1、第七单元 设计与发明 教学设计23.走近工程师教学设计【教学目标】科学概念目标：了解工程师的作用，知道丰富多彩的人工世界室友工程师设计创造的。科学探究目标：1.能在科学技术的学习影响下，对设计制作载重量大的纸船表现出探究兴趣。2.能积极思考、大胆创新尝试设计创造。情感态度价值观：能在讨论了解工程和工程师的过程中，感受伟大的工程给我们生活带来的影响。科学、技术、社会与环境目标：通过感受工程师的设计创造过程，意识到设计与发明的重要意义。【重 难 点】了解工程师的作用，知道丰富多彩的人工世界室友工程师设计创造的。【器材准备】教师准备：课件、A4纸【教学过程】一、问题与猜测1.PPT 1 出示出示课题
2、走近工程师。与学生交流我国伟大工程“中国天眼”，在交流过程中初步了解学生对于工程的了解情况，培养学生语言表达能力。教师对于学生的回答给与适当的补充，引起学生的好奇感，激发学生的探究兴趣，为接下来的学习铺垫。2.PPT 3 出示提出问题：观看视频，你在视频中了解到哪些信息？通过让学生带着问题观看视频，使学生在观看视频的时候更有目的性，能更好的发现视频中的信息。3.PPT 4 出示“中国天眼”视频。通过视频展示，补充关于“中国天眼”的内容，并介绍工程师。4.PPT 5 出示交流汇报“中国天眼”。通过观看视频，进一步交流“中国天眼”的伟大，感叹建设者们的不平凡。5.PPT 6 出示通过视频展示和交流
3、，引出他的设计者工程师，引发学生思考与讨论，激发学生的学习兴趣。教师引导：如此伟大的工程，是建设者们的心血，同时也充满了工程师的智慧。6.PPT 7 出示与学生交流，引导学生意识到工程师的重要性，并交流工程师是做什么的？教师引导：在工程建设中，工程师的作用是非常重要的，那么工程师在工程建设中是做什么的呢？学生交流讨论，知道工程师在工程建设中的重要性，为接下来学习做准备。二、探究与实践1.PPT 8 出示认识工程师。教师出示都江堰工程的图片，请同学仔细观察图片，观察时注意引导学生从外观和细节上观察，简单介绍其中重要的原理。2.PPT 9 出示播放视频，了解工程，然后全班交流，引导学生了解工程师。
4、通过观看视频，进一步全面了解都江堰工程，知道都江堰的工程师李冰，利用了科学知识和聪明才智解决水利问题，了解工程师的作用。3.PPT 10-19 出示进一步了解伟大工程和工程师。教师展示多张图片和视频，引导学生思考并讨论，工程师和他对应的工程分别是什么?小组讨论结束后，全班汇报，学生汇报时教师要给予指导。通过一系列图片和视频了解我国从古到今伟大的工程和它背后的工程师，知道伟大工程中都有工程师的智慧来解决问题，进一步感受工程师的智慧和国家的伟大。4.PPT 20 出示了解认识工程师。通过图片和视频的展示，学生了解了工程师在工程中的作用，知道工程师在工程中的重要性。教师引导：那么工程师是干什么的呢？
5、学生回答，教师做补充。三、评价与创新1.设计载重量大的纸船。教师引导：经过学生对工程师的了解，同学们想不想自己体验当一次工程师？通过引导学生亲身体验工程师，激发学生自己设计工程的兴趣。PPT 21 出示引导学生先小组讨论如何设计纸船才能载重量更大。教师引导：下面小组讨论一下，如何只利用一张A4纸，设计一只载重量大的船？不能借助其他辅助材料。全班小组交流，分享各自小组的方法，学生汇报时注意引导学生选择合适的材料。然后小组合作分别制作纸船，然后全班展示作品。PPT 22 出示展示的同时，让学生思考什么形状的纸船载重量更大？用什么方法测试纸船载重量的？通过亲身体验工程师，让学生感受工程师是利用科学和
6、技术解决实际问题的，培养学生的科学态度。教师带领学生复习回顾本节课知识。【板书设计】走近工程师 工程 工程师中国天眼 FAST 南仁东都江堰 李冰赵州桥 李春京张铁路 詹天佑蛟龙号载人潜水器 徐芑南港珠澳大桥 林鸣 神舟飞船 戚发轫工程师运用科学和技术进行设计，解决实际问题24.走近发明家教学设计【教学目标】科学概念目标：1.了解新产品的发明与改进过程。2.知道一些发明家和他们的研究事迹，了解他们的设计和发明过程。科学探究目标：1.在教师的引导下，运用多种材料、多种思路、多样方法对身边常用的物品适当改进或尝试发明。2.能够对搜集的信息进行初步的有效提取和梳理。情感态度价值观：1.体会发明及创新
7、的乐趣，积极参与交流和讨论，乐于分享彼此的想法，尊重他人的意见。2. 能分工协作，主动与他人合作，在团队合作中贡献自己的力量。科学、技术、社会与环境目标：1.意识到发明创新因人的需要而产生。2.感知新产品的发明给人类生活带来的便利。【重 难 点】信息的整理和分析。【器材准备】学生准备：发明家资料、记录单教师准备：课件、竹简三字经、书卷三字经【教学过程】一、问题与猜想1.PPT 1 出示 出示课题。2.PPT 2 出示提问：同学们，刚刚过去的国庆节对于我们每一个中国人来说都意义非凡。国庆节期间我们在天安门前举行了举世瞩目大阅兵活动，人民纷纷用自己的方式记录下这激动人心的时刻，看他们在干什么？是啊
8、，可以说我们的日常生活已经处处离不开手机了，手机原来可不是现在这个样子，你想了解手机发展历史吗?3.PPT 3出示是最原始的民用手机，它重约两斤，差不多四个苹果那么重，但通话时间却仅仅只有半个小时，感觉怎么样？是啊，这部手机真是太笨重了。如果让你每天拿着一个这么大的手机，累不累啊？你会有怎样的需求呢？手机的这项改进就是为了满足人们的需要将手机的体积变小了，而且还具备了发送短信息的功能。接下来手机又发生了哪些变化？你的小眼睛真是亮，观察到了彩色的屏幕和摄像头。手机再发展下去就变成了我们现在的智能手机。现在的智能手机除了拍照、打电话还能做些什么？4.聚焦话题：是啊，这些改进都源于人们的需求，发明家
9、根据人们的需求不断将手机进行改造和完善，提高了人们的生活水平，给我们的生活带来了更多的便利。今天就我们一起走近发明家，了解更多的发明家的故事吧。（板书课题：走近发明家） 二、探究与实践1.PPT 4出示课前，老师让同学们搜集了一些发明家的主要发明及解决的问题，现在请你以小组为单位进行讨论并将“他们的发明”及“发明家解决的难题”填写到活动手册中。开始2.PPT 5出示 哪一位同学愿意上来交流一下?【根据学生搜集资料的情况，安排梳理时间】活动一：了解蔡伦造纸术（结合学生交流情况适时出示板书）。PPT 6出示 蔡伦造纸也正是我国的四大发明之一造纸术。蔡伦造纸以前，中国使用的书写材料主要有甲骨、竹简和
10、帛书等。帛书：是古代一种质地细薄的丝织品，虽然使用和携带都很方便，但数量少且价格贵，只有皇帝才能用的起，同时也不利于保存。PPT 7出示 竹简：说道竹简，老师想到一个小故事，西汉时有个大文人东方朔，他才高八斗，学富五车，一次，他想给汉武帝写一份奏本，结果用了一年的时间才将所有内容刻在了3000片竹简上，需要两个人才能抬的动，汉武帝足足看了一个月才看完，看来用竹简作为书写载体真是费时费力啊。蔡伦为了解决这些问题，用树皮、麻头、破布和旧渔网这些廉价的原材料造出了可以书写的纸张，改良了造纸术，后人为了纪念蔡伦将这种纸称为蔡侯纸。蔡侯纸成为重要的书写载体，后来，蔡侯纸流传到西方，为西方文明的发展起到了
11、至关重要的推动作用。看老师这里带来了一卷用竹简串成的三字经和一本用纸书写三字经，谁想来感受一下他们的重量？感觉怎么样？上学的时候老师让带三字经你会选择哪一本？看来蔡伦的发明为我们当代小学生的减负工作也做了不少的贡献呢。活动二：了解王选汉字激光照排技术（结合学生交流情况适时出示板书）。PPT 8出示王选被称为“汉字激光照排系统之父”、“当代毕昇”。PPT 9出示在没有王选的发明前，人们在印刷报纸和书籍的时候，主要依靠铅字的活字印刷术，这是铅字排版间，架子上放的是按照偏旁部首顺序摆放的一个一个小的铅字，人们根据内容需要从架子上找到一个个汉字，将汉字按照布局要求放到模板中，涂墨，铺纸，印刷，完成。这
12、样的排版费时费力，效率较低，易出错。PPT 10出示 王选为了解决这个问题发明了激光照排技术，我们来了解一下。PPT 11出示视频中谈到汉字激光照排技术不仅风靡全国，而且还出口到日本和欧美等发到国家，听到这句话你有什么感受？是啊，老师和你们一样有一种说不出来的额自豪感，王选团队的发明真是了不起。活动三：了解尼古拉特斯拉交流电（结合学生交流情况适时出示板书）。PPT 12出示看样子你对这位外国发明家已经非常熟悉了。PPT 13出示在尼古拉发明的交流电之前，我们一直使用的是爱迪生发明的直流电，直流电就像使我们今天使用的电池手电筒里的电池，玩具汽车中的电池。PPT 14出示而直流电不能进行远距离传输
13、，在那个时代，大约每1KM也就我们同学走2000步左右就需要建立一个发电站。PPT 15出示尼古拉为了解决电不能远距离传输的问题发明了交流电，并且被我们广泛运用，我们现在家中大部分家用电器都是使用的交流电，更加值得我们钦佩的是尼古拉没有将交流电申请发明专利，而是无偿的让人民利用他的发明。活动四：了解冯诺依曼计算机体系结构（结合学生交流情况适时出示板书）。PPT 16、17出示这些专业名词你可能不太理解，老师用两个词来概括一下或许你能更加直观的感受到冯诺依曼计算机体系结构的伟大之处现代计算机之父；计算机的灵活；发明沿用至今。这下可以感受出冯诺依曼发明的伟大之处了吧。活动五：学生交流自己查阅的其他
14、发明家的资料。PPT 18出示聚焦话题：孩子们，发明家根据人们的需要，（板书：发明家，人们的需求）解决了难题，（板书：解决难题）产生了新的发明。（板书：新发明）他们的发明过程都不是一帆风顺的，虽然在发明的过程中遇到了困难和质疑，但他们没有轻言放弃，反复实验终究发明成功，推动了人类社会的发展，提高了人们的生产与生活水平，这其中蕴含的精神是值得我们学习的。三、评价与创新1.PPT 19出示其实我们离发明家并不遥远，只有一个想法的距离，你们信吗？好，现在请你默读资料卡，资料卡中你发现了哪些小发明家信息？你发现了哪些关于发明的信息？（运用到哪些技术、需求人群、发明名称）2.PPT 20出示你们想认识一
15、下这位小发明和他的发明吗？仔细听老师有问题要考考你。你听清楚这位小发明家来自哪里了吗？3.PPT 21出示是啊，发明家就在我们身边。小胡同学因为看到了姑姑家的一盏灯而对语音识别照明设备产生了浓厚的兴趣，在老师和家长的帮助下将语音识别技术与尼古拉的无线输电技术相结合发明出了一盏神奇的台灯，并获得了国家知识产权局颁发的实用新型专利证书。怎么样，赞不赞？其实我们生活中这样的小发明笔笔皆是，你想不想成为一名像小胡同学一样的发明家呢？4.PPT22出示那就从我们生活中遇到的需求找起吧，你认为生活中的物品有哪些不足的地方？一闪而过的想法是发明的种子，老师想，你今天播下的种子经过你的不懈努力定会结出丰硕的果
16、实，期待在不久的将来老师会用到你到的小发明。5.PPT 23出示老师在生活中也遇到了这样的问题，我在吃火锅的时候发现一把汤勺，一把漏勺吃起饭来真是费劲，现在请你变身小发明家，你想如何改造？瞧，一把既具有汤勺功能又具有漏勺功能的勺子发明出来啦。6.PPT 24出示像这样的发明加一加的发明方法你可以在课后尝试一下，下课。【板书设计】 走近发明家 发明家 人们的需求 解决难题 发明 蔡伦 原料短缺，书写不便 蔡侯纸 王选 效率低下，容易出错 激光照排技术尼古拉特斯拉 电无法远距离传输 交流电25.小改变大效率教学设计【教学目标】科学概念目标：1.知道生活中许多看上去较小的改变却能够有效提高效率。2.
17、知道任何技术方法的发明通常蕴含着一定的科学原理。科学探究目标：1.在教师的引导下，能测量出事情发生的时间。2.能用比较科学的词汇、图示符号、统计图表等方式记录整理信息，陈述证据和结果。情感态度价值观：1.能接纳他人的观点，完善自己的探究。2.能分工协作，进行多人合作的探究学习。3.乐于为完成探究活动，分享彼此的想法和力量。科学、技术、社会与环境目标：了解科学方法对人类生活方式和思维方式的影响。【重 难 点】能够从改变事情的顺序、策略、方法优化解决问题的策咯。【器材准备】演示课件【教学过程】一、问题与猜测1. PPT 3出示上课初，首先引导学生回顾开学时发新书的场景，对当时情况进行思考，如果你是
18、老师，会怎样快速的把书发到大家手里。2.随后教师引导学生们对大家的想法提出建议，将问题聚焦在“发书时既快速还不会出错？”小组内针对问题提出修改意见，制定本组办法。3.小组得出结论后，分别表明自己小组的观点，并阐述理由，感受方法改变之后的便捷，揭示课题小改变大效率。PPT 4出示课题名称：小改变大效率【设计意图】本环节的设计是引导学生从自己的亲身经历中体会到改变方法之后发生的大改变，使其感受到改变带来的便捷。目的是提高学生的观察、反思、大胆思考的能力，激发改变身边事物及对未知探求的信心。二、探究与实践 （一）展示方法，对比提高。1.各小组亲身实践，展示本组制定方法，请一名同学计时，其余同学监督完
19、成。2.各小组展示完毕，分别公布完成时间，同学们针对发书过程中出现的问题提出修改意见。逐步制定符合本班情况的有效方法。3.利用刚刚制定的方法再进行一次发书活动，重新计时，感受变化。4.同学们对改变方法的过程提出自己的想法，引导学生发现小小的改变就能更好的提高发书的效率、使每一名学生都尽快准确的收到新书。5.感受方法改变之后的方便快捷。此处教师可做简单引导，平时看似一成不变的事情，只要发生一点改变说不定就会有大惊喜。 （二）联系生活、发散思维。1.PPT 5出示生活中哪些做法可以提高效率？要求：每个小组成员独立思考，可以是自己创造的，也可以是已经改变的。小组成员进行沟通，说明自己的想法和提高效率
20、的措施。2.交流沟通各小组交流自己想到的提高效率的小改变，如：车流量大的路口设立潮汐车道，可以使车辆更快的通过路口；食品包装袋上的开封口设计可以尽快的打开包装，不必再准备剪刀等工具三、拓展与创新（一）设计应急疏散演练方案。1.PPT 6出示在学生具备初步思考意识之后，各小组帮助老师指定本班应急疏散演练方案，针对“如何让本班同学在最短时间内安全离开教室”的问题展开讨论，并将制作过程简单记录在活动手册上。2.分享作品，各小组将制作过程进行简单描述，重点解释方案中快速撤离的方法和同学们安全的保障。3.将各小组的方法进行整理汇总，制定本班应急疏散演练方案，放眼于全校，共同制定全校应急疏散演练方案。教师
21、随后出示学校张贴的疏散示意图，请学生根据本节课所学讲解例会示意图的作用。4. PPT 7出示观看消防逃生疏散演练视频（二）改变生活，做小改变让学生根据生活经验思考可以为自己及家人的生活做何种改变提高生活质量与效率。随后大家共同交流讨论实施的可操作性。【板书设计】23.小改变大效率26.刹车的学问教学设计【教学目标】科学概念目标：了解自行车的刹车系统，认识到刹车运用了摩擦原理；认识自行车刹车装置的组成部分及其各部分的功能，能针对自行车的刹车部分说出结构与功能的关系。科学探究目标：在教师引导下，能从自行车刹车系统的探究活动中，培养学生观察能力，能依据观察到的证据运用分析、比较、推理、概括等方法，分
22、析结果，得出结论。情感态度价值观：能在好奇心的驱使下，表现出对刹车发生的条件、过程、原因等方面的探究兴趣。科学、技术、社会与环境目标：了解并意识到人类对刹车材料的选择，了解人类的需求是技术发展的关键因素。【重 难 点】了解刹车运用了摩擦原理；认识自行车刹车装置的组成部分及其各部分的功能。【器材准备】演示课件【教学过程】一、问题与猜测1.ppt 3出示教师询问同学们了解生活中有哪些交通工具，学生回答不一：自行车、电动车、步行、开车等。在这些出行方式中，最环保的是步行，但是有时因为路程较长，我们也可以采用自行车这样的出行方式，引入今天的主角“自行车”。2.ppt 4出示教师用PPT展示不同类型的自
23、行车，询问学生是否骑过自行车，在骑自行车或者做自行车的过程中是否感受过自行车刹车。从而引入今天的主题“刹车的学问”，并以小组为单位进行讨论，这节课我们就通过自行车来探讨一下刹车的学问。ppt 5出示（教师板书：刹车的学问）二、探究与实践1.观察自行车的刹车装置。（1）ppt 6出示我们日常生活中的自行车有哪些部分？学生认真观察，积极回答。（2）同学们的想法真棒。老师现在展示不同样式的自行车，但是它们的主要构造还是相同的。其中它们都必须包括刹车部分，那么同学们来猜想一下自行车的刹车系统是由哪几部分组成的？小组内交流讨论。学生交流讨论，积极回答（3）同学们说的非常好，大家都展开了丰富的想象和积极的
24、交流，大家猜测自行车的刹车系统是由三部分组成的：控制部分、传动部分和制动部分。但是，仅仅知道刹车系统的组成部分是远远不够的，我们还要了解刹车是如何工作的，也就是它的工作原理是什么，老师在这里给你们准备了自行车行驶和刹车的动画。教师展示动画：在视频中，自行车先在运动，在行驶过程中，突然刹车，自行车停了下来。（4）哪位同学能说一下自行车是如何停了下来？学生积极交流回答。（5）ppt 7出示谁知道刹车系统的三个部分在自行车的哪个位置？小组讨论讨论吧。学生小组内积极交流讨论。总结：控制部分在手把的位置，传动部分从手把连接到前后两个车轮处，制动部分在前后两个车轮的地方。教师板书，总结自行车刹车装置的组成
25、部分及其位置。2.探究自行车的刹车系统是怎样工作的。（1）同学们，我们刚才已经知道了刹车系统的组成部分以及每部分的位置，那么，这些部分到底是怎么工作的呢？让我们行动起来，一起来探究吧。那么，在开始制作之前，老师遇到了一个难题，需要大家一起帮忙解决，大家想一下，刹车系统的制动部分利用了什么科学原理？学生积极讨论。（2）引导学生发现自行车刹车系统的制动部分用到了杠杆原理，以车把上的刹车柄的转折关节为支点，起到了省力的作用。那么同学们知道刹车片的的位置在哪里吗，以及刹车片是用什么材料制成的呢？学生积极讨论，踊跃回答。（3）同学们说的都很精彩，老师总结：刹车片的位置在前后车轮的两侧。那么刹车片的材料在
26、市面上主要分为三大类：石棉型刹车片、半金属型刹车片以及有机物型刹车片。好啦，同学们再一起来思考一下最后一个问题：控制部分和制动部分是怎样连接的呢？同学们进行讨论。（4）ppt 8出示通过自行车行驶和刹车的过程就可以看出，控制部分和制动部分是由传动部分连接的，也就是我们看到的自行车上的那条粗粗的线。三、拓展与创新1. ppt 9出示了解汽车的刹车系统。教师组织各小组在课后搜集有关汽车的资料，包括汽车的种类、外观、最重要的是汽车的刹车部分，让学生在了解自行车刹车系统及其原理的基础上去了解汽车的刹车系统及其原理。2.探究汽车刹车系统的哪部分相当于自行车的刹车部分。教师总结：同学们，通过这节课，我们不仅知道了自行车的刹车系统是由控制部分、传动部分和制动部分三部分组成，还知道了这三部分的具体位置及其作用和原理。3.那么汽车刹车系统中有没有这些部分呢，让学生课下搜集资料并进行发明创造。【板书设计】26.刹车的学问
