专项学习《像工程师那样》教学设计-2026-2027学年二年级科学苏教版上册

该小学科学教学设计聚焦工程师解决问题的完整流程，通过小镇排污管改造案例导入，示范头脑风暴与方案对比，迁移至雨水收集任务，搭建从案例学习到实践操作的学习支架。 此资料以工程闭环设计为特色，通过头脑风暴四原则培养科学思维，模拟降雨测试与改进提升探究实践能力，使用废旧材料渗透环保态度责任，助力学生建立工程思维，教师可直接应用流程化教学提升效率。

专项学习 像工程师那样 教材分析 本课是本册书工程技术专项学习内容，区别于前面单元自然科学探究课，核心目标是让学生完整经历工程师标准工程流程：明确问题→头脑风暴设计方案→实施制作→检验测试→改进完善→发布成果，建立工程设计思维。 教材编排循序渐进，分为五大板块： 1.案例导入：小镇湖底老旧排污管改造工程，呈现工程师团队针对难题开展头脑风暴，对比多种方案利弊，最终确定漂浮筒 + 钢索悬浮管道最优方案，直观示范工程师解决真实工程问题的思路； 2.任务下达：迁移任务——以“收集再利用雨水”为主题，要求学生利用身边常见材料，设计并制作雨水收集装置，限定要求：集水量多、操作简单、安全稳固； 3.流程拆解：分步拆解工程六步骤：明确问题→设计方案（小组头脑风暴）→实施计划动手制作； 4.头脑风暴规范：明确小组讨论组织分工、四大核心原则：大胆畅想、多多益善、不否定他人、互相启发； 5.测评迭代：通过量化测试收集水量，对比作品优劣，针对短板修改装置，最后上台介绍作品完成成果发布，形成完整工程闭环。 学情分析 （一）已有基础 二年级学生已经完成本册4个单元科学学习，具备基础观察、动手手工、小组合作能力，会使用剪刀、打孔、粘贴、捆绑等基础手工操作；在生活中见过雨水顺着屋檐流下、水桶接水，对“收集雨水”有生活认知。 （二）认知与能力短板 1.不理解“工程师”的职业工作内容，不知道工程是针对具体问题拿出可行方案并落地制作； 2.小组讨论容易闲聊、随意否定同伴想法，不会规范开展头脑风暴； 3.设计时考虑单一，只会想到一种接水方式，不会多角度发散思考； 4.制作后不会主动发现作品缺陷，缺少测试、修改、迭代优化的意识； 5.难以兼顾“集水面积大、防倾倒、不漏液、易组装”多个设计要求。 核心素养教学目标 （一）科学观念 1.知道工程师的工作是发现现实问题、集体研讨方案、动手制作产品、测试优化作品，解决生活与工程难题； 2.理解头脑风暴的含义与执行原则，能区分不同方案的优缺点； 3.掌握雨水收集装置核心结构：集水盘（大口径接水）+ 导流管道 + 储水容器，明白集水盘越大，单次收集雨水越多。 （二）科学思维 1.建立完整工程设计逻辑链：发现问题→构思方案→动手落地→检测问题→优化改进； 2.能对比多个设计思路的优势与不足，筛选最优制作思路； 3.根据测试数据（收集水量）推理装置优缺点，针对性提出改良办法，培养量化分析与迭代思维。 （三）探究实践 1.跟随排污管案例学习工程师思考方式，小组规范开展头脑风暴； 2.书写设计草图、标注结构名称，利用塑料瓶、漏斗、软管、胶带、剪刀等废旧材料完成雨水收集器制作； 3.模拟降雨喷水测试装置，记录收集水量，小组互评并修改作品漏洞； 4.上台口头介绍作品结构、亮点与改进点，完成成果发布。 （四）态度责任 1.学会尊重小组内每一位同学的创意想法，不随意批评否定他人； 2.乐于利用废旧环保材料完成手工创作，树立节水、雨水循环利用的环保意识； 3.体会工程师严谨细致、反复打磨、追求完善的工匠精神；小组分工协作，养成有序分工、互帮互助的合作习惯。 教学重难点 （一）教学重点 1.理解工程师解决问题的完整流程，熟练掌握头脑风暴的四条基本原则； 2.完成雨水收集装置设计草图与实物制作，能通过模拟降雨测试收集水量。 （二）教学难点 1.小组有效开展头脑风暴，避免跑题、否定发言、思路单一； 2.发现装置漏水、倾倒、导流不畅等问题，并提出可落地的改进措施； 3.平衡装置集水面积、稳固性、便携性多重设计需求。 教学准备 （一）教师教具 多媒体课件；范例雨水收集成品2-3款；喷壶（模拟下雨）；量杯（测量毫升水量）；头脑风暴小组记录单；设计稿纸。 （二）学生分组学具（每组自备 + 课堂配发） 废旧大塑料瓶、塑料漏斗、硬卡纸、透明软管、双面胶、扎带、剪刀、铅笔、勾线笔、直尺；记录表格、设计图纸。 安全硬性提示 1.剪刀仅限裁剪卡纸、塑料，禁止挥舞、尖口对人，低年级可由教师协助裁切； 2.软管插接、胶带粘贴防止粘手，喷壶喷水避免弄湿电器； 3.储水瓶摆放平稳，防止倾倒洒水滑倒。 课时安排 1课时 教学过程 （一）情境案例导入，认识工程师与头脑风暴（6分钟） 1.出示教材排污管道工程案例，朗读文本创设情境： 小镇湖底排污管道老化，随时会破裂污染湖水，必须更换新管道，同时有三条限制条件：①不能破坏路面植被 ②继续铺设在湖中 ③使用年限75年、能抗中等地震。 2.呈现工程师三组讨论想法，师生逐条分析利弊： ①方案1：抽干湖水再铺管道→缺点：工程量大、施工进度太慢 ②方案2：管道直接悬浮水中→优点：不用抽水、抗震效果好；疑问：会不会被船只剐蹭、漂浮移位？ ③方案3：架在水面上铺设→缺点：占用湖面空间，影响船只通行、居民水上活动 3.揭晓最终最优方案：管道捆绑漂浮筒，下方钢索锚定湖底悬浮在水中。 优势汇总：不用抽干湖水、具备抗震能力、不阻碍湖面行船、不破坏路面环境。 4.引出核心概念：工程师们围坐在一起，畅所欲言、集合所有人想法寻找解决办法，这个集体研讨方式叫做“头脑风暴”。 5.板书课题：专项学习 像工程师那样 （二）发布工程任务，明确项目要求（5分钟） 1.教师发布本次班级工程任务： （1）利用常见材料设计制作一个雨水收集装置。这个装置要尽可能多的收集雨水，并且操作简单、安全可靠。 （2）硬性要求： ①尽可能多地收集雨水；②利用常见材料，操作简单；③使用安全、结构牢固不易损坏倾倒。 2.出示教材两款现实雨水收集设施图片，启发学生思路： ①伞形大面积集水棚 + 储水箱；②屋檐落水管直接连接大型储水桶。 引导学生提炼核心结构：大口接水部分 + 输水管道 + 存水容器。 （三）小组头脑风暴，绘制设计方案（10分钟） 1.明确头脑风暴执行步骤 ①小组先列出本次要解决的核心问题：怎样做大集水面、怎样防止漏水、怎样固定装置不歪倒。 ②推选1名组长组织发言，1名记录员书写所有想法 2.宣读头脑风暴四大原则（全班齐读牢记） （1）大胆地提出自己的想法； （2）尽可能多地提出想法； （3）不批评、不否定别人的想法； （4）相互启发，提出新想法。 3.小组构思 + 绘制设计图 （1）在图纸上画出装置简笔画，标注三部分：集水盘（接水）、水管（导流）、储水罐（存水），标注材料与组装方式。 （2）教师巡视指导：提醒集水盘尽量做大开口，方便承接更多雨水。 （四）动手实施计划，组装制作雨水收集器（10分钟） 1.参考教材经典两款设计思路： 方案A：漏斗倒扣作为集水盘，下端插接软管，软管接入剪开瓶口的塑料储水瓶； 方案B：硬卡纸裁剪成大喇叭口集水斗，胶带固定在瓶身上方，瓶口引流进水。 2.小组分工：裁剪材料→拼接组装→胶带密封缝隙防漏水→支架固定防止倾倒。 3.教师巡回帮扶：协助剪刀裁切、软管穿孔、瓶口密封，提醒缝隙一定要粘牢，避免雨水渗漏减少收集量。 （五）模拟降雨测试，检验作品并改进（5分钟） 1.统一用喷壶从同一高度模拟下雨15秒，将收集到的水倒入量杯，记录毫升数，填写教材测试表格。 2.各组对照数据自查问题： （1）水量偏少：集水盘开口太小/接缝漏水； （2）水全部漏出：接口没有密封； （3）瓶子歪倒：缺少支架固定。 3.现场简单优化修补：加宽集水斗、加固胶带、增加支撑杆固定瓶身。 （六）成果发布展示，课堂整体总结（2分钟） 1.每组选派1名小小工程师上台发言：介绍作品结构、设计亮点、测试后改进的地方。 2.梳理工程完整流程： 明确问题→设计方案→实施计划→检验作品→改进完善→发布成果 3.拓展环保小结：雨水回收节约自来水，工程师用技术让资源循环利用，生活中还有很多工程发明可以保护环境。 （七）课堂分层作业（2分钟） 1.基础必做：带回家继续完善雨水收集装置，下雨天放在户外实地收集雨水，用来浇灌家里绿植； 2.拓展选做：观察家里还有哪些工程产品（桌椅、门锁、水管、收纳架），想一想工程师当初是怎样设计它的。 板书设计 像工程师那样 工程师工作六步骤 明确问题 → 头脑风暴 → 实施制作 → 检验测试 → 改进完善 → 发布成果 头脑风暴4条原则 1.大胆想 2.多多想 3.不否定 4.互启发 雨水收集器结构 集水盘（大口多接水）+ 导流管 + 储水瓶 密封防漏、支架稳固 学科网（北京）股份有限公司 $