1、20222022 年春新教科版科学六年级下册教材分析年春新教科版科学六年级下册教材分析 教材内容与结构教材内容与结构 六年级下册教科书由“小小工程师”“生物的多样性”“宇宙”和“物质的变化”四个单元组成。四个单元分别隶属于“技术与工程领域”“生命科学领域”“地球与宇宙科学领域”和“物质科学领域”。本册教科书的整体编排，以核心概念的进阶发展为线索，整体设计教学活动，同时兼顾了四个领域的年段安排，着力促进学生探究实践能力的发展。 “小小工程师”单元的学习，让学生经历一个工程建造的系统过程。从贴近学生生活的房屋建造工程入手，以建造塔台为任务目标，让学生一步步地体验、学习工程的过程：明确任务设计建造（
2、模型）测试评估改进。学生通过实践，认识工程的各个要素，了解设计是工程的核心，同时渗透工程思维，体会到工程实践与科学探究的不同魅力，从解决问题的角度培养学生的实践能力和创造能力。 “生物的多样性”单元的学习，是基于六年级学生的认知特点，围绕物种多样性和基因多样性进行的。第 12 课从学生熟悉的校园生物入手，通过调查、统计等方法，认识到生物种类的多种多样；第 35 课扩展到种群内不同生物个体的千差万别，引导学生构建地球生物丰富性和多样性的概念；第 36 课还组织了遗传变异及生物进化的相关内容，让学生认识到生物的多样性、存活、灭绝都是生物进化的结果；第 7 课组织学生研究生物多样性与人类的关系，以及
3、探索如何更好地保护生物多样性。通过本单元的学习，学生将认识到研究生物的多样性是为了更好地保护生物多样性，同时也是为了保护我们人类自己。 “宇宙” 单元的学习， 是建立在学生对地球、 月球等天体的认识基础上的再次扩展，通过对太阳系、 星座和宇宙的逐步认识， 学生初步形成宇宙是一个大系统的观点。 第 13 课是对太阳系的认识，第 45 课是对星系的认识，第 67 课是对宇宙的认识。在不断学习的过程中，学生的视野逐步扩大，对大尺度的空间观念也得到了发展。本单元的学习特点是通过建模并结合想象推理，这是学生认识宇宙的重要方法，对学生的思维发展和空间观念的发展有着独特的作用。培养学生对天文的兴趣，也是本单
4、元重要的教学目标，为此本单元还设计了一些课后需要学生持续观察的活动，既可以提高学生兴趣，也可以帮助学生建构理解概念。通过本单元的学习，希望学生认识到宇宙是一个系统，由大小不同的星系构成；组成宇宙的星系或星体都在运动变化，分布在不同的宇宙空间并有不同的特征；宇宙是庞大的，但又是可以被人类探索、发现和认识的。 “物质的变化”单元的学习，是小学阶段“物质科学领域”的总结单元。在小学阶段的学习中，学生经历了对物体特征、材料性能的研究实践，逐渐发展到对物质变化的探索。本单元从学生身边的物质变化现象开始研究，观察物质变化及其伴随的现象，认识物理变化与化学变化的本质特征。学生的探索视野从身边熟悉的物质变化逐
5、渐扩展到地球家园与生命体中的化学变化。在本单元的学习中，学生主要通过观察、实验等方法认识物质变化的本质特征，通过资料阅读、信息交流、推理论证等方法，发展正确的物质观。通过学习，学生将认识到世界是由物质组成的，物质是在不断变化的，物质变化创造了一个丰富多彩、绚丽多姿的物质世界，物质的变化与人们的生活紧密相关。 本册四个单元，是整个小学阶段总结性的单元，也为初中阶段的学习打下了良好的基础。整册教科书的设计立足六年级学生的认知特点，充分考虑小学阶段的内容进阶，按照课程标准的学段目标要求，精选探究实践的主题。在一系列教学活动的助推下，帮助学生建构起相关科学概念，发展学生的实践能力和创造能力，为提高学生
6、的科学素养打下扎实的基础。 第一单元第一单元 小小工程师小小工程师 单元概述单元概述 工程是将自然科学的原理应用到工农业生产部门中去而形成的各学科的总称。在生活中，工程无处不在，影响着我们的生活。如土木建筑工程、水利工程、冶金工程、机电工程、化学工程、海洋工程、生物工程等。这些工程类学科是应用数学、物理学、化学、生物学等基础性科学的原理，结合在科学实验及生产实践中所积累的技术经验而发展出来的。本单元学习内容指向建造工程，属于土木建筑工程中的一部分。本单元从贴近学生生活的房屋建造工程入手，帮助学生一步步认识工程，了解设计是工程的核心，体验工程师的设计工作。 本单元隶属于技术与工程领域。在小学阶段
7、，没有对技术与工程做出严格的区分，统一表述为工程设计，本单元实则指向的是工程。单元题目以“小小工程师”命名，就是希望学生担当起工程师的角色，像工程师一样根据规定的任务目标，运用已有经验和对科学的理解，设计并建造出相应的产品。本单元学习核心是以建造塔台为任务目标，让学生经历一个“工程”建造的系统过程：明确任务设计建造（模型）测试评估改进。通过塔台建造的实践活动，学生将初步建立起对工程的了解，感受工程的复杂与魅力，从而让科学学习的开展更为活泼和真实。 本单元的学习目标来自课程标准中 56 年级的下列相关学习内容。 17.1 知道很多发明可以在自然界找到原型， 能够说出工程师利用科学原理发明创造的实
8、例。 18.1 了解一项工程需要由多个系统组成，如建造住宅需要考虑结构、供水、采光、供暖系统等。 18.2.1 利用摄影、录像、文字与图案、绘图或实物，表达自己的创意与构想。 18.2.2 将自己简单的创意转化为模型或实物。 18.2.3 根据现实的需要设计简单器具、生产物品或完成任务。 18.3.1 根据设计意图，分析可利用的资源。 18.3.2 简单评估完成一个产品或系统的可行性，预想使用效果。 18.3.3 从经济效益、社会效益、环境效益等方面评价某个工程设计，并提出改进和完善建议。 以上相关学习内容，指向 2 个主要概念，分别是“技术的核心是发明，是人们对自然的利用和改造”“工程的关键
9、是设计，工程是运用科学和技术进行设计、解决实际问题和制造产品的活动”。对于六年级学生，学习以上主要概念需要亲历和体验。学生要在真实情境下完整经历工程实施过程。以工程实践为主要学习方式，观察分析住房结构与系统，理解工程的复杂性与系统性。查阅工程资料，理解工程实施过程以及工程与科学技术的关系。亲身尝试工程实践，体验并感受工程魅力，理解工程的复杂性、闭环性等特点，从而建构课程标准要求的主要概念。 为达成上述学习目标，本单元在设计上大致分为两个部分。 第一部分涉及第 12 课，是对现有工程的了解，并为学生后面的工程实践做认知储备。 前两课的教科书内容分别选择了学生最为熟悉的住房和代表我国桥梁建设极高水
10、平的港珠澳大桥作为素材，引导学生展开对工程的了解。通过这两课的学习，使学生对“工程是什么？”“有什么特点？”“工程建设与科学技术之间的关系是怎样的？”等问题形成初步的认知。 第二部分涉及第 37 课，学生将亲历工程实践。教科书始终围绕不断改进设计这一思路编写，凸显工程的关键是设计这一根本点。学生在“做工程”的实践活动中，进一步了解工程的基本程序， 体会工程的复杂性以及设计过程的反复性等特点， 感受 “做”的成功和乐趣，同时学生的实践能力、思维能力和运用科学知识解决问题的能力得到培养与发展。 第 1 课“了解我们的住房”，从住房的基本结构、必需系统、建造过程三个方面开展学习。通过对自己居住房屋的
11、回忆和分析，学生初步认识工程是由多个系统组成的。通过阅读房屋建设资料，了解住房建造工程的基本过程，为单元后几课实施工程实践活动做铺垫。 第 2 课“认识工程”，是在认识身边房屋建设工程基础上扩展视角。以我国宏大工程港珠澳大桥为例，进行资料搜集与分析，梳理出工程建设的相似步骤，重点明确限制条件下的设计、制作模型测试、评估、改进、修改设计，直至达成解决问题的循环往复过程。学生从感性角度认识工程，为后五课提升理性认识打好基础。同时，理解工程与科学技术进步的关系。初步理解“技术发明通常蕴含着一定的科学原理”这一主要概念。 第 3 课“建造塔台”，在之前学习的基础上，开始体验工程实施过程。以招投标形式明
12、确工程项目要求，体会并感受设计的重要作用。在设计中感受工程设计要考虑的各项因素和其相互之间的联系，体会工程的多系统与复杂的特性，加深对工程的理解。 第 4 课“设计塔台模型”，从本课开始，教科书的呈现方式没有沿用惯常的四个板块的编写体例， 而是采用工程建设的基本程序来展开。 建立模型是工程设计的关键步骤，本课是在上一课设计总体方案的基础上，聚焦塔台设计这个关键点来开展工程实践活动的。在设计中学生要更多地考虑技术难关的突破，思考达成工程项目要求的方法。 第 5 课“制作塔台模型”，本课的重点是动手做。学生基于上一课的设计动手制作塔台模型。动手制作模型不但是将上一课的设计予以具体实施，而且也是为后
13、几课的测试、评估、改进打基础。实施过程不仅要遵循设计图纸要求，在制作过程中也会有新的发现、感受、改进。 第 6 课是“测试塔台模型”。模型的设计是否符合工程要求，是以制作模型测试结果为依据的。以评价表为评价标准，全班进行测试、评价是本课的核心活动。量化各项测试活动，比较分析数据，找到自己模型的优势与问题，在此基础上对问题进行梳理与分析，最终明确模型设计或制作方法的修改点，均是本课学习的重点任务。 第 7 课是“评估改进塔台模型”。本课重点有两个：一是评估，二是改进。改进是工程设计的关键，渗透在工程的各个环节。本课的改进活动要让学生认识到“依据”的重要性，要在数据、现象等证（依）据的支持下进行改
14、进与完善。在本课与前几课的学习中，学生将亲历工程实践的基本程序，完成建造塔台模型的过程，获得小小工程师的角色体验，对工程的理解一定优于之前的认识。但在本课学习的最后，要让学生知道工程设计绝不是“一锤子买卖”，可能要经过多次的反复改进直至满足工程的需要，同时还要提示学生对方案的最终选择是在权衡多种因素后的取舍。 单元教学目标单元教学目标 科学概念目标科学概念目标 许多发明创造来源于对生活的观察，可以在自然界找到原型。 一项工程是由多个系统组成的，各系统内部需要协同工作。 工程建设需要运用相关科学知识以及技术的支撑来完成。 工程无论大小都要经历相类似的建设过程。 工程的关键是设计，设计需要经历不断
15、改进的往复过程，直至满足建造要求。 工程建设具有复杂性的特点，需要集合多人的智慧共同协作完成。 科学探究目标科学探究目标 能通过观察、搜集资料、调查、案例分析等方式获取信息。 能结合自己家的住房，说出住房的基本结构（功能分区）及供水、采光、供暖等主要系统。 通过查阅资料，能简述出住房及其他工程的建造过程。 能举例说出工程与科学技术的关系。 能根据建造塔台的具体任务，综合考虑相关因素，制订出建造方案。 能根据限制条件设计出符合要求的塔台模型，并能用文字和绘图的方式表达创意。 能根据设计方案制作塔台模型，并能宣讲自己的设计理念与思路。 能按照评价表给定的指标测试塔台模型。 能根据测试结果梳理塔台模
16、型存在的问题并初步提出改进设想。 能正确评估本组与他组的塔台模型，反思并提出建议。 能综合考虑各种建议，改进原设计方案，并基于调整后的设计方案对塔台模型进行重整。 能自觉运用批判性思维和创造性思维开展工程实践活动。 科学态度目标科学态度目标 对工程建设抱有极强的兴趣与探索愿望，对担当小小工程师的角色充满期盼。 乐于投入建造塔台的工程实践之中， 认识到细心、 耐心、 务实和实事求是的重要性。 乐于通过测试的方式发现问题，不断改进设计，体会坚持与信念的重要性。愿意与同学合作、交流与反思，感受到合作的重要性。 科学、技术、社会与环境目标科学、技术、社会与环境目标 感受到工程与科学技术的密切关系，认识
17、到科学与技术的发展对人类生活的影响。 认识到工程是为满足人们对美好生活的向往而付诸的行动，意识到人工世界对社会发展的影响。 单元词汇单元词汇 技术：泛指根据生产实践经验和自然科学原理发展而成，把生产要素投入转化成产品和服务等产出的理论知识和实践知识以及各种工艺操作方法与技能，如电工技术、焊接技术、木工技术、激光技术、作物栽培技术、育种技术等。 工程：将自然科学的原理应用到工农业生产部门中去而形成的各学科的总称。如土木建筑工程、水利工程、冶金工程、机电工程、化学工程、海洋工程、生物工程等。这些学科是应用数学、物理学、化学、生物学等基础科学的原理，结合在科学实验及生产实践中所积累的技术经验而发展出
18、来的。 主要内容有对于工程基地的勘测、 设计、 施工，原材料的选择研究，设备和产品的设计制造，工艺和施工方法的研究等。 结构：与“功能”相对。系统内各组成要素之间的相互联系，相互作用的方式，是系统组织化、有序化的重要标志。物质系统的结构可分为空间结构和时间结构。任何具体事物的系统结构都是空间结构和时间结构的统一。结构既是系统存在的方式，又是系统的基本属性，是系统具有整体性、层次性和功能性的基础与前提。研究系统的结构和功能，既可根据已知对象的内部结构，来推测对象的功能；也可根据已知对象的功能，来推测对象的结构。 系统：自成体系的组织；相同或相类的事物按一定的秩序和内部联系组合而成的具有某种特性或
19、功能的整体。如组织系统、灌溉系统、呼吸系统。 材料清单材料清单 图纸（住房结构、给排水系统、电路系统等）、住房建设文字资料、港珠澳大桥文字与视频资料、资料（“鸟巢”体育场、“中国天眼”、高铁、卫星等）、塔台竞标书、评价表、三角形与正方形的框架实物、设计方案记录表、胶带、吸管、剪刀、红笔、滚珠、弹簧、钩码、米尺、装满水的矿泉水瓶 35 个、小盆、电风扇、抗震检测仪、测试塔台记录表、设计方案修改记录表、班级记录表、教学课件。 分课时教材分析与教学建议分课时教材分析与教学建议 第第 1 1 课课 了解我们的住房了解我们的住房 背景和教学目标背景和教学目标 房屋是最贴近学生生活的建造工程。从住房建造工
20、程入手了解学习工程的系统性、复杂性等特点，对学生来说较为合适。 了解我们的住房，首先要了解住房的结构。住房的结构分类标准有很多，从功能分类有卧室、起居室（客厅）、厨房、卫生间、阳台等；从高度分类有低层、多层、小高层、高层、超高层等；从楼体结构分类有砖木结构、砖混结构、钢混框架结构、钢结构等。了解我们的住房，其次要了解住房中包含的系统。住房中有给排水、电、燃气、供暖等必备设施。完善的设施建设需要依靠相应的整套系统支持，例如，承重系统、采光系统、通风系统等。无论是住房结构，还是各种设施，其整体都是由多项系统整合组成的。这些系统的建设与住房整体结构紧密相连并要协同设计。由此可见，住房建设工程无论是结
21、构还是设施都要由无数系统组成，各项系统相互影响、相互配合、协调整合，需要进行科学的、系统的统筹规划设计才能实现住宅需求。了解我们的住房，还要了解住房建造的过程，明确任务、选址、设计、建造、验收等。 学生虽然每天居住在房屋中，似乎应熟悉房屋，但绝大多数学生对其结构、系统、建造过程并不清楚，因此学习本课还是有一定难度的，但学生对这一内容的学习会非常感兴趣，教师可抓住学生这一兴趣点，引导学生搜集相关资料作为学习资源的补充。 鉴于学生的年龄，只要能大致知道住房的基本结构、必需系统以及建造的主要过程即可，从整体上对住房工程有一个初步认知，同时也是为下一课认识工程奠定基础。 科学概念目标科学概念目标 住房
22、都是有一定结构的，根据需求不同，结构也会存在差异。 住房由供水、供暖、采光、电路等多个系统组成。 住房需要经历一定的建造过程，每一个过程都非常重要，需协同发挥作用。 科学探究目标科学探究目标 能结合自己家的住房，说出住房的基本结构（功能分区），以及供水、采光、供暖等主要系统。 能通过查阅资料及相互交流，简述住房的基本建造过程。 科学态度目标科学态度目标 对了解住房有极强的学习兴趣。 感受同伴沟通交流的重要，乐于分享。 科学、技术、社会与环境目标科学、技术、社会与环境目标 初步认识到人类的需求促进社会的进步与发展，同时科学技术的进步也满足了人们对美好生活的向往与追求。 初步感受房屋建造的复杂性、
23、系统性和科学性。 教学准备教学准备 为学生准备：学生活动手册，有关住房建设的文字资料。 教师准备：住房结构、给排水系统、电路系统等图纸，班级记录表，教学课件。 学生活动手册说明学生活动手册说明 本课活动手册有两项内容，分别对应探索活动 2 和探索活动 3。 “请在图中标出房屋的主要结构与系统”是用形象的图片帮助学生梳理寻找住房的结构与系统。学生对于结构、系统这些词汇的理解没有经验支撑，借助这样的示意图，在标注过程中理解结构与设施系统的复杂性。标注后的活动手册为学生在生生交流活动中提供帮助。 “房屋建造的主要过程”栏是记录自己思考的过程与成果。通过对教师提供或学生自己搜集的资料阅读、分析，学生进
24、行住房建造过程的总结、梳理与记录。在个人记录表的基础上开展全班交流分享，经过全班共同研讨、分析、汇总后总结出住房建造过程的班级记录表，为第 2 课的工程建设过程步骤的梳理和第 3 课建造塔台标书的制订做铺垫。 第第 2 2 课课 认识工程认识工程 背景和教学目标背景和教学目标 住房建造工程只是诸多工程中的一种。学生在第 1 课初步了解工程后，对工程会有极大的兴趣，会产生诸如“还有哪些工程？其他工程建设过程是什么样的？这些不同工程建设过程有什么共同特点？”等疑问。本课主要围绕以上疑问开展学习。 教科书使用大量篇幅展现了我国具有代表性的伟大工程港珠澳大桥。以港珠澳大桥这一巨型工程与上一课身边的住房
25、建造工程进行对比，呈现出巨型与小型、复杂与普通、远处与身边等多角度冲突。基于这样的冲突进行比较、分析、总结工程建设过程中的相似步骤，更能够加深对工程建设的理解。 教科书以一幅跨页的港珠澳大桥图片衬托出这项工程的宏大与震撼，精选文字资料阐述明确，指向建设港珠澳大桥的目的和工程建设中所面临的巨大挑战。让学生体会尖端工程的建造不易，需要通过不断创新、不断超越、突破重大难关等来实现工程目标。 本课还介绍了多项宏大工程，帮助学生将视角从房屋、桥梁等工程建设拓展到其他方面，从更宽广的角度认识工程，多方面理解工程意义和实施过程，从而深刻认识到科学技术与工程的相互作用，使学生初步构建“工程的关键是设计，工程是
26、运用科学和技术进行设计、解决实际问题和制造产品的活动”这一主要概念。 科学概念目标科学概念目标 许多发明创造来源于对生活的观察，可以在自然界找到原型。 工程建设需要运用相关科学知识以及技术的支撑来完成。 工程需要在一定的限制条件下完成任务，要经历相类似的建设过程。 科学探究目标科学探究目标 能通过阅读资料知道工程建设需要面临的限制条件有哪些，又是怎样解决难题的。 能根据工程案例归纳出工程建设过程的相似步骤。 能了解工程建设所需的科学技术支持，分析工程与科学技术的关系。 科学态度目标科学态度目标 认识到工程建设的艰难，从而产生对建设者的敬仰之情。 进一步唤起学习工程的兴趣，激发做一名小小工程师的
27、愿望。 科学、技术、社会与环境目标科学、技术、社会与环境目标 进一步认识到科学技术与工程的相互关系。 进一步认识到科学技术对社会发展的重要作用，人类的好奇及社会的需求对科学技术发展的积极促进作用。 教学准备教学准备 为学生准备：港珠澳大桥相关资料、学生活动手册。 教师准备：港珠澳大桥文字与视频等资料，“鸟巢”体育场、“中国天眼”射电望远镜、高铁施工过程、航天航空卫星照片、技术简图等资料，班级记录表，教学课件。 学生活动手册说明学生活动手册说明 本课活动手册是对课堂活动的记录，流程图配合探索活动 2 使用。虽然教科书中展示与其相同结构的流程图，呈现出完整准确的内容，但是两者并不重复。活动手册中的
28、流程图是学生对比住房建造过程与港珠澳大桥工程建造资料后的梳理记录。学生要将第1 课的班级记录表中相关内容归纳为本课学习的工程建设步骤。在不断分析、归纳中填写流程图， 学习理解工程设计过程。 其中各项箭头有提示作用， 右侧循环箭头作用突出，体现了整体设计活动的过程，也是学生填写设计过程的提示，帮助学生理解工程设计的闭环性。 最后学生利用填写的流程图开展全班交流， 形成最终教科书呈现的完整、 准确、概括性的班级记录表。 第第 3 3 课课 建造塔台建造塔台 背景和教学目标背景和教学目标 从本课开始，学生将承担起工程师的角色。本课的聚焦环节给学生一个任务在操场上建造一座塔台， 目的是创设一个真实情境
29、， 引发学生参与科学实践活动的积极性。由于现有条件的限制，在本单元的学习中，学生并没有涉及真正的塔台建造，重点围绕塔台设计展开学习与体验，感悟设计的往复性与复杂性。 本课作为建造塔台的起始课，从设计塔台方案开始做起，采用模拟真实的招投标活动情境展开学习。 这一方式的运用主要是激发学生的学习热情， 真正像工程师一样工作，加深对工程的理解。 足球教练训练塔台类似学生常见的领操台。二者区别在于领操台是固定的，而塔台不固定位置，可以随需要变换位置。这就需要建造的塔台具有方便移动、抗风、抗震等多项功能。同时，工程项目还要求教练员能够站在上边指挥训练，其承重性、高度和安全性也是重要项目要求。围绕这些要求进
30、行工程项目整体设计是本课活动的主要内容。 在本课，学生要模拟前两课学习的工程建造基本过程进行自主设计。从选址、材料选择、塔台的设计、成本核算、人员分工、时间分配等各个方面进行工程整体设计。过程中，学生要考虑各因素之间相互牵制、难以取舍的关系，也要明确各项因素权衡的侧重。例如，塔高、承重、安全是工程项目的核心与重点，美观、成本等属于在重点基础上的综合点。达成二者最大的平衡与优化取决于工程项目的设计，取决于技术难关的突破，取决于合理应用科学原理与科学技术。学生虽面临诸多困难与挑战，但对本课学习内容还是有着强烈的好奇心和参与热情，学习的积极性颇为高涨，这都为本课的学习奠定了坚实的心理基础。 科学概念
31、目标科学概念目标 对一项工程的设计需要考虑到各因素以及各因素之间的关联。 科学探究目标科学探究目标 能够考虑到建造塔台所涉及的各个因素。 能够根据教科书中的“标书”样本制订出建造塔台标书。 能够利用文字、绘图的方式表达自己的创意与构想。 科学态度目标科学态度目标 积极参加设计活动，对工程学习充满兴趣。 乐于表达与交流，并能够综合小组各成员的意见，形成集体的观点。 科学、技术、社会与环境目标科学、技术、社会与环境目标 感受到科学知识与其他学科综合能力对工程设计的重要性。 教学准备教学准备 为学生准备：学生活动手册。 教师准备：班级记录表、操场照片、塔台竞标书、教学课件。 学生活动手册说明学生活动
32、手册说明 本课的活动手册是学生制订标书内容。学生制订的标书形式可以多种多样，活动手册采用大量留白的形式，不给学生设置篇幅限制，避免限制学生思维和活动。活动手册上预留的空间只是为学生提供一个提示，学生可以自由使用纸张完成小组标书。注意提醒学生保存此标书，作为过程性资料。 第第 4 4 课课 设计塔台模型设计塔台模型 背景和教学目标背景和教学目标 从本课开始，学生的学习视角从对工程的整体认知转换到对工程设计这一核心内容。与之相适应，单元学习内容视角也从宏观到微观，从整体到局部发生转变，随之教科书的编写体例也发生变化，不再沿用四个板块的模式，而是采用工程建设的基本程序来逐课铺开。具体到本课的内容，是
33、对塔台模型的设计。教科书首先明确“建立模型是工程设计中的重要环节，工程师常通过建立模型来测试他们的设计”，引导学生知道建立模型的重要意义。 对于塔台模型的设计，教科书提出了明确的要求，提供了材料清单以及评价表，从指导与评估两个角度来规范设计方案。在制订方案环节，教科书又设计了 5 个问题供学生思考，引导学生全面而细致地考虑设计问题，尽可能帮助学生设计出更符合要求的塔台模型方案。 尽管本课为学生设计塔台模型提供了必要的支架，但对于学生来说仍然具有挑战性，学生要经历多维度的思考与权衡，最终整合出最为合适的设计，在此过程中，学生再一次感悟到工程设计的复杂性。 本课的模型设计是对上一课“标书”的具体化
34、，并且下一课建造模型要完全遵照本课的设计图纸实施，单元结束课也要针对本课设计的不足进行改进。所以，本课的学习内容在单元中具有十分重要的作用。 科学概念目标科学概念目标 工程设计是一个复杂的过程，需要综合考虑各个因素及之间的关联。 工程设计中蕴含着一定的科学知识。 科学探究目标科学探究目标 能根据建造塔台的具体任务，综合考虑相关因素，制订出建造方案。 能根据限制条件设计出符合要求的塔台模型，并能用文字和绘图的方式表达创意。 能深入思考，发现并解决设计中的难点问题。 能反思自己的设计，不断改进。 科学态度目标科学态度目标 对工程设计抱有极强的兴趣。 愿意与小组成员合作、交流，共同完成设计任务。 具
35、有反思意识，能听取同学的意见并不断改进自己的设计。 科学、技术、社会与环境目标科学、技术、社会与环境目标 感受到科学知识对设计好塔台的重要作用。 教学准备教学准备 为学生准备：塔台竞标书、学生活动手册。 教师准备：班级记录表、评价表、三角形与正方形的框架实物、建筑物图片、铁塔图片、教学课件。 学生活动手册说明学生活动手册说明 本课的活动手册在制订方案板块第二步设计中使用，在第三步进行展示交流。 和上一课相同，本课塔台设计方案也可由学生自行选用纸张完成，并注意保存。 第第 5 5 课课 制作塔台模型制作塔台模型 背景和教学目标背景和教学目标 本课的制作活动是进行模型制作，并非工程建设。模型制作是
36、设计环节中的内容，在设计环节中具有重要作用。首先，模型要完全按照设计图纸进行制作。制作过程检验了设计是否合理、科学、全面，是对设计的执行、检验和完善。其次，模型成品为测试与评估提供了可能。设计图纸是将抽象的设计思想转化为形象的图画、标识等的方案，模型成品是将其呈现为具象的实物。设计思想、理念、计划是否能够达到工程目标，完成工程要求，需要依靠对模型进行测试与评估。最后，模型是改进设计完成工程任务的重要依据。不断反复测试查找问题、寻求改进、突破技术难关等都要依靠模型来实现。由此可见，模型的制作在工程设计中具有重要意义。 学生制作模型活动，要始终确立完全按照设计图纸实施的意识。在制作过程中如发现问题
37、要经过小组研讨交流后，先修改图纸再实施制作。保持设计图纸与建造模型的一致性，为后面进行交流评测做好准备。 小组内合理分工合作是做好模型的保障。模型体积较大，个人不容易操作实施，因此多人配合互助，快速优质地完成任务是小组合作能力的突出体现。本课活动形式以动手操作为主，需要教师深入理解工程的模型制作与手工制作之间的区别，避免把科学课变成手工课甚至美术课。 科学概念目标科学概念目标 制作模型是工程设计的重要环节。 科学探究目标科学探究目标 能依照设计方案，制作出塔台模型。 能在制作模型的过程中发现新问题，引发新思考。 能根据塔台模型制作评价表反思所制作模型的优劣。 科学态度目标科学态度目标 体验坚持
38、完全按照设计图进行模型制作。 意识并感受到小组合作的重要性，能通过沟通交流形成集体的观点。 科学、技术、社会与环境目标科学、技术、社会与环境目标 能认识到科学知识和技能对制作优质模型的重要性，进而认识到社会发展需要科学技术做支撑。 教学准备教学准备 为学生准备：设计方案、胶带、吸管、剪刀、红笔、滚珠、弹簧、钩码、学生活动手册。 教师准备：教学课件。 学生活动手册说明学生活动手册说明 本课活动手册包括两部分内容，两部分内容分别配合研讨板块的两个问题。学生反思填写自己的真实想法，借助活动手册交流，总结学习成果。与之前活动手册相同，学生也可以继续使用个人纸张，结合活动手册样式记录，保持活动记录的一致
39、性，便于单元学习后的总结归纳。 第第 6 6 课课 测试塔台模型测试塔台模型 背景和教学目标背景和教学目标 测试模型是工程设计中又一重要环节。模型是设计的具体表现，测试是对设计是否合理、科学、符合要求的检验。测试环节决定着设计方案是否符合工程要求，是否存在问题以及明确改进方向。由此可见测试标准就是工程设计明确的评价指标，第 4 课的塔台模型制作评价表就是本课测试塔台模型是否达标的依据。本课学生需要使用第 4 课的评价表和设计方案，为第 5 课制作的模型开展测试活动，体现了单元学习的连贯性和工程的系统性。 测试塔台模型的各项功能，需要使用到不同的工具。“塔高”要求达到 60 厘米，米尺可以满足需
40、要； “顶端承重”可以借助水瓶或书本等重物，注意选择的重物要一致，方便学生比较；“抗风能力”可以借助电风扇的不同风力等级完成；“抗震能力”需要使用专业仪器进行地震模拟，便于科学准确分出等级；“材料成本统计”由材料量化进行计算；“分工合作”和“美观”是无法量化的项目，需要全班评议，共同商讨。测试得出的数据是学生进行自评、 反思、 发现模型设计缺点的重要依据， 也是进行问题梳理、明确改进方向、完善工程模型设计方案的依据。对于数据的分析整理是本课学生科学探究能力的提升点，教师要多加关注并精心设计相关环节。 各组进行测试数据的对比在本课中也具有重要作用。优势数据项目的展示与介绍，不但是对自己设计的认可
41、和肯定，也是推广小组突破技术难关设计的机会，能够帮助解决其他小组共同遇到的问题。劣势数据项目的呈现，不但是自己发现问题寻求突破的过程，也具有提示其他小组引以为戒的作用，同时也是寻求帮助，借鉴他组经验的过程。在这样的全班交流活动中，不但可以借鉴大量的优秀经验，学会相关科学知识，还可以增强倾听他人意见、迁移应用知识、学会交流合作等一系列科学探究能力。 科学概念目标科学概念目标 测试是工程设计中的重要环节，是衡量设计是否达到规范要求的重要方法。 完成一项任务（测试）需要使用特定的工具。 科学探究目标科学探究目标 能依据标准对塔台模型进行测试并记录。 能对测试结果进行反思，能归因问题所在。 能将问题进
42、行梳理、归纳。 科学态度目标科学态度目标 对测试活动充满好奇与热情，认识到测试的重要意义。 能基于观察事实做出合理判断。 能虚心接纳同学意见，通过反思交流，调整原有设计，从而达成集体共识。 科学、技术、社会与环境目标科学、技术、社会与环境目标 认识到检测工具对测试工作的重要性，从而进一步认识到科学技术的发展对一项工程建设的重要意义。 教学准备教学准备 为学生准备：塔台模型、塔台模型测试记录表、问题梳理记录单、学生活动手册。 教师准备：米尺、装满水的矿泉水瓶 35 个或多本教科书、小盆、电风扇、抗震检测仪、教学课件。 学生活动手册说明学生活动手册说明 本课活动手册包括两部分内容。 第一部分内容是
43、测试活动的数据记录表。配合测试板块第一项活动使用。表格只设计三组并留白一组的篇幅，教师根据自己班级情况进行补充。表格数据填写标准来自第4 课的评价表。表格不涉及总成绩比较，只比较每一项的优点与缺点，为后期分析结果做数据支持。 第二部分内容是依据数据的分析与自我反思，帮助学生整理、归纳、总结测试活动获得的信息。 过程中三个方面的内容提示具有层次性和逻辑性， 引导学生结合数据比较、观察反思、借鉴他人经验来发现查找问题并寻求改进方法。 第第 7 7 课课 评估改进塔台模型评估改进塔台模型 背景和教学目标背景和教学目标 本课是单元总结课，也是设计环节的最后步骤。在上一课测试后，每组都有新的思考和想法，
44、虽然各组进行了展示和交流，但并没给学生提供完整、系统的交流时间与机会。所以，在本课改进设计之前首先要进行评估。评估活动不仅仅自评本组设计，还要小组间进行互评。在各组互评中相互借鉴、相互帮助、资源共享、迁移应用新创新来完善各组设计方案，力求将设计方案改进得更准确、完整和科学，从而达到工程要求。 改进活动需要用到单元学习中的全部过程性资料。招标书、设计图纸、建造过程中的修改记录、制作的模型成品、测试数据记录表、问题梳理记录单、改进方案都支持着评估改进活动的开展，也是学生进行方案设计修改的依据。着重培养学生的证据意识，尊重证据的科学态度，体会工程师的工作过程，感受工程的科学与魅力。 虽然本课是单元结
45、束课， 但并不代表塔台建造工程的结束， 更不是设计环节的完结。本单元核心内容只是让学生体验工程中设计这一核心内容，学生并没有真正施工建设。学生经历明确目标、限制条件下设计、设计模型、制作模型、测试模型、评估模型、改进设计等一整套活动。 本单元第2课就明确指出设计活动具有循环往复和闭环性的特点。本课结束后，不能让学生误以为自己最后的设计就是终极成品，需要让他们知道还要重新制作模型，再次测试评估，发现问题要进行改进，直到达到工程要求，才能完成设计环节进行施工建造。教师在教学实施中要帮助学生树立正确的认识，完成本单元学习内容。 科学概念目标科学概念目标 工程要反复评估改进，不断完善，才能达成最终的工
46、程要求。 科学探究目标科学探究目标 能依据评估标准，针对每一组模型开展小组自我评估与组际评估。 能根据评估结果，梳理出需要进一步改进的问题。 根据已梳理的问题，依据塔台模型制作评价表再次改进设计。 科学态度目标科学态度目标 进一步增强对工程建设的兴趣与认识。 能够学会倾听，乐于交流，不断改进设计。 科学、技术、社会与环境科学、技术、社会与环境目标目标 加深对工程的认识与理解，认识到科学、技术与工程的关系。 理解工程的关键是设计。 教学准备教学准备 为学生准备：招标计划书、评价表、塔台模型设计图纸、塔台模型、测试塔台记录表、问题梳理记录单、设计方案修改记录单、学生活动手册。 教师准备：班级评分统
47、计表、教学课件。 学生活动手册说明学生活动手册说明 本课活动手册有两项内容。 第一个内容配合评估改进板块第三个活动使用。学生通过单元整体学习后，对起始设计方案进行有针对性的修改。修改方式：建议使用与原设计相同纸张来重新绘制，方便学生比较两次设计图纸的异同，感受工程设计中改进的作用与意义，体会工程设计的重要性。 第二个内容配合研讨板块使用， 帮助学生结合单元整体学习， 进行自我反思与总结。 参考资料参考资料 工程设计工程设计 在建设工厂、矿山、铁路、桥梁及建筑工程之前，按照国家标准，结合生产实践、科学技术及经济发展情况，经过调查研究和科学分析，进行周密思考及计算绘图工作，最后提供作为建设施工依据
48、的设计文件及图纸的过程。一般分为初步设计和施工图设计两个阶段。对技术特别复杂的工程项目，有时采取三个阶段设计（初步设计、技术设计和施工图设计）的方式。 土木工程土木工程 用建筑材料（土、石、砖、木、混凝土、钢筋等各种金属材料）修建房屋、道路、铁路、桥梁、隧道、河港和市政卫生工程等的生产活动与工程技术。随着工程建设和科学技术的发展， 逐渐形成一些专门分科， 如修建河港、 水坝、 灌溉渠等称为 “水利工程” ；修建各种房屋称为“建筑工程”等。 建筑设计建筑设计 一般指建筑物、 构筑物与室内外环境在建筑、 结构、 设备等方面的综合性设计工作，也可以仅指建筑方面的设计工作。需根据建筑任务要求，通过调查
49、研究，综合考虑使用功能和投资、材料、环境、地质、结构、构造、设备、建筑艺术、有关法规、施工等因素，合理制订方案，设计成建筑单体或群体的图纸文件。对于一般工程，可分为初步设计和施工图设计两个阶段，对于大型、复杂的工程，则分方案设计、初步设计和施工图设计三个阶段。 建筑构造建筑构造 建筑物和构筑物中构件或配件的组成和相互结合的方式、 方法。 按用途、 材料性能、受力情况、施工工艺和艺术要求，做成各种实用、经济的构件或配件，并将构件和配件结合成建筑整体。 建筑结构建筑结构 建筑结构亦称“房屋结构”，是建筑物中由承重构件（梁、柱、桁架、墙、楼板和基础等）组成的体系，用以承受作用在建筑物上的各种载荷，如
50、框架、塔架等。建筑结构必须具有足够的强度、稳定性、刚度和耐久性，以适应使用要求。 薄壳结构薄壳结构 人们发现，虽然蛋壳、蚌壳本身是很薄的，但是它们的薄壳外形却能使它们变得坚固。建筑师们从中得到启发，设计出了省工省料、优美轻便的薄壳结构。从外观看，这些薄壳结构有的像半球形，有的像圆球形，有的像不规则但非常美观的弧形。尽管它们形态各异，却都有着共同的力学特征。薄壳结构在受到外力的作用时，能够把力沿着整个壳体表面向四周均匀传递，使壳体上单位面积受的力并不大。更为重要的是，在壳体上不存在作用力集中于一个地方的情况。建筑物垮塌不是建筑物每一处都承受不住力了，而往往是有一处不能承受重压而导致整个建筑物垮塌
