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”单元综合实践，以制作月球小车为任务，融合月球环境分析与工程设计。通过嫦娥五号视频导入和玩具车月球挑战引发认知冲突，前承摩擦力、拉力等力学知识，后启“设计-制作-测试-改进”工程闭环，搭建知识应用支架。 特色在于情境化探究与工程思维培养，通过环境数据卡分析、模拟体验（橡皮筋拉力、粗糙接触面）建立“环境约束→设计策略”逻辑，体现科学思维的推理论证。三次测试（平坦行驶、爬坡、防滑）及问题分析思维导图，落实探究实践的迭代改进，小组分工协作培养态度责任中的团队合作。助力学生深化力学知识应用，为教师提供可操作的实践教学范式。

《6.制作“月球小车”》教案 【教材分析】 本课是教科版五年级上册“运动和力”单元的第6课，属于单元综合实践探究课，是力学知识从理论到应用的关键转化节点。前承《运动与摩擦力》中“接触面粗糙程度、压力影响摩擦力大小”，《运动与拉力》中“拉力大小与运动距离、速度的关系”等核心力学概念，后启工程设计“需求-设计-迭代”的系统思维。课程以“制作适应月球极端环境的小车”为驱动任务，融合环境分析、设计建模、实操制作、测试改进四大核心模块，帮助学生建立“环境约束→设计方案→功能落地”的逻辑链条，掌握工程设计基本流程，深刻理解力学知识在真实场景中的应用价值，为科技创新意识培养搭建实践载体。 【学情分析】 五年级学生已掌握摩擦力、拉力等基础力学知识，通过科普读物、航天新闻对月球“低引力、无大气、表面崎岖”有初步认知，具备剪、粘、组装等动手操作能力，但存在三大核心短板： 1. 对工程设计“设计-制作-测试-改进”的闭环流程缺乏系统体验，设计时易忽略环境约束，过度关注外观； 2. 动手制作中常出现“动力不足、结构晃动、轮子打滑”等问题，但缺乏从力学角度分析原因的意识； 3. 对“迭代改进”的工程思维理解片面，认为“一次成功”才是目标，缺乏基于数据优化设计的耐心。 教学中需通过情境模拟、小组协作降低实践难度，用可视化测试数据激发探究欲，重点引导学生建立“环境需求决定设计方案”的科学逻辑。 【教学目标】 科学观念 1. 精准掌握月球环境核心特点：引力为地球1/6、无大气、表面布满岩石尘土，明确低引力会降低动力效率、粗糙表面需增大摩擦力、崎岖地形要求结构稳定等影响。 2. 能运用摩擦力、拉力、重力等力学知识，解释月球小车动力、防滑、结构设计的科学依据。 3. 理解工程设计需平衡“环境约束”与“功能目标”，知道“测试-改进-再测试”是工程实践的核心迭代过程。 科学思维 1. 通过分析月球环境特点，推理出月球小车“动力充足、防滑抓地、结构稳定、轻量化”的必备特性，建立“环境约束→设计策略”的关联逻辑。 2. 能基于三次重复测试的平均数据，反思设计缺陷，推理优化方案；对比不同小组设计，归纳共性优势，提升分析总结能力。 3. 能从力学角度拆解小车行驶问题（如动力不足→拉力不足、轮子打滑→摩擦力过小），形成“问题-原因-改进”的闭环思维。 探究实践 1. 以小组为单位，完整遵循“设计-制作-测试-改进”的工程流程完成月球小车制作。 2. 能绘制标注清晰的设计草图，明确材料选择、动力装置、轮子结构的力学理由。 3. 规范完成三项核心测试：①平坦模拟月球面行驶距离（重复3次取平均值）；②10°斜坡爬坡成功率；③粗糙砂石面防滑稳定性，准确记录数据与问题。 4. 能根据测试结果，针对性调整小车动力（增加橡皮筋数量）、摩擦力（轮子缠砂纸）、结构（降低重心），并再次验证改进效果。 态度责任 1. 对月球探测、工程设计产生浓厚兴趣，关注嫦娥六号等中国航天最新成果，树立科技创新意识。 2. 养成严谨务实的工程实践态度，重视测试数据与改进过程，摒弃“一次成功”的浮躁心态。 3. 乐于小组协作，明确设计师、制作员、测试员、记录员的分工，积极交流设计思路，培养团队合作精神。 4. 增强民族自豪感，主动向家人分享月球车设计知识，树立科学探究的责任感。 【教学重难点】 - 重点：理解月球环境对小车设计的具体要求，熟练掌握“设计-制作-测试-改进”的工程设计流程。 - 难点：综合运用力学知识，对小车的动力、摩擦力、结构进行多维度优化，完成有效的迭代改进。 【教学过程】 一、导入：情境唤醒，聚焦问题（5分钟） 1. 情境体验：播放嫦娥五号月球车在月球表面爬坡、避障的视频，提问：“月球车行驶时，轮子抓地很紧、动力很足，这是为什么？月球和地球的环境有哪些不一样？” 2. 认知冲突：开展“玩具车月球大挑战”讨论：“把我们平时的遥控玩具车放到月球上，能正常行驶吗？为什么？”引导学生说出“低引力导致轮子抓不住地、无大气内燃机无法工作、表面崎岖容易翻车”等问题。 3. 课题揭示：明确本节课任务：“我们要设计并制作一辆能适应月球环境的小车，还要通过三项严格测试！” 设计意图：用真实航天场景唤醒兴趣，通过认知冲突引导学生关注“环境与设计的关联”，快速聚焦核心问题。 二、探索：环境分析，设计方案（15分钟） 活动1：环境拆解，明确设计要求 1. 资料探究：出示月球环境数据卡（引力=地球1/6、表面岩石覆盖率30%、无大气），分组讨论：“针对这些特点，月球小车必须具备什么能力？请结合学过的力学知识说明理由。” 2. 模拟体验：让学生用橡皮筋拉动不同重量的物体，感受“低引力下，较轻的物体需要的拉力更小，但要获得足够行驶距离需要更大拉力”的特点；用手触摸粗糙砂纸和光滑纸板，体会摩擦力与接触面的关系。 3. 梳理共识：每组整理3条核心设计要求，教师总结：①动力适配低引力（足够拉力）；②轮子适配粗糙表面（增大摩擦力）；③结构适配崎岖地形（稳定、轻量化）。 活动2：绘制草图，完善方案 1. 设计指导：展示示例设计草图，讲解绘制要点：需标注车身结构、动力装置、轮子设计、材料选择，并在旁边注明对应的力学理由（如“橡皮筋动力：利用拉力提供行驶动力”“砂纸缠轮子：增大摩擦力防止打滑”）。 2. 小组设计：设计师主笔绘制草图，制作员梳理材料清单，记录员撰写设计理由，教师巡回指导，提醒学生避免“只看外观不考虑功能”的误区。 3. 方案互评：每组上台展示草图，其他小组提出疑问与建议（如“你的车身太高，在崎岖地形容易翻车，怎么改进？”），教师引导小组完善方案。 设计意图：通过环境分析与模拟体验，将抽象力学知识转化为具体设计要求；通过草图绘制与互评，培养工程设计的严谨性与协作意识。 三、实践：制作测试，迭代改进（15分钟） 活动1：分工协作，搭建小车 1. 明确分工：制作员负责组装车身、安装轮子；设计师把控结构稳定性，及时调整偏差；记录员整理剩余材料，记录制作中的问题。教师协助使用热熔胶枪、美工刀，强调安全操作。 2. 制作要求：严格按照设计草图搭建，遇到问题先小组研讨，无法解决再求助教师，确保10分钟内完成初版小车。 活动2：规范测试，记录数据 1. 测试标准说明： - 平坦行驶测试：在模拟月球平坦面释放小车，记录3次行驶距离，取平均值； - 爬坡测试：将小车放在10°斜坡底部，释放后观察是否能爬到顶端，记录成功率； - 防滑测试：在粗糙砂石面释放小车，观察是否打滑、车身是否晃动，记录稳定性等级。 2. 小组测试：测试员操作小车，记录员填写测试记录单，教师巡回观察，记录典型问题（如“橡皮筋动力不足，仅行驶1.5米”“轮子打滑，爬坡失败”）。 活动3：分析问题，优化改进 1. 问题研讨：每组结合力学知识分析问题原因，比如：“动力不足→橡皮筋数量少，拉力不够；轮子打滑→接触面光滑，摩擦力小；结构不稳→重心太高”，填写问题分析思维导图。 2. 优化制作：小组根据分析结果调整小车，比如增加2根橡皮筋、给轮子缠砂纸、在车身底部添加小铁块降低重心，完成后再次测试，记录改进效果。 设计意图：通过“制作-测试-改进”的闭环实践，落实工程设计核心流程，培养动手能力与迭代思维。 四、研讨：交流成果，总结提升（5分钟） 1. 成果展示：每组展示最终月球小车，介绍设计思路、改进过程与测试数据（如“我们一开始轮子打滑，缠了砂纸后，爬坡成功率从0变成100%”）。 2. 对比分析：引导学生对比不同小组的设计，思考：“哪些设计最适应月球环境？为什么？”总结共性优势：“重心低的小车更稳定、粗糙轮子防滑效果好、多根橡皮筋动力更足”。 3. 知识总结：教师小结：“制作月球小车，必须结合月球环境特点，运用摩擦力、拉力等力学知识解决问题；工程设计不是一次成功，而是不断测试、改进的迭代过程。” 4. 拓展思考：提问：“如果要让月球车完成探测任务，还需要增加什么功能？”引导学生说出“摄像头、土壤取样器、太阳能板”等创意。 设计意图：通过成果交流深化对工程设计与力学知识的理解，拓展创新思维。 五、拓展：延伸实践，强化责任（5分钟） 1. 家庭实践：和家人一起改进月球小车，尝试提升载重能力或适应更陡峭的斜坡，下周带回班级展示。 2. 科普探究：查阅嫦娥六号月球车的资料，制作一份“月球车设计特点”手抄报，重点标注力学知识的应用。 3. 创意挑战：设计一款未来月球车，画出设计图并标注创新点（如“悬浮轮适应极端地形”“智能避障系统”），参加班级“月球车创意大赛”。 设计意图：将课堂学习延伸至生活实践，激发对航天科技的持续兴趣，培养创新意识与责任感。 【板书设计】 6.制作“月球小车” 一、月球环境特点 低引力、无大气、表面崎岖 二、核心设计要求（力学依据） - 动力充足：拉力适配低引力 - 防滑抓地：粗糙接触面增大摩擦力 - 稳定轻量化：低引力下降低重心 三、工程流程 设计→制作→测试→改进 四、问题与改进策略 问题 改进方法 力学原理 动力不足 增加橡皮筋/更换大功率电机 拉力越大，行驶距离越远 轮子打滑 缠砂纸/更换粗糙纹理轮子 接触面越粗糙，摩擦力越大 结构不稳 降低重心/加宽车身/增加配重 重心越低，稳定性越强 学科网（北京）股份有限公司 $