专项学习《像工程师那样》教材解析（课件）-2026-2027学年科学六年级上册苏教版

该小学科学课件聚焦“像工程师那样”专项学习，以“节能小屋”为任务，系统呈现工程实践六要素及迭代改进方法。通过德国工程师菲斯特的真实故事导入，衔接低年级轻支架实践到高年级系统工程实践，以工程笔记为支架引导学生经历完整工程过程。 其亮点在于创设真实节能减排情境，采用“示范-迁移”双板块设计。学生通过设计-制作-测试-改进的循环，在数据驱动下优化方案，落实科学观念（理解迭代与约束条件）、科学思维（数据分析比较）和探究实践（完整工程操作）。既培养学生工程素养，又为教师提供结构化教学方案，提升教学效率。

六 教 材 解 析 专项学习 像工程师那样 1 目 录 CONTENTS 一、项目设计 二、工程师这样做 三、学做工程师 四、项目复盘 2 一、项目设计 项目设计 3 1.技术与工程内容本身的重要性 人类运用技术和工程，创造了丰富多彩的人工世界，技术工程实践能力对个人生活、职业发展乃至社会进步都有至关重要的作用。 科学探究和技术与工程实践都是科学教育最重要的研究领域 技术与工程是人类改造世界的手段。 项目设计 4 2.苏教版的定位与特色 编写意图：探索技术与工程素养的课程化方案； 内容设计：构建技术与工程教育的整体性框架； 学习方式：开创技术与工程实践的小学版模式。 目标： 培养具有技术与工程素养的小学生。希望在学生身上看到一些经由学习所形成的关于技术与工程的观念、能力和品格。 形式： 带着学生像工程师那样去做事。经历比较完整和专门性的工程实践学习。 项目设计 5 明确问题 工程需要定义和界定 工程的关键是设计 工程是设计方案物化的结果 设计方案 实施计划 检验作品 改进完善 发布成果 3.工程实践的要素 专项活动涵盖了工程实践的六个要素：明确问题、设计方案、实施计划、检验作品、改进完善、发布成果，旨在让学生初步体验工程活动的基本步骤。 项目设计 6 明确 问题 确定需求，明确产品的功能，限制条件等， 将任务转化为问题。 设计 方案 在前期调研的基础上，头脑风暴、 权衡利弊，选择最佳方案。 实施 计划 选择材料，利用工具制作模型 或原型。 检验 产品 选择科学合理的测试方案， 发现并分析问题 发布 成果 用工程报告或其他形式向他人说明产品可以满足哪些需求，以及设计制作的过程，听取意见和建议。 改进 完善 如果在测试中发现问题， 针对问题改进方案。 整个工程实践过程通过学生所做的“工程笔记”串联起来 项目设计 3.工程实践的要素 7 4.核心概念的内容要求和学业要求 核心概念 学习内容 5-6年级内容要求 5-6年级学业要求 核心概念12 技术、工程与社会 12.1技术与工程创造了人造物12.2技术与工程改变了人们的生产和生活 ①知道技术对提高生产效率或工作效率的影响； ②知道一些古代技术和现代技术的发明或创造。 能举例说明技术与工程对生产和生活的影响； 能利用简单工具制作产品模型。 核心概念13 工程设计与物化 13.1工程需要定义和界定 13.2工程的关键是设计 13.3工程是设计方案物化的结果 ①能定义和界定简单的工程问题； ②能基于证据改进实物模型； ③能简单说明在设计与制作中需要考虑到的重要因素。 能提出满足一定限制条件的工程设计问题； 能完成实物模型制作与测试，基于证据改进模型。 项目设计 8 5.本项目主题的提出 学术性考量 本项目聚焦的工程思维方法是“迭代改进”。课程标准在“工程设计与物化”中要求5-6年级学生能基于证据改进实物模型，能简单说明在设计与制作中需要考虑到的重要因素。《节能小屋》正是通过设计—制作—测试—改进的循环，把“迭代”转化为学生可以操作的工程方法。 意义性考量 节能减排是全球关注的真实议题。学生常常听到“节能建筑”，但不理解工程师如何在有限条件下不断优化设计。本项目以“节能小屋”为任务，让学生在限定尺寸和材料内追求更好的保温效果，体会工程设计是在约束条件下的迭代优化过程。 特色性考量 苏教版“像工程师那样”系列强调以真实工程师故事引出工程方法。本项目选取德国工程师菲斯特研发被动式节能屋的经历：从最初的高成本原型，到制定标准、降低成本、跨气候验证，真实展现了“迭代”不是简单的重复，而是在循环中趋于完善的决策过程。 项目设计 9 6.对学段目标中四个维度核心素养的落实 科学观念 理解“迭代”是工程设计的核心方法；知道工程设计需要在约束条件下不断优化；认识到保温性能与材料、结构的关系。 科学思维 围绕“节能小屋”的保温性能问题，经历分解问题、前期调研、方案设计、测试分析、迭代改进等思维过程；能借助工程笔记记录和比较各代作品的测试数据。 探究实践 在工程实践过程中，能围绕保温要求开展前期调研，利用工程笔记记录设计思路、测试数据和改进设想；能按计划制作小屋模型并进行保温测试。 态度责任 愿意持续改进作品，尊重测试数据；能在小组合作中承担分工，对迭代改进保持耐心和责任感。 项目设计 10 7.六上专项学习在“像工程师那样”序列中的位置 一上《气球动力小车》 头脑风暴 全面体验 二上《雨水收集器》 头脑风暴 发散思维 三上《鸡蛋紧急迫降器》 多方案择优 比较评估 四上《迷你菜园》 建立模型 建模表征 五上《造桥》 权衡利弊 决策取舍 ▼ 当前 六上《节能小屋》 迭代改进 优化反思 一上～三上 轻支架工程实践 六要素以飘带方式呈现，学生在具体任务中逐步熟悉工程过程。 升级 四上～六上 系统工程实践 六要素展开为过程页，并形成“工程笔记”系统，学生用工具记录、分析和优化方案。 六上《节能小屋》是“像工程师那样”系列的高阶收官，也是“迭代改进”的综合训练窗口。 它让学生完整经历明确问题→前期调研→设计方案→实施计划→检验作品→改进完善→发布成果的全过程，体会设计—制作—测试—发现问题—分析原因—再设计的迭代过程，在数据驱动的循环中持续优化作品。 项目设计 11 8.项目的“双板块”体例 示范板块：工程师这样做 阅读工程师的故事 阅读菲斯特的故事，从真实问题中提炼工程方法——迭代改进。 学生通过了解德国工程师菲斯特研发被动式节能屋的真实经历，重点理解工程师如何通过“设计—制造—测试发现问题—分析问题—再设计”的循环，不断优化方案。 示范 迁移板块：学做工程师 完成工程实践任务 用迭代方法完成自己的节能小屋设计挑战。 学生以“节能小屋”为任务，在明确的需求、限制条件和验收标准下，完成明确问题→前期调研→设计方案→实施计划→检验作品→改进完善→发布成果的完整过程。 说明：示范板块为学生提供工程方法的“认知支架”，迁移板块则为学生创造“实践场域”。两个板块相互衔接：先通过工程师故事理解“迭代”是什么，再在自己的项目中运用迭代完成优化。 项目设计 12 9.项目的任务结构与7份工程笔记 教材页 对应环节 工程笔记 第89-90页 工程师这样做 阅读菲斯特的故事，为“明确问题”提供认知铺垫 第91页 学做工程师任务页 发布“节能小屋”工程挑战，明确需求、限制条件和验收标准 第92页 明确问题 工程笔记1：梳理任务要求、限制条件、验收标准和待研究问题 第92-93页 设计方案 工程笔记2：前期调研；工程笔记3：选择方案，画设计图 第94页 实施计划 工程笔记4：计划实施表 第95页 检验作品 工程笔记5：测试与数据记录 第96页 改进完善 工程笔记6：分析与改进 第97页 发布成果 工程笔记7：成果展示 项目设计 13 10.项目教学目标 1 知道“迭代改进”是工程设计的核心方法，理解它是在设计—制作—测试—改进的循环中不断完善的过程；知道工程设计需要满足一定的需求和限制条件。 2 能围绕“节能小屋”的保温性能问题，借助工程笔记比较不同代作品的测试数据，找出改进方向并优化设计方案。 3 能根据项目要求开展前期调研，搜集节能技术和材料信息；能完成小屋模型制作和保温测试，并借助工程笔记记录完整迭代过程。 4 愿意持续改进作品，尊重测试数据；能在小组合作中承担分工，对迭代任务保持责任感。 项目设计 14 11.教学重点与难点 教学重点 理解“迭代改进”的含义，能够借助工程笔记比较不同代作品的测试数据并找出改进方向；能完成保温测试并依据数据提出有针对性的改进方案。 教师需要引导学生： ● 认识迭代不是失败的标志，而是工程完善的正常路径； ● 在每次循环中聚焦一个关键问题进行改进； ● 用工程笔记形成可追溯的证据链。 学习难点 理解迭代不是简单的“重做一遍”，而是在控制变量下每次只改进一个关键问题的决策过程；能够依据测试数据而非主观感受来判断改进效果。 学生常见困难： ● 把“再做一次”等同于“迭代”； ● 测试后无法将数据与结构缺陷对应； ● 改进方案缺乏针对性，全面翻新。 项目设计 15 12.课时建议 阶段 内容 课时 教学组织要点 启动 工程师这样做+学做工程师 1课时 理解菲斯特如何通过迭代改进节能屋，明确“节能小屋”的任务要求、限制条件和验收标准 方案 明确问题+设计方案 1～2课时 围绕保温要求开展前期调研，选择节能技术，绘制设计图 实施 实施计划+制作过程 课外1周 按分工计划完成小屋制作，进行保温测试，记录测试数据 结束 检验作品+改进完善+发布成果 1～2课时 依据验收标准检验作品，分析数据提出改进，展示成果 合计：3～4课时+课外2周制作周期 项目设计 16 二、工程师这样做 17 工程师这样做 · 问题页 教材第89页内容简述 寒冷的冬天，谁都想家里暖暖和和的。空调、暖气帮人们实现了这个愿望，但要消耗很多能源。 德国工程师菲斯特想：能不能建一座不用暖气也能保暖的房子？ 经过研究，他采用四项关键技术实现节能功效： · 给墙和屋顶加保温层 · 用三层窗户 · 把所有的缝隙封严实 · 安装能回收热量的“新风系统” 像个保温杯！ 基于菲斯特的理念，1991年第一栋被动式节能屋建成了。 设计意图 本页不直接讲“迭代”，而是先呈现真实问题——节能建筑的需求，引出工程师菲斯特。这样处理使任务从真实需求中生长出来。 教学建议 教学时可先引导学生讨论“为什么需要节能建筑”，从能源消耗、环境影响等角度梳理问题。随后关注菲斯特的身份和思考方式。 注意事项 不要把本页处理成“菲斯特传记”。重点放在问题意识：传统建筑能耗问题是什么？可以怎样用工程方式解决？ 教学流程 一代产品 18 工程师这样做·方法页 教材说明 菲斯特采用四项关键技术：保温层、三层窗户、密封缝隙、新风系统。1991年建成第一栋被动式节能屋。 此后菲斯特制定严格认证标准，推动被动式节能屋复制推广，但面临新难题： · 降成本：从每户增加5万欧元降至约6000欧元 · 规模化：从几十栋扩展到全球市场 · 跨气候：攻克不同气候适应性难题 如今被动式节能屋已遍布全球，并继续向智能化、本土化方向发展。 “像菲斯特那样，设计—制造—测试发现问题—分析问题—再设计，就是迭代的过程。” 迭代是工程设计的核心方法，是在循环中不断完善的过程。 设计意图 呈现菲斯特解决问题的关键方法——迭代。通过实际案例让学生理解迭代不是简单重复，而是每次改进一处就用数据验证的循环优化过程。 教学建议 围绕“菲斯特做了哪些工程师的事”展开阅读。引导学生找出“设计→测试→发现问题→改进”的迭代循环，理解迭代的价值在于用较低成本逐步优化。 注意事项 不要把本页讲成“被动式节能屋的技术说明”。重点不是记住四项技术，而是看懂工程师如何通过迭代让设计越来越好。 教学流程 后代产品 19 三、学做工程师 20 学做工程师·任务页 教材说明 任务要求：设计并制作一个被动式节能小屋模型，测试保温效果，找出问题，改进设计，再测试。 项目技术指标： · 基底21cm×21cm，高度17cm · 墙体厚度≤2cm · 前后至少各一窗，总面积≥20cm² · 建造周期2周 保温效果公式： （设计模型30分钟温度下降值-标准模型30分钟温度下降值÷标准模型30分钟温度下降值×100% 三级目标： · 基础目标：保温效果≥50% · 优化目标：保温效果60%～75% · 挑战目标：保温效果＞75% 设计意图 把“迭代改进”迁移到学生任务中。以工程挑战赛形式，明确需求、限制条件和验收标准。 教学建议 引导学生先读懂任务要求，再判断“难在哪里”。围绕尺寸、材料、保温效果等展开讨论。 注意事项 不要把本页处理成简单任务布置。关键是帮助学生读出任务背后的工程约束。 教学流程 明确任务 21 学做工程师·过程页——明确问题 教材说明 明确问题时的指导原则： · 先要分析任务中材料、时间、成本等限制条件 · 然后明确验收标准——“做成什么样才算成功” · 最后把任务分解成要解决的具体问题，并列成清单 工程笔记1：明确问题 梳理三方面内容： · 我们的任务：设计并制作节能小屋模型 · 限制条件：尺寸、材料、时间 · 验收标准：保温效果达标 需要研究的问题清单： 1. 怎样让小屋保温？ 2. 用什么材料隔热效果好？ 3. 窗户怎么设计能减少热量流失？ 核心矛盾：窗户是光线通道，也是热量流失处——窗户越大光线越好，但保温越差。 设计意图 引导学生把综合任务转化为结构化理解，不急于动手制作，先弄清楚“要解决什么问题、受哪些限制、做到什么程度才算成功”。 教学建议 引导学生对照任务页提取关键信息，转化为问题清单。重点不是马上给答案，而是形成后续调研和设计的方向。 注意事项 不要把“明确问题”处理成抄写任务要求，要转化为可研究、可决策的问题。问题清单越清楚，后续调研越有方向。 教学流程 22 学做工程师·过程页——设计方案（一）前期调研 教材说明 设计方案前的原则：先围绕问题清单开展前期调研，找齐做决定需要的关键信息；还要盘点已学过的知识。 1. 节能技术大搜索 · 铝箔反射层：把热量反射回室内 · 双层玻璃：空气层减少热量传递 2. 知识盘点（学过的相关知识） · 黑色物体吸热效果好→选择什么颜色的材料 · 材料导热性不同→选用导热怎样的材料做墙体 · 双层玻璃保温→窗户是否可采用双层设计 · 一年四季影子长短不同→屋檐长度如何调节 3. 材料信息收集 · 墙体/窗户/屋顶/隔热层的可选材料及特点 设计意图 引导学生先搜集关键信息再做决策，认识到工程设计不是凭经验，而是基于信息和证据进行决策。 教学建议 引导学生把问题清单与调研项目相对应，完成调研后填写“选择设计思路”，把零散信息转化为初步设计决策。 注意事项 调研必须服务于设计决策，查什么取决于要解决什么问题，记录什么取决于后面要作出什么选择。 教学流程 23 学做工程师·过程页——设计方案 （二）节能技术选择 教材说明 设计方案重点考虑三件事： 1. 确定节能技术——盘点学过的热学、光学、材料等知识，选择适合的节能技术 2. 确定各部件的材料——墙体、屋顶、窗户分别用什么材料 3. 画出设计图——标注尺寸、材料和节能技术的位置 工程笔记3：对照要求，选择最佳方案 · 调研完成后，确定设计思路 · 如果有多种方案可选，可以用四、五年级学过的评估表来帮助比较 画设计图的要求： · 标注尺寸（21cm×21cm×17cm） · 标注各部件使用的材料 · 标注节能技术的位置（铝箔层、双层窗等） 设计意图 帮助学生基于调研信息做出设计决策，用评估工具支撑方案选择，体现“基于证据的设计”工程思维。 教学建议 要引导学生用四、五年级学过的评估表比较方案，设计图要标注清楚尺寸、材料和节能技术位置。 注意事项 重点不在画图美观，而在设计依据是否充分、方案是否经过比较。评估表要真正用于支撑决策。 教学流程 24 学做工程师·过程页——实施计划 教材说明 实施计划时的原则：把要做的事情按顺序写清楚，每一步的负责人和完成时间标出来；预估困难，提前想好应对方法。 工程笔记4：计划实施表 · 分工计划表：任务/负责人/完成时间 · 风险预估：可能遇到的困难和应对方法 · 调整记录：建造中发现的问题和调整方式 制作步骤建议： 1. 对照设计图，列出需要的材料和工具 2. 分步骤：制作墙体→安装窗户→搭建屋顶→整体组装 3. 每一步对照设计图，确保尺寸准确 4. 发现问题及时调整，在工程笔记中记录 提醒：使用各种工具时注意安全。 设计意图 引导学生把方案落到实际行动中，思考“怎样做、谁来做、什么时候做”，让计划真正可执行。 教学建议 引导学生对照设计图倒推所需材料和步骤，计划要明确到任务、人员和时间，使后续实施有据可依。 注意事项 计划要真正服务于方案实施，材料与设计图一致，分工覆盖全过程，时间安排支撑持续观察和改进。 教学流程 将指导落在实施前 25 教材说明 检验作品时的原则：对照验收标准确定检验方法，进行多次测试；记录每次数据，标明哪里达标、哪里有不足。 五项验收标准逐项检查： 1. 房屋大小合适（21cm×21cm×17cm） 2. 墙体厚度不超过2cm 3. 前后都有窗户 4. 节能效果好（保温实验） 5. 在规定时间内完成 保温实验报告： · 将200ml温水（50℃左右）同时放入小屋模型和标准模型 · 定时记录水温（0、5、10、15、20、25、30分钟） · 计算保温效果，对标三级目标 设计意图 引导学生依据明确标准检验作品，用数据说话。理解工程作品的优劣不能只凭观感判断，而要依据标准和数据作出判断。 教学建议 引导学生回到任务页提取验收标准，保温测试注意操作规范，重视数据记录和逐项对标检查。 注意事项 检验的关键是“对照标准做判断”，不是“展示作品”。判断必须建立在标准和数据之上，检验才具有工程意义。 教学流程 学做工程师·过程页——检验作品 26 学做工程师·过程页——改进完善与发布成果 教材说明 工程笔记6：分析与改进 · 看数据找问题 → 想原因定方案 → 改一点测一次 · 每次只改一处，用数据证明是否有效 · 记录代际对比：一代→二代→三代 改进原则： 1. 每次只改一个地方，才能知道是哪个改动有效 2. 改完一定要重新测试，用和第一次完全一样的方法 3. 记录每一次变更——工程笔记就是“迭代日志” 工程笔记7：成果展示 · 工程档案清单（设计步骤、草图、制作过程、测试数据、改进记录、对比照片） · 展示要点：设计思路、测试结果、改进过程、小组合作 设计意图 形成“检验—反思—改进—表达”的工程实践闭环。项目不止停留在作品完成，而是完成整个过程的迭代优化。 教学建议 先回看验收记录判断达成度，改进建议指向具体问题。发布时突出迭代过程和数据证据，说明工程实践过程。 注意事项 成果发布重点不是“展示小屋”，而是说明工程实践过程和迭代依据。只有把过程和依据表达出来，成果发布才具有工程学习价值。 教学流程 27 四、项目复盘 28 项目复盘与评价建议 迭代改进是否真正发生 不是看做了几代，而是看是否： · 每次只改一处 · 用相同方法测试 · 有数据证明改进有效 真正的迭代是“控制变量”式的改进——每次只改变一个因素，其他条件保持不变，通过对比数据判断改进是否有效。 工程笔记是否形成证据链 7份笔记是否形成连续关系： · 笔记1 明确问题 · 笔记2-3 调研选型 · 笔记4 实施计划 · 笔记5 检验作品 · 笔记6-7 改进发布 能否支撑说清楚“为什么这样设计、依据什么改进”。笔记的价值在于“走过程、留证据、能发布”。 评价是否兼顾作品与过程 作品评价：保温效果是否达标，尺寸、窗户等技术指标是否满足。 过程评价：问题界定是否清楚、调研信息是否有效支撑设计、迭代是否有数据依据、改进是否有针对性。 教材解析的目的正是帮助教师理解“教材为什么这样写”和“怎样用好教材”。 教学流程 29 谢 谢！ 30 $