一推，解决了火车爬坡的问题。这个设计用到了我们学过的斜面原理，通过延长斜面的长度来减小坡度，让火车能省力地爬上陡坡。詹天佑的设计是中国铁路建筑史上的创举，体现了中国工程师的智慧和创造力。 （七）全课小结，梳理收获（2分钟） 师：今天这节课，我们一起完成了省力装置的设计与制作，体验了工程设计的完整过程，还了解了“人”字形铁路的故事。谁来说说，你有哪些收获？ 生：我学会了综合运用简单机械原理设计省力装置，知道了工程设计需要先画图纸，再制作，还要不断测试和改进。 生：我知道了起重机、升降机这些机械的工作原理，它们都是用简单机械来省力的。 生：我了解了詹天佑的“人”字形铁路，知道了斜面原理在工程中的应用，很佩服他的智慧！ 师：大家的收获都很丰富！简单机械是我们解决生活问题的好帮手，工程设计则让我们的想法变成现实。希望大家以后能带着今天学到的知识和方法，去解决更多生活中的问题，用科学技术创造更美好的生活。 八、板书设计 制作省力装置 1. 工程任务：设计提升重物的省力装置 2. 设计思路：综合运用杠杆、滑轮、轮轴、斜面等简单机械 滑轮组：省力+改变力的方向 斜面：坡度越小越省力 组合应用：多种机械结合，提升效果 3. 制作过程：设计图纸→选择材料→制作模型→测试改进 4. 拓展应用：詹天佑“人”字形铁路（斜面原理的工程应用） 九、教学反思 本节课以工程任务为驱动，通过“调查分析—方案设计—制作模型—测试交流”的完整过程，落实了科学核心素养的培养目标。教学中，学生通过小组合作，将所学的简单机械知识整合应用于装置设计，有效提升了工程思维和实践能力；模型测试和交流环节，让学生体验了工程设计的迭代过程，培养了评价与改进能力；“人”字形铁路的拓展内容，让学生体会了科学技术在工程中的应用，增强了民族自豪感。 但教学中也存在一些不足：部分小组的设计方案不够合理，没有充分考虑多种机械的组合应用，后续可以增加更多机械组合的案例示范，帮助学生拓展思路；个别小组在制作过程中遇到了材料不足、工具使用不熟练的问题，影响了模型制作的进度，后续可以提前准备更多材料，并增加工具使用的指导环节；在模型测试和交流时，部分学生的评价不够深入，后续可以提供评价量表，引导学生从省力效果、结构稳定性、制作工艺等方面进行全面评价。此外，课堂中对学生的生成性问题回应不够充分，后续教学中应更加关注学生的疑问，鼓励学生大胆尝试和创新，培养学生的探究精神和工程实践能力。 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $