专项学习 像工程师那样（教学设计）科学苏教版五年级上册（新教材）

该小学科学教学设计聚焦“权衡利弊”的工程思想，通过港珠澳大桥案例，引导学生认识桥隧岛方案、不同桥型特点及建模任务。课堂导入以诗句与地图建立地理位置认知，欣赏实景图片激发兴趣，引出工程建设难题，为后续案例探究搭建学习支架。 该资料以真实超级工程为载体，通过矛盾分析（航运与机场限制）、方案对比（传统与创新围岛法）培养科学思维，任务拆解（梳理约束条件、明确建模指标）提升探究实践能力。融入钢筒围岛等创新案例增强态度责任，为教师提供清晰教学路径，助力学生建立工程思维和严谨态度。

苏教版（新教材）科学五年级上册 《像工程师那样》教学设计 课题 像工程师那样 课型 新授课 教学目标 1. 科学观念：知道工程师解决工程问题要权衡利弊；了解港珠澳大桥桥‑隧‑岛一体方案；认识拱桥、桁架桥、斜拉桥不同桥型特点；清楚工程任务的多重约束条件。 2. 科学探究：能够读懂真实工程案例，会对比不同方案优缺点；读懂建模任务要求，梳理模型的各项指标，初步构思桥梁模型方案。 3. 科学思维：建立工程思维，面对多个方案时权衡利弊，综合多方面条件选出最优方案；懂得工程会受到环境、成本、时间、生态多重条件限制。 4. 态度责任：感受我国工程师创新智慧，体会工程造福社会；愿意像工程师一样思考，严谨对待设计任务，懂得工程需要兼顾多方需求。 教学重难点 教学重点：理解 “权衡利弊” 的工程思想；了解港珠澳大桥“桥隧人工岛”方案；认识不同桥型，读懂桥梁模型制作任务全部约束条件。 教学难点：真正理解权衡利弊；面对多重限制条件，综合各因素选择合适解决方案。 教学环节 教学过程 课堂导入 一、情境导入，走进超级工程港珠澳大桥 1.品读诗句，初识港珠澳大桥 教师语言：课本上有一句描述港珠澳大桥的诗句，“一桥飞架粤港澳，天堑变通途”，我们一起来读一读，看一看书上的大桥区位图。 学生活动：阅读课文文字，观察课本 83 页区位地图，找出香港、珠海、澳门、伶仃洋海域位置。 设计意图：借助诗句与地图，建立对港珠澳大桥地理位置的直观认知。 预设提问及答案 提问：港珠澳大桥连接了哪些地区？ 答案：东接香港特别行政区，西接广东省珠海市和澳门特别行政区。 2.欣赏图片，感受大桥宏伟样貌 教师语言：我们再来欣赏港珠澳大桥实景照片，感受这项超级工程的宏伟，想一想，修建这样一座跨海大桥，工程师会遇到哪些麻烦？ 学生活动：观察大桥实景图片，同桌之间简单猜想修建跨海大桥的困难。 设计意图：激发探究兴趣，引出工程建设的现实难题。 预设提问及答案 提问：大桥修建在什么海域？ 答案：伶仃洋海域。 课 程 学 习 二、案例探究，剖析大桥建设遇到的矛盾难题 1.阅读文本，梳理伶仃洋的现实条件 教师语言：阅读课本内容，伶仃洋每天有大量船只通行，旁边还有机场，这给造桥带来了什么麻烦呢？ 学生活动：阅读教材文字，圈画伶仃洋的两大现实条件：航运、机场。 设计意图：提取真实环境中的客观约束条件。 预设提问及答案 提问：为什么桥不能修得太高？ 答案：桥修太高会影响旁边机场飞机起降。 2.思辨探讨，分析桥高带来的两难矛盾 教师语言：桥修高方便大船通行，但是妨碍飞机起降；桥修低方便飞机，大船又过不去，这个矛盾工程师怎么解决？大家想一想。 学生活动：小组讨论，思考如何同时满足通航和飞机起降两个要求。 设计意图：体会工程任务会出现互相冲突的需求。 预设提问及答案 提问：工程师解决通航和飞机起降矛盾，想出什么核心方案？ 答案：海底隧道与大桥相结合，搭配人工岛进行衔接。 3.看图读文，理解人工岛的作用 教师语言：隧道和大桥之间高度差上百米，没有办法直接接在一起，工程师修建人工岛，用来连接大桥和海底隧道，请大家看课本线路示意图。 学生活动：观察 84 页桥‑隧‑岛线路示意图，找到东西两个人工岛位置。 设计意图：理解人工岛在整套工程里面承担的功能。 预设提问及答案 提问：修建人工岛的作用是什么？ 答案：解决大桥和海底隧道百米高度差，把二者衔接起来。 4.阅读文本，认识海底淤泥难题 教师语言：海底下有 15‑20 米厚的淤泥，地基不稳，想要建造人工岛，首先要处理厚厚的海底淤泥，课本给出两套传统方案。 学生活动：阅读课文，勾画海底淤泥厚度，梳理两套传统方案。 设计意图：了解真实工程会遇到地基这类现实地质难题。 预设提问及答案 提问：海底底部多厚的淤泥需要处理？ 答案：15‑20 米。 三、方案对比，学习工程师权衡利弊的思维 1.方案辨析，评估开挖海底淤泥方案 教师语言：第一种方案大规模开挖海底淤泥，大家说说这个方案有什么优点，又有什么弊端？ 学生活动：小组交流，挖掘淤泥方案的优缺点，记录关键信息。 设计意图：练习评估工程方案，看到方案的两面性。 预设提问及答案 提问：大规模开挖海底淤泥的弊端是什么？ 答案：工程量巨大，还会对海洋生态造成毁灭性破坏。 2.方案辨析，评估堆沙填海造地方案 教师语言：第二种方案堆沙填海造地，技术很成熟，它又存在哪些缺点呢？ 学生活动：独立思考后全班交流，梳理堆沙填海方案的不足。 设计意图：继续训练学生多角度评价工程方案。 预设提问及答案 提问：堆沙填海造地的缺点是什么？ 答案：成本高，工程时间长。 3.看图研读，了解钢筒围岛创新方案 教师语言：两套传统方案都不理想，我国工程师独创钢筒围岛法，观察施工现场图片，读一读这个方法是怎么做的。 学生活动：观察钢筒围岛施工现场照片，阅读文字，梳理钢筒围岛操作流程。 设计意图：感受我国工程师自主创新，建立民族自豪感。 预设提问及答案 提问：钢筒围岛法是怎样操作的？ 答案：把巨型钢筒沉入海中固定在海床，围成岛屿轮廓，再向钢筒内部填入砂石。 4.概念解析，读懂什么是权衡利弊 教师语言：课本方框里面给出 “权衡利弊” 的定义，工程师对比各个方案好坏，综合生态、时间、成本，选出最优方案，这就是权衡利弊。 学生活动：阅读方框文字，勾画权衡利弊关键词，复述概念含义。 设计意图：落实本课核心工程概念，突破教学难点。 预设提问及答案 提问：什么叫权衡利弊？ 答案：对各种方案的优劣对比评估，综合生态、时间、成本等条件遴选最优方案。 四、认识桥型，了解不同桥梁结构的优势 1.看图辨识，认识三种常见桥型 教师语言：翻到 85 页，课本展示三种桥，拱桥、桁架桥、斜拉桥，请大家仔细观察图片，看一看它们外形各有什么特点。 学生活动：观察三张桥梁实景照片，小组说一说三种桥外观差别。 设计意图：认识三种典型桥梁，为后续建模做知识储备。 预设提问及答案 提问：图中三座桥分别是什么？ 答案：拱桥、桁架桥、斜拉桥。 2.交流研讨，分析不同桥型各自优势 教师语言：不同桥结构不一样，优势也不一样，想一想，拱桥、桁架桥、斜拉桥分别适合什么场景？ 学生活动：小组讨论，结合外形猜想每种桥梁的优势。 设计意图：明白不同桥型适配不同工程条件，为后续设计铺垫。 预设提问及答案 提问：桁架桥结构有什么特点？ 答案：由很多杆件拼接而成，自重轻，跨度可以做得比较大。 五、任务拆解，化身小小工程师规划桥梁模型 1.提取条件，梳理真实造桥的约束条件 教师语言：课本给我们一个沿江城市造桥任务，江面宽 250 米，两岸土质松软，还有通航、限高、造价、维护等多重要求，请大家找一找全部限制条件。 学生活动：阅读任务文本，逐条圈出造桥任务的各项约束。 设计意图：训练学生读取工程任务中的限制条件，工程师工作重要环节。 预设提问及答案 提问：新建大桥有什么高度限制？ 答案：桥的高度不能超过 50 米。 2.明确指标，读懂桥梁模型制作要求 教师语言：我们课堂要做缩小版桥梁模型，课本明确给出模型规格，跨度 30 厘米，宽度 10 厘米，承重要达到 3000 克以上，请大家记牢指标。 学生活动：阅读模型任务，记下模型的硬性指标。 设计意图：明确建模任务，清楚评价标准。 预设提问及答案 提问：我们制作的桥梁模型，承重要求是多少？ 答案：承重 3000 克以上。 3.认识器材，了解建模可用材料 教师语言：看课本下方插图，我们可以使用这些材料制作模型，我们一起来认一认每一样工具材料。 学生活动：观察材料插图，识别桐木条、冰棒棍、棉线、热熔胶枪、哑铃片、锯子、尺子。 设计意图：熟悉可用材料，为构思设计打下基础。 预设提问及答案 提问：图里什么器材可以用来测试桥梁承重？ 答案：哑铃片。 课堂 小结与课后作业 六、课堂总结，布置分层课后作业 1.复盘梳理，构思初步设计思路 教师语言：今天我们学习工程师是怎样工作，懂得做工程需要权衡利弊。课后大家结合任务条件，想一想自己打算选用哪一种桥型构思草图，完成课后习题。 学生活动：回顾本课知识点，简单构思桥梁模型草稿，记下课后作业。 设计意图：巩固课堂所学，为下一节课动手建模做好铺垫。 2.教师结语 工程不是只追求技术厉害，还要兼顾环境、成本、现实条件，学会权衡利弊，希望大家像工程师一样严谨思考。 板书设计 像工程师那样 1. 港珠澳大桥：香港 — 珠海 — 澳门 矛盾：航运需要高桥；机场限制桥高 方案：大桥 + 海底隧道 + 人工岛 2. 人工岛难题：海底 15‑20 米淤泥 传统方案弊端： ①开挖淤泥：工程量大，破坏海洋生态 ②堆沙填海：成本高，耗时长 创新方案：钢筒围岛法 3. 工程思维：权衡利弊 对比方案优劣，综合生态、时间、成本选出最优方案 4. 常见桥型：拱桥、桁架桥、斜拉桥 5. 建模任务 跨度 30cm；宽度 10cm；承重≥3000g 教学反思 教学反思 本课依托港珠澳大桥真实工程案例，学生学习兴趣浓厚，能够被我国超级工程震撼。 不足：部分学生对 “权衡利弊” 理解比较表层，只会找优点，忽略方案的弊端；学生容易遗漏工程任务里多项约束条件；对不同桥型的优势区分不够清晰。 改进方向：多开展方案对比讨论练习，强化 “每个方案都有优缺点”；教学时引导学生逐条圈画任务限制；补充桥型对比表格；课后布置任务，让学生画桥梁初步设计草图，为动手建模做好准备。 1 学科网（北京）股份有限公司 $