像工程师那样（教学设计）-2026-2027学年四年级上册科学苏教版

该小学科学教学设计聚焦工程设计流程与迷你菜园实践，通过“小空间种菜难题”情境提问导入，结合梅尔“一米菜园”案例，引导学生梳理“明确问题—调研分析—建立模型—优化调整”流程，搭建从案例学习到实践挑战的学习支架。 特色在于以“建立模型”科学思维为核心，通过工程笔记单规范调研与设计过程，小组合作完成方案制定与实施计划，培养探究实践能力与绿色环保态度责任。实例丰富且流程清晰，助力学生提升问题解决能力，为教师提供可操作的工程教学范式。

像工程师那样 【教学目标】 科学观念 1. 了解工程师梅尔·巴塞洛缪“ 一米菜园”的设计过程，掌握工程设计中“ 建立模型”的核心方法，明确“迷你菜园”工程挑战赛的任务要求和限制条件，树立节约空间、绿色种植的科学理念。 2. 了解常见蔬菜的生长特性、种植箱材料的特点及网格布局的原则，掌握迷你菜园的基本设计和种植规划方法，理解工程设计在生活中的实际应用。 科学思维 1. 能结合梅尔的设计案例，梳理“明确问题—调研分析—建立模型—优化调整”的工程设计流程，准确分析迷你菜园的任务要求和限制条件，提升逻辑推理、归纳总结和问题分析能力。 2. 能结合前期调研结果，制定合理的迷你菜园设计方案，合理规划网格布局、蔬菜种植和材料选择，在设计中分析、解决可能出现的问题，提升方案设计、灵活应变和问题解决能力。 探究实践 1. 能积极参与小组讨论，结合教材内容明确迷你菜园的任务、限制条件和验收标准，梳理需要研究的核心问题清单，规范填写工程笔记 1（明确问题）和工程笔记 2（前期调研）。 2. 能独立完成迷你菜园设计方案，绘制规范的设计图，规划网格布局、蔬菜种植和材料使用， 分组制定实施计划，明确分工、步骤和时间安排，规范填写工程笔记 3、4、5。 态度责任 1. 感受工程师勇于创新、勤于思考、精益求精的科学精神，激发对工程设计和园艺种植的探索兴趣，树立“学以致用、动手实践”的科学学习态度。 2. 培养动手实践能力和小组合作意识，养成严谨、细致的学习习惯，强化节约资源、绿色环保的社会责任感，愿意将所学知识应用到生活实践中。 【教学重难点】 重点：工程师工作流程；一米菜园原理；迷你菜园七步工程法。 难点：建立模型布局；高矮植物不遮光；分批播种实现连续采收。 【教学准备】 课件、一米菜园图片、网格纸、彩色纸片、尺子、工程笔记单。 【教学过程】 第 1 课时 工程师这样做——一米菜园 教学环节 教学活动 情境导入 1. 情境提问导入：“ 很多人想在阳台、角落种菜，但苦于空间太小，难以实现。 大家有没有办法，在小空间里种出更多的菜？”引导学生自由发言，激发探究兴趣。 2. 引出核心内容：介绍土木工程师梅尔·巴塞洛缪的故事，结合教材“ 一米菜园”的设计案例，让学生初步了解工程师如何用科学思维解决小空间种菜的问题， 明确本节课核心任务—— 参与“ 迷你菜园”工程挑战赛，像工程师那样开展设计与 探究。 探究新知 活动 1：学习工程师的设计方法 1. 引导学生分组阅读教材“ 工程师这样做”部分，讨论：梅尔发现了小空间种菜的哪些问题？ 他是如何设计“ 一米菜园”解决这些问题的？“ 建立模型”在设计中 起到了什么作用？ 2. 各小组分享讨论结果，教师梳理总结：梅尔通过优化布局、划分网格、模拟种植，建立模型发现问题、调整方案，最终实现小空间高效种植；明确“ 建立模型” 是工程设计中“试错优化”的核心方法。 活动 2：明确迷你菜园任务要求 1. 引导学生研读教材“ 学做工程师”部分，逐一明确“ 迷你菜园”的核心要求： 空间限制（正方形种植箱，边长≤60 cm，深度≤15 cm）、产量目标（≥3 种蔬菜，绿叶菜≥ 2 种，30 天后连续 4 周采收≥8 次，净菜量≥300 克）、布局规划（网格分区，考虑光照， 可利用立体空间）、材料要求（安全环保）。 2. 帮助学生梳理任务的限制条件和验收标准，明确验收时需重点检查的四个方面，让学生清楚“做成什么样才算成功”，填写工程笔记 1（明确问题）。 活动 3：开展前期调研，梳理问题清单 1. 围绕“ 如何在有限空间内实现产量最大化”这一核心问题，组织学生开展头脑风暴，梳理出需要研究的具体问题清单（如：选哪种蔬菜生长快、产量高？ 网格 如何划分更合理？种植箱用什么材料更合适？）。 2. 引导学生结合教材提示，分组梳理四类核心调研信息（蔬菜信息、空间信 息、材料信息、可能的困难），初步完成前期调研，填写工程笔记 2（前期调研）。 拓展实践 1. 提问巩固：通过针对性提问，检查学生对工程设计流程、“ 建立模型”的含 义、迷你菜园核心要求、调研重点等知识点的掌握情况，及时纠正模糊认知。 2. 小组交流完善：各小组分享问题清单和前期调研结果，互相补充、提出建议，进一步完善自身调研内容和问题清单。 3. 布置预习任务：让学生课后继续完善前期调研，重点搜集 3 种及以上适合迷你菜园种植的蔬菜信息（生长周期、播种方式、高矮），为下节课设计方案做好 准备。 总结归纳 1. 引导学生自主回顾本节课所学内容，梳理核心知识点：梅尔“ 一米菜园”的 设计思路、“建立模型”的方法、迷你菜园的任务要求和前期调研重点。 2. 教师总结：强调工程师的设计离不开“ 发现问题— 分析问题— 解决问题”的过程，鼓励学生带着调研成果，为下节课的迷你菜园设计方案做好准备，迈出工程 实践的第一步。 板书设计 第一课时：明确任务，探究方法，完成调研 1. 工程师的智慧：梅尔→一米菜园（建立模型） 2. 迷你菜园任务：正方形种植箱（≤60 cm）、≥3 种蔬菜、净菜≥300 克 3. 核心方法：建立模型（试错、优化） 4. 前期调研：蔬菜、空间、材料、问题清单 习题设计 见《 科学四年级上（SJ 版）》 学科网（北京）股份有限公司 $