23《机器模型大比拼（二）》（教学设计）-2025-2026学年科学五年级下册冀人版

五年级下册科学 科学擂台《机器模型》 第23课《机器模型大比拼（二）》教学设计 一、设计依据 本课依据《义务教育科学课程标准（2022年版）》“技术与工程”领域核心素养要求设计，紧扣“工程的关键是设计，工程是运用科学和技术进行设计、解决实际问题和制造产品的活动”“工程设计需要考虑可利用的条件和制约因素，并不断改进和完善”等课程内容，以“提升重物机器模型制作与测试”为核心任务，引导学生经历“选材—绘图—制作—测试—优化”的完整工程实践流程，发展动手实践能力、问题解决能力与工程思维，落实“技术与工程实践”的课程理念，培养学生的严谨求实态度与创新意识。 二、教材分析 本课是冀人版五年级下册“机器模型”单元的第23课，是单元工程实践课的核心环节，承接上一课《机器模型大比拼（一）》的设计方案，重点推进模型的制作、测试与优化，为后续展示与交流奠定基础，在单元教学中起到承上启下的关键作用。 教材内容分为三个板块： 1. 制作准备：包括“选材”与“绘图”两个环节，引导学生根据设计方案选择材料工具、绘制制作图样，明确制作的基础与依据。 2. 制作实施：以“小电梯模型”为例，分步呈现模型制作的流程，包括组装主体框架与工作部分、安装动力与控制部分、安装传动部分、美化装饰，为学生提供可参考的制作范式。 3. 测试优化：引导学生对制作完成的模型进行检测、评估与优化，根据测试结果改进模型，体现工程设计“迭代优化”的核心思想。 三、学情分析 五年级学生已具备以下学习基础： 1. 知识基础：已掌握简单机械的原理与应用，完成了机器模型的设计方案，具备开展制作实践的理论基础与方案依据。 2. 能力水平：已具备基本的动手操作能力，能使用螺丝刀、胶枪等工具，但对复杂模型的组装、工具的规范使用（如胶枪的安全操作）缺乏经验，在解决制作过程中的突发问题（如滑轮卡滞、框架松动）时能力不足。 3. 认知特点：对动手制作充满兴趣，乐于实践，但容易出现“重制作、轻测试”的问题，缺乏对模型性能的系统性评估意识，工程设计的严谨性不足。 4. 生活经验：对电梯、起重机等机器的结构有感性认识，为模型制作提供了现实参照，但对传动装置的安装、零件的精准连接缺乏实践经验，需通过分步引导与安全提示突破难点。 四、教学目标 （一）科学观念目标 1. 知道机器模型制作需要以设计方案为依据，了解选材、绘图、组装、测试的基本流程，认识工程制作的规范性与严谨性。 2. 理解简单机械在模型中的组合应用原理，明确动力、传动、工作、控制四部分的安装要点，知道模型性能测试是优化设计的重要依据。 （二）科学思维目标 1. 能根据设计方案合理选择材料与工具，分析不同材料、连接方式对模型性能的影响，发展批判性思维与优化思维。 2. 能通过测试发现模型存在的问题，结合科学原理分析问题成因，提出针对性的改进方案，发展逻辑推理与问题解决能力。 （三）探究实践目标 1. 能根据设计方案绘制机器模型的制作图样，标注关键尺寸与零件位置，提升工程绘图能力。 2. 能规范使用工具，按照流程完成机器模型的制作，解决制作过程中的常见问题（如零件松动、传动卡滞），提升动手实践能力。 3. 能对制作完成的模型进行性能测试，记录测试数据，基于测试结果优化改进模型，发展工程实践与迭代优化能力。 （四）态度责任目标 1. 感受工程制作的严谨性与创造性，体会科学知识在实践中的应用价值，激发对技术与工程的探究兴趣。 2. 在小组合作制作中，乐于分工协作、互帮互助，培养团队协作精神与安全规范意识。 3. 树立“绿色制作、规范操作、精益求精”的工程理念，关注制作过程的环保性与安全性，增强社会责任感。 五、教学重难点 教学重点 1. 按照设计方案完成机器模型的选材、绘图与组装制作，规范使用工具，保障模型的基本功能。 2. 对制作完成的模型进行性能测试，发现问题并提出改进方案。 教学难点 1. 精准安装传动装置（滑轮、轮轴、细线），保障模型的省力效果与顺畅运行。 2. 结合测试结果，对模型的结构、传动、材料等方面进行针对性优化，提升模型性能。 六、教学准备 教师准备 1. 教学课件：包含机器模型制作流程图、工具使用安全提示、制作步骤演示视频、常见问题解决方案。 2. 教具：小电梯模型成品、制作材料与工具（木质板材、塑料零件、滑轮、轮轴、螺丝刀、胶枪、细线等）、测试用500克重物、刻度尺。 3. 材料：制作图样模板、测试评估记录表、问题解决记录表、安全操作提示卡。 4. 拓展资料：3D打印、智能化操控等拓展任务介绍，不同优化方案的参考案例。 学生准备 1. 上节课完善的机器模型设计方案与草图。 2. 自备的制作材料（废旧木质材料、塑料瓶、绳子等），提前了解工具的安全使用方法。 七、教学过程 （一）回顾导入，明确制作任务（5分钟） 师：同学们，上课！上节课我们完成了机器模型的设计方案，确定了模型的结构、材料和工作原理。今天，我们就要进入工程实践的核心环节——制作我们的机器模型，完成“提升重物机器模型大比拼”的第二步！大家还记得本次制作的核心要求是什么吗？ 生：制作一台能把500克重物提升到30厘米高的机器模型，要省力、稳固、环保、低成本、美观！ 师：说得非常准确！工程的核心是建造，制作的重点是方法与工艺。今天这节课，我们就一起按照“选材—绘图—制作—测试—优化”的流程，一步步完成我们的机器模型制作，好不好？ 生：好！ 师：那我们的制作之旅，现在就开始吧！（板书课题：机器模型大比拼（二）） （二）制作准备：选材与绘图（8分钟） 1. 合理选材，匹配方案 师：首先，我们要根据设计方案选择合适的材料和工具。大家看课本里的这些材料，有木质材料、塑料材料、金属零件，还有绳子、螺丝、胶枪等工具。谁来说一说，选材的时候要注意什么？ 生：要选择容易找到的、便于加工的材料，还要环保、成本低，符合我们的设计要求。 师：说得非常好！选材要贴合我们的设计方案，比如设计的是木质框架，就选择容易切割、连接的木质板材；设计的是塑料框架，就选择轻便、易加工的塑料材料。同时，工具也要根据材料来选择，比如木质材料用螺丝刀和螺丝固定，塑料材料可以用胶枪粘接。现在请大家以小组为单位，对照你们的设计方案，清点需要的材料和工具，检查是否齐全，给大家3分钟时间，开始吧！ （学生小组清点材料工具，教师巡视指导，提醒学生检查工具的安全性，如胶枪是否完好、螺丝刀是否防滑） 2. 规范绘图，明确尺寸 师：材料准备好之后，我们需要绘制制作图样，这样制作的时候才能更精准。大家看课本里的小电梯模型，绘制了主视图和左视图，标注了模型的尺寸和零件位置。绘制图样的时候，要注意什么？ 生：要按照先整体后局部的顺序，标明模型的尺寸，比如框架的高度、宽度，零件的位置，还可以画主视图、左视图和俯视图。 师：说得很对！先画整体框架，再画局部零件，标注清楚关键尺寸，比如模型的总高度、轿厢的大小、滑轮的位置，这样制作的时候就不会出错了。如果有需要，还可以单独绘制核心部件的图样，比如滑轮组的连接方式、轮轴的安装位置。现在请大家拿出设计方案，完善你们的制作图样，标注好关键尺寸，给大家5分钟时间，开始吧！ （学生绘制制作图样，教师巡视指导，帮助学生修正尺寸标注，确保图样清晰、准确） （三）制作实施：分步组装模型（15分钟） 师：图样和材料都准备好之后，我们就可以开始制作了。制作的时候，要按照“先主体后部件、先框架后传动”的顺序，一步步组装，还要注意工具的安全使用。大家看课本里的小电梯模型，是分四步制作的，我们一起来学习一下制作要点。 1. 组装主体框架和工作部分 师：第一步，组装主体框架和工作部分，也就是轿厢和支架。大家看图片，先组装轿厢，再组装框架。制作的时候要注意什么？ 生：用螺丝固定的时候要拧紧，避免松动；用胶枪粘接的时候，要阅读说明书，正确使用，胶量不要太多，还要注意安全，不要烫到手。 师：说得非常好！螺丝要拧紧，不然框架会晃动；胶枪使用的时候，要先预热，胶量要适中，避免溢胶影响美观，更要注意安全，不要用手触碰胶枪的枪头和热胶。现在请大家开始组装你们的主体框架和工作部分，给大家5分钟时间，注意安全，开始吧！ （学生小组组装框架和轿厢，教师巡视指导，帮助学生解决组装中的问题，如框架不垂直、轿厢晃动等） 2. 安装动力部分和控制部分 师：时间到！大家的框架和轿厢都组装好了吗？接下来第二步，安装动力部分和控制部分，也就是轮轴和操作部件。大家看图片，先把轮轴组装好，再固定在框架上。制作的时候要注意什么？ 生：要选择合适的工具固定轮轴，确保轮轴能灵活转动，不会卡住。 师：没错！轮轴是我们的动力部分，一定要固定牢固，同时要保证转动顺畅，不然会影响省力效果。如果轮轴固定得太紧，转动的时候会很费力，就达不到省力的要求了。现在请大家安装动力和控制部分，给大家3分钟时间，开始吧！ （学生小组安装轮轴，教师巡视指导，帮助学生调整轮轴的位置，确保转动灵活） 3. 安装传动部分 师：接下来第三步，安装传动部分，也就是滑轮组和细线。大家看图片，先安装定滑轮和动滑轮，再用细线连接起来，还要连接对重。制作的时候要注意什么？ 生：滑轮要固定牢固，细线连接要准确，不然传动的时候会卡住，重物也升不起来。 师：说得太对了！定滑轮要固定在框架的顶部，动滑轮要安装在轿厢上，细线要拉直，连接顺序不能错，不然轮轴转动的时候，轿厢就不会跟着上升了。还要注意对重的安装，对重的重量要和轿厢差不多，这样才能起到平衡的作用，让模型更省力。现在请大家安装传动部分，给大家5分钟时间，开始吧！ （学生小组安装传动装置，教师巡视指导，帮助学生调整滑轮的位置和细线的松紧，解决传动卡滞的问题） 4. 美化与装饰 师：时间到！大家的模型主体都组装好了吗？最后一步，美化与装饰，给我们的模型涂色、装饰，让它更美观。制作的时候要注意什么？ 生：用小毛刷涂色要均匀，不要反复涂抹，不然会掉漆，也影响美观。 师：没错！涂色的时候要均匀，避免涂到传动部分，影响模型的运行。大家可以发挥创意，给模型加上一些装饰，比如给轿厢画上图案，给框架涂上颜色，让我们的模型既实用又美观。现在请大家开始美化装饰你们的模型，给大家2分钟时间，开始吧！ （学生小组美化装饰模型，教师巡视指导，鼓励学生发挥创意，同时提醒学生不要影响模型的正常运行） （四）交流与测试：发现问题，评估性能（7分钟） 1. 制作过程交流 师：大家的模型都制作完成了！在制作过程中，大家遇到了哪些困难？是怎么解决的？现在请大家以小组为单位，交流一下制作过程中的问题和解决方法，给大家2分钟时间，开始吧！ （学生小组交流，教师巡视倾听） 师：时间到！哪个小组来说一说你们遇到的困难和解决方法？ 生1：我们的框架总是晃动，后来我们加了一根斜杆，用螺丝固定住，框架就稳固了。 生2：我们的传动部分总是卡住，后来我们调整了滑轮的位置，把细线拉直，就顺畅了。 师：大家都很会想办法！制作过程中遇到问题是很正常的，关键是要分析问题的原因，找到解决的方法，这就是工程实践的过程。 2. 模型性能测试 师：现在，我们的模型制作完成了，接下来要对模型进行检测和评估。大家看课本里的同学，正在测试他们的小电梯模型。测试的时候，我们要反复操作模型，检测它的结构和性能，看看能不能达到我们的设计要求。测试的内容包括哪些？ 生：能不能轻松省力地把500克重物提升到30厘米高？结构稳不稳固？操作方不方便？ 师：说得非常全面！现在请大家拿出测试用的重物和刻度尺，以小组为单位，测试你们的模型，记录测试结果，填写评估报告，给大家3分钟时间，开始吧！ （学生小组测试模型，记录数据，教师巡视指导，提醒学生规范操作，注意安全） （五）优化改进：迭代完善模型（5分钟） 师：测试完成了！大家的模型都达到设计要求了吗？有没有发现什么问题？ 生1：我们的模型提升重物的时候有点费力，可能是滑轮的数量太少了。 生2：我们的模型框架有点晃动，提升重物的时候容易歪。 师：没关系，工程设计就是一个不断优化和改进的过程。大家可以根据测试的结果，诊断模型在省力、结构、制作工艺等方面存在的问题，制订改进方案。比如费力的话，可以增加滑轮的数量，或者调整轮轴的位置；框架晃动的话，可以增加斜杆加固。如果遇到解决不了的问题，还可以向老师请教，或者和其他小组交流经验。现在请大家以小组为单位，讨论一下你们的模型需要改进的地方，制订改进方案，给大家3分钟时间，开始吧！ （学生小组讨论改进方案，教师巡视指导，帮助学生分析问题，提出改进建议） （六）拓展与小结（3分钟） 师：大家的改进方案都很合理！如果学校条件允许，我们还可以尝试一些拓展任务，比如用3D打印技术打印模型，或者用电动机、传感器实现智能化操控，让我们的模型更先进。今天这节课，我们一起完成了机器模型的制作、测试和优化，谁来说一说，你今天都有哪些收获？ 生1：我学会了用螺丝刀和胶枪制作模型，知道了制作的时候要按照顺序来，还要注意安全。 生2：我知道了模型制作完成后要测试，发现问题要改进，工程设计不是一次就能做好的。 师：大家的收获都非常丰富！制作、测试、优化，就是工程实践的完整过程，我们的模型在一次次改进中，会越来越完善。下节课，我们将举办“机器模型大比拼”的展示活动，大家可以把改进后的模型带来，和同学们一起展示、交流，看看哪个小组的模型最省力、最稳固、最有创意！ （七）板书设计 机器模型大比拼（二） 制作准备：选材 → 绘图（标注尺寸） 制作流程： 1. 主体框架+工作部分（轿厢） 2. 动力+控制部分（轮轴） 3. 传动部分（滑轮组+细线+对重） 4. 美化装饰 测试与优化： 测试：省力、稳固、操作方便 优化：分析问题 → 改进方案 → 迭代完善 八、教学反思 本课紧扣2022版新课标“技术与工程”领域的要求，以“机器模型制作、测试与优化”为核心任务，引导学生经历了完整的工程实践流程，落实了科学观念、科学思维、探究实践和态度责任的四维目标。教学中，通过分步演示、安全提示、小组合作、测试优化等环节，充分调动了学生的动手实践积极性，体现了“学生为主体、教师为主导”的教学理念，同时结合制作过程中的问题解决，培养了学生的工程思维与问题解决能力。 教学中也存在一些不足：部分学生对工具的使用不够熟练，制作进度较慢；个别小组的传动装置安装存在困难，需要教师反复指导。后续教学中，可提前安排工具使用的专项练习，帮助学生熟悉工具操作；同时优化小组分工，让动手能力强的学生带动其他同学，提升制作效率。此外，可增加拓展任务的介绍，拓宽学生的工程视野，进一步激发学生对技术与工程的探究兴趣。 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $