《像工程师那样》教学设计-2026-2027学年四年级科学上册苏教版

该小学科学教学设计聚焦“建立模型”概念及“一米菜园”设计原理，从学生生活中阳台种菜难题切入，通过阅读分析工程师梅尔的案例引出“建立模型”，再引导用网格法设计迷你菜园模型，构建从生活问题到工程方法再到实践应用的学习支架。 资料特色是以真实工程案例为载体，融合科学思维（模型建构）与探究实践（动手设计），学生通过小组合作使用方格纸、植物标签模拟布局并优化，体现“建立模型 - 测试调整”的工程流程。多样教学方法如案例分析、设计制作法，助力学生发展系统性规划能力，也为教师提供可操作的工程实践教学方案。

课 题 《像工程师那样》 （共 课时） 总第 课时 教学内容 认识工程师 第___课时 教学目标 科学观念：知道工程师在解决问题时经常用图画、符号或模型代替真实东西进行测试和调整，这个过程叫做“建立模型”；了解“一米菜园”的发明过程及其设计原理。 科学思维：能像工程师那样，运用“建立模型”的思维方式，在动手建造之前先用模型“试一试”，发现问题并及时调整，发展系统性规划和优化设计的工程思维。 探究实践：能根据项目要求，运用网格法设计一个小型菜园的布局方案，用图画或模型呈现设计，并根据限制条件进行合理规划。 态度责任：感受工程师解决问题的思维方式，体会“建立模型”在工程设计中的重要作用，树立工程思维意识，培养创新精神和解决实际问题的能力。 教学重点与难点 教学重点：理解“建立模型”是工程师解决问题的重要方法，并能运用网格法进行菜园种植的规划设计。 教学难点：能综合考虑空间限制、产量目标、光照条件等多重因素，合理规划种植布局，并用模型呈现设计方案。 教学方法 阅读法、讨论法、案例分析法、设计制作法、小组合作法 教学准备 教师材料：课件（梅尔·巴塞洛缪及一米菜园图片、种植箱设计图、项目要求）、视频（一米菜园介绍） 学生分组材料：方格纸（代表种植箱）、植物标签卡片（代表不同大小蔬菜）、剪刀、彩笔、尺子、记录单 学生活动设计 阅读一米菜园故事→讨论梅尔解决种植问题的思路→认识“建立模型”的概念→分析种植箱设计原理（正方形、网格、棵数规则）→阅读项目挑战要求→头脑风暴分析问题→分组讨论设计方案→在方格纸上摆放植物标签模拟布局→调整方案避免遮挡→展示交流设计方案→互相评价提出建议→课后用环保材料制作种植箱模型。 教 学 过 程 设计意图 一、情境导入——种菜也需要工程师（约6分钟） 谈话导入 （1）教师：“同学们，你们有没有在阳台上种过菜？或者看家人种过？” （2）学生自由发言。 2.提出问题 （1）教师：“大多数人想在阳台或小角落里种点菜，可一想到地方太小，往往就放弃了。如果你是工程师，你会怎么解决这个问题？” （2）学生思考、猜想。 3.引入主人公 （1）教师介绍：“有一位叫梅尔·巴塞洛缪的土木工程师，他也是园艺爱好者。他用工程师的思维方式，解决了小空间种菜的难题。让我们来看看他是怎么做的。” （2）板书课题：像工程师那样。 二、阅读与分析——“一米菜园”的故事（约10分钟） 1.自主阅读 （1）学生阅读教材中“工程师这样做”的内容。 （2）思考：梅尔发现了哪些问题？他是怎么解决的？ 2.小组讨论 （1）教师提出问题： 人们在田地里种菜，通常采用什么方式？有什么问题？ 梅尔发明的“一米菜园”是什么样的？ 种植箱的箱底为什么做成正方形，而不是长条形或圆形？ 每个小方格里种几棵植物，由什么决定？ （2）学生分组讨论，提取关键信息。 3.全班交流 （1）汇报讨论结果： 传统方式：一畦一畦种，行与行之间留宽走道 → 搬到小空间里走道占去太多面积；撒种后拔掉多余的 → 浪费种子和工夫。 一米菜园：正方形箱型框架，约1平方米，分成9个小方格，每格种什么、种多少规划清楚。 正方形原因：网格整齐，一目了然；人站在任何一边都能够到中间，打理方便。 棵数规则：不同植物成熟后大小不同，小型的每格16棵，中型9棵，大型4棵，超大型1棵。 （2）教师板书关键信息： 植物大小 每格棵数 小型（如杨花萝卜） 16 中型（如菠菜） 9 大型（如生菜） 4 超大型（如卷心菜） 1 教师小结 （1）梅尔通过测量（人手伸进种植箱的最远距离）确定尺寸，通过纸质模型（在网格上摆放植物标签）模拟植物生长情况，不断调整布局。这就是工程思维。 三、认识方法——什么是“建立模型”（约6分钟） 1.引出概念 （1）教师：“梅尔在纸质网格上摆放代表植物的标签，模拟植物成熟后的占地情况，这个过程叫——建立模型。” （2）板书：建立模型。 2.理解概念 （1）教师讲解：在工程设计中，我们经常用图画、符号或者模型来代替真实的东西，这样就能方便我们在纸上或电脑里算一算、摆一摆，还能不断修改，直到满意为止。这个过程就是建立模型。 （2）提问：“梅尔建立模型后有什么好处？” 发现高矮植物之间是否遮挡阳光 通过移动标签调整布局 不用真的种下去再拔掉，节省时间和种子 3.联系生活 （1）教师提问：“生活中还有哪些地方也用到了‘建立模型’的方法？” （2）学生举例：建筑设计师画图纸、服装设计师画设计图、城市规划师做沙盘…… （3）教师补充：这些都是“建立模型”——先在模型上试一试，再动手做真的。 四、接受挑战——“迷你菜园”工程任务（约8分钟） 1.发布挑战任务 （1）教师出示项目要求： 2.头脑风暴 （1）教师：“在这个任务中，‘头脑风暴’要做的是：” 我们要解决什么问题？（在有限空间内实现蔬菜产出最大化） 有哪些限制条件？（空间、产量、光照、材料……） 怎样解决？有哪些办法？（网格分区、高矮搭配、立体种植……） 3.小组讨论设计方案 （1）小组讨论： 选择种哪几种蔬菜？（至少3种，其中至少2种绿叶菜） 每种蔬菜种几棵？（根据大小确定） 高矮植物如何搭配？（高的朝北/朝西，矮的朝南/朝东，避免遮光） （2）教师在黑板上板书设计思路框架。 五、建立模型——用网格设计菜园（约12分钟） 1.分发材料 （1）教师给每组发：方格纸（代表边长60厘米的正方形种植箱）、植物标签卡片（代表不同大小蔬菜）。 （2）解释：方格纸就是我们的“模型”，植物标签代表真实植物。 2.明确设计规则 （1）教师说明： 每格大小由植物大小决定——小型每格16棵、中型9棵、大型4棵、超大型1棵。 高植物放在北侧或西侧（光照强的一侧），矮植物放在南侧或东侧，避免遮挡。 考虑采收方便，每种蔬菜集中种植。 （2）教师用课件演示一个示例布局。 3.小组合作建立模型 （1）学生在方格纸上用植物标签摆出种植布局。 （2）在标签旁标注植物名称和棵数。 （3）考虑：能否达到产量目标？（至少3种蔬菜，绿叶菜≥2种） （4）教师巡视指导，启发学生思考。 4.调整优化 （1）各小组互相看一看：哪些组的布局更合理？ （2）教师引导反思： 高植物会挡住矮植物的阳光吗？ 采收是否方便？ 能不能利用立体空间（搭支架）？ （3）学生根据反思进行调整优化。 5.画最终设计图 （1）学生在方格纸上固定布局，画出最终设计图。 （2）标注：蔬菜名称、每格棵数、种植位置、光照方向。 六、展示交流——评价设计方案（约6分钟） 1.小组展示 （1）每组派代表展示设计图，介绍设计思路： 种了哪些蔬菜？每种几棵？ 高矮植物怎么搭配的？ 有没有用到立体空间？ （2）其他组认真倾听。 2.互相评价 （1）教师引导学生评价： 是否符合空间限制？（边长≤60cm） 是否达到品种要求？（≥3种，绿叶菜≥2种） 布局是否合理？（高矮搭配、光照充足） 有没有创意？（支架、立体种植等） （2）每组说出一个优点和一个改进建议。 3.教师点评 （1）教师总结各组方案的亮点。 （2）强调：在工程设计中，“建立模型”后要不断调整优化，才能得到最好的方案。 七、课后延伸——制作种植箱模型（约3分钟） 1.布置课后任务 （1）教师：“今天我们完成了设计图（模型），课后请大家用环保材料（如纸板、木条等）制作种植箱模型。” （2）要求： 按照设计图制作 在网格中用标签或模型代表植物 下节课带来班级展示 2.项目后续安排 （1）教师预告：后续我们将根据设计方案，在校园或家中实际种植，验证设计效果。 （2）提醒：种植后要持续观察、记录，看看我们的设计是否合理，是否可以进一步优化。 八、课堂总结（约2分钟） 师生共同总结 （1）工程师解决问题时会运用“建立模型”的方法——用图画、符号或模型代替真实东西，在纸上或电脑里算一算、摆一摆，发现并调整问题。 （2）“一米菜园”的设计体现了工程思维：发现问题—分析问题—设计方案—建立模型—测试调整—解决问题。 （3）今天我们像工程师一样，用模型设计了“迷你菜园”，体验了工程设计的完整过程。 从生活实际问题出发，激发学生兴趣，引出工程师解决问题的方式。 通过阅读分析和讨论，让学生理解梅尔解决问题的全过程，为后续理解“建立模型”概念做铺垫。 帮助学生理解“建立模型”这一核心概念，并将其与生活实际相联系，体会模型在工程设计中的重要作用。 发布挑战任务，让学生明确工程目标和限制条件；通过头脑风暴激活思维，为后面的模型建立做铺垫。 让学生亲身体验“建立模型”的过程——在纸上摆一摆、试一试、改一改，真正像工程师那样思考和工作。 通过展示和互评，促进学生之间的学习交流；通过教师点评，强化“建立模型—测试调整—不断优化”的工程思维。 将模型设计延伸到制作实践，为后续实际种植做准备，让学生经历“设计—模型—建造—验证”的完整工程流程。 梳理本课核心知识，强化工程思维模式。 作业设计： 1. 基础作业（必做） ：向家人介绍“一米菜园”的故事，说说梅尔是怎么解决小空间种菜问题的。？ 拓展作业（选做其一） ： 1　 查阅资料：除了“一米菜园”，还有哪些在小空间种植的方法？选择一种进行介绍。 2　 结合设计图，列出种植所需的材料清单（种子、土壤、种植箱材料等），估算成本。 板书设计： 像工程师那样 一、工程师梅尔的故事 发现：小空间种菜难 + 浪费种子和工夫 解决：发明“一米菜园” 关键设计： · 正方形箱底 → 便于打理 · 网格分区 → 一目了然 · 按大小定棵数 → 合理利用空间 二、建立模型 用图画、符号或模型代替真实东西 在纸上摆一摆、算一算、改一改 → 发现问题，及时调整，设计更合理 三、“迷你菜园”挑战 空间：≤60cm×60cm 品种：≥3种（绿叶菜≥2种） 布局：网格法 + 高矮搭配 + 光照方向 四、工程思维流程 发现问题 → 分析问题 → 设计方案 ↑ ↓ 优化方案 ← 建立模型 ← 测试调整 学科网（北京）股份有限公司 $