3.6《制作 “月球小车”》 教学设计-2026-2027学年科学五年级上册教科版

该小学科学教学设计聚焦运动和力、太阳能能量转化及工程设计流程，通过播放玉兔号月球车视频导入，衔接前期弹力、摩擦力等理论知识，以真实任务为支架引导学生综合运用力学知识解决工程问题。 其亮点在于完整落实工程实践五步骤，设置总价、质量、性能三重约束培养多变量权衡的科学思维，通过沙地测试与故障改进（如超重换轻量化材料）深化探究实践，真实航天情境激发态度责任。助力学生提升综合应用能力，为教师提供清晰实操流程与素养培养路径。

3.6《制作“月球小车”》教学设计 一、教材分析 本课是运动和力单元工程实践课，整合力与运动、太阳能能量转化、工程设计流程三大核心知识。教材以真实月球探测车为情境，给出完整工程任务链条：明确任务→制订方案→实施方案→测试改进→展示交流，配套材料清单、组装步骤、设计图纸模板，引导学生综合运用摩擦力、动力、载重等力学知识解决真实工程问题，落实 STEM 工程实践思想，衔接前面弹力、摩擦力、力改变物体运动状态的理论内容，实现理论动手一体化。任务设置三重约束：总价≤100 元、整车质量≤100g、10 秒载重通过凹凸沙地，培养学生成本、质量、性能多维度权衡的工程思维。 二、学情分析 五年级学生已掌握摩擦力、拉力、重力、能量转化基础概念，具备简单手工组装、小组合作探究能力，喜欢动手制作类实践活动。但存在三点不足：1. 只会单一运用力学知识，不会综合权衡载重、速度、重量、成本多个限制条件；2. 缺乏完整工程设计思维，不会绘制规范设计图、核算材料质量与总价；3. 测试出现故障后，难以自主分析摩擦力、动力不足、车身过重等问题并迭代改进。同时学生对月球、月球探测车充满好奇心，适合用真实航天素材激发探究兴趣。 三、核心素养分析 科学观念 1. 知道太阳能可转化为电能驱动电机，提供小车动力； 2. 理解摩擦力、车身重量、车轮大小会直接影响小车在凹凸地面的运动速度与载重能力； 3. 明白月球无大气，无法依靠重力、弹力发条持续驱动，太阳能是合理动力来源。 科学思维 1. 能根据任务约束（重量、价格、竞速）对比筛选材料，建立多变量权衡的优化思维； 2. 小车测试失败后，能推理故障原因：车身过重、动力不足、车轮摩擦力过小、传动齿轮卡顿等，提出改进方案； 3. 通过绘制多角度设计图，建立模型结构可视化思维。 探究实践 1. 完整经历工程五步骤：明确任务→设计方案选材→组装制作→测试迭代→展示评价； 2. 独立完成材料质量、价格核算，规范绘制标注尺寸的小车设计图； 3. 动手组装太阳能小车，完成沙地竞速载重测试，记录数据并针对性改良模型。 态度责任 1. 感受我国探月工程科技成就，树立航天科学自豪感； 2. 养成节约材料、控制成本、严谨测量、反复调试的工程探究习惯； 3. 小组分工协作，学会倾听他人方案、客观评价作品，包容改进中的失误。 四、教学重点 1. 掌握完整工程实践流程，综合运动和力知识设计、制作太阳能月球小车； 2. 根据重量、价格、性能三重限制合理选择材料，完成模型组装与沙地测试。 五、教学难点 1. 多条件约束下优化设计：平衡整车重量、动力大小、成本、越野能力； 2. 测试后自主分析小车卡顿、行驶缓慢、载重打滑等故障，提出有效改进措施。 六、教具准备 教师教具 多媒体课件、嫦娥探月月球车实拍视频、教材素材图片、成品月球小车模型、凹凸模拟沙坑、电子秤、计时器、橡皮、全套备选材料套装、材料清单展板。 学生分组器材 太阳能电池、大小电机、大小车轮、车身支架、齿轮、螺丝扎带、剪刀螺丝刀、绘图本、铅笔、直尺、电子秤、记录表。 七、教学过程 一、导入新课 教师活动：播放玉兔号月球车月球行驶实拍视频，提问：月球表面凹凸不平，没有加油站，月球车靠什么动力行驶？为什么我们不能用橡皮筋、重物驱动月球车？出示本课成品太阳能月球小车模型，揭示本节课工程任务 —— 制作符合标准的月球小车。 学生活动：观看视频，思考月球环境特点，自由发言猜想月球车动力，观察成品小车结构。 设计意图：以真实航天工程情境激发学习兴趣，抛出核心问题，自然引出本课工程实践主题。 二、讲授新课 （一）聚焦：明确工程任务 教师活动：出示教材任务要求，逐条拆解三大硬性指标：总价不超 100 元、总质量≤100 克、载重 1 块橡皮 10 秒通过凹凸沙坑；讲解月球特殊环境：无空气、昼夜温差大，排除重力、弹力驱动方式，点明太阳能动力的合理性；出示备选材料与工具，介绍每种材料的质量、价格、性能差异。 学生活动：勾画任务限制条件，记录材料参数，小组讨论不同材料的优缺点，思考选材需要兼顾哪些因素。 设计意图：让学生清晰工程任务约束，建立 “设计不能随心所欲，要受条件限制” 的工程基本认知，为后续方案设计铺垫。 （二）探索：制订方案 + 实施方案 教师活动： 1. 制订方案板块：讲解材料清单填写方法，示范核算总质量、总价；示范多角度标注尺寸的规范设计图绘制方法，提示车轮、太阳能板、电机、支架四大核心部件必须标注；组织小组讨论选材方案，巡视指导学生平衡重量、成本、动力。 2. 实施方案板块：播放组装流程微课，分步讲解车架搭建、车轮电机安装、太阳能板固定、电路接线四步操作要点；强调安全使用螺丝刀，电路接线绝缘注意事项；巡视各组组装，及时纠正齿轮卡滞、电机固定不稳、线路接反等问题。 学生活动：小组合作填写材料清单、核算总价总质量，绘制多角度月球小车设计图；依据设计方案领取材料，分步组装小车，互相配合完成机械结构与电路连接。 设计意图：落实工程设计、动手实践两大核心环节，锻炼学生数据计算、绘图建模、动手操作能力，在小组合作中分工解决制作难题。 （三）研讨：测试与改进 教师活动：布置统一测试场地（凹凸模拟沙坑），发放计时器、电子秤；组织各组依次测试，记录三项数据：整车重量、总花费、通过沙坑用时；引导各组针对失败现象提问：小车走得慢、打滑、载重不动、车身超重分别是什么原因？带领学生从摩擦力、动力、重量、传动结构四个角度分析，梳理改进思路。 学生活动：分组称重、核算成本、沙地竞速测试；记录测试数据，小组复盘故障问题，讨论更换大车轮、大功率太阳能板、轻量化支架等改良方案，动手修改小车模型再次测试。 设计意图：通过真实测试暴露设计缺陷，引导学生运用运动和力知识推理分析，实现 “发现问题 — 分析问题 — 迭代优化” 的科学探究闭环，突破教学难点。 （四）拓展：展示与交流 教师活动：开展作品展示交流会，制定评价标准：达标三项指标、设计图完整、成本控制合理、改良思路清晰；播放中国探月工程拓展短片，介绍真实玉兔、玉兔二号月球车技术难点。 学生活动：小组上台展示小车，讲解设计思路、测试问题与改进方法；互评其他小组作品，交流选材、组装、改良经验；观看航天视频，分享自己对月球探测车的新想法。 设计意图：完成工程流程最后一步展示评价，同时链接航天科技，落实态度责任素养，升华课堂主题。 三、课堂练习 选择题 1. 月球上不能用橡皮筋弹力驱动小车，主要原因是（） A. 月球引力太小 B. 弹力装置无法持续供能，月球无补给 C. 月球表面摩擦力太大 答案：B 2. 想要小车更快通过凹凸沙地，优先选择（） A. 大尺寸宽轮胎车轮 B. 小尺寸窄车轮 C. 轻量化光滑塑料轮 答案：A 3. 选择材料时首要遵守的硬性约束是（） A. 外观好看 B. 总价≤100 元、总质量≤100g C. 零件数量多 答案：B 判断题 1. 太阳能小车是将太阳能转化为电能，再转化为小车运动的机械能。（√） 2. 车身支架越重，小车载重橡皮后行驶越稳定，不用控制总质量。（×） 3. 车轮齿轮安装错位卡滞，会减小摩擦力，让小车跑得更快。（×） 情境题 小组制作的月球小车称重 108 克，载重橡皮后在沙坑打滑，15 秒才通过终点，请写出两条可行改进方案。 参考答案：①更换更轻的车身支架、小型电机，减轻整车总质量至 100g 以内；②更换大尺寸防滑车轮，增大接触面摩擦力，同时选用大功率太阳能电池提升动力。 四、课堂小结 今天我们完整完成了月球小车的工程实践，先明确任务里重量、价格、竞速三条要求，再对比材料参数设计图纸、核算成本重量，分组动手组装太阳能小车。测试时我们发现车身过重、车轮打滑、动力不足都会影响小车行驶，结合摩擦力、能量转化知识调整改良。我们还知道月球没有空气，弹力、重力驱动无法长期使用，太阳能是月球车最合适的动力。整个过程告诉我们，工程制作不能只看外观，要综合多种条件权衡优化，我国玉兔月球车也是工程师反复调试才成功登月，今后我们遇到动手实践任务，也要学会设计、测试、不断改进。 五、板书设计 制作 “月球小车” 一、工程五步骤 明确任务→制订方案→组装制作→测试改进→展示交流 二、任务约束 总价≤100 元 总质量≤100g 10 秒载重过沙地 三、核心原理 太阳能→电能→机械能；摩擦力影响越野速度 四、故障改良 超重→轻量化；打滑→大防滑轮；慢速→加大动力 六、教学反思 成功之处 1. 以玉兔探月真实情境导入，学生探究积极性高，能主动结合月球环境理解太阳能动力的优势； 2. 完整落实工程实践全流程，选材核算、绘图、组装、测试迭代层层递进，学生综合运用运动和力知识解决实际问题，科学思维与动手能力得到充分锻炼； 3. 分组合作模式清晰，测试研讨环节给学生充足自主分析故障的空间，多数小组能独立提出改良方案。 不足之处 1. 课堂组装环节耗时较长，部分动手能力弱的小组未能完成二次改良测试； 2. 材料质量、价格核算讲解速度偏快，少数学生不会计算总重量、总价； 3. 研讨环节学生发言分散，缺少统一的数据记录表，对比各组测试结果不够直观。 教学建议 1. 课前提前让学生预习材料清单，课堂精简讲解时间，预留充足测试改良时长； 2. 统一印制质量、价格核算记录表，用表格直观辅助学生计算，降低数据处理难度； 3. 增设小组测试数据展板，汇总各组用时、重量、成本，方便全班横向对比分析； 4. 分层准备组装辅助步骤卡，给动手薄弱小组提供图文指引，缩小小组进度差距。 学科网（北京）股份有限公司 $