1、“小小工程师” 教学设计一、教学目标知识与技能目标1、让学生了解工程师的工作内容和职责。2、学生能够掌握简单的工程设计流程，包括明确问题、提出方案、选择方案、制作模型和测试改进。3、培养学生的动手能力和解决问题的能力。过程与方法目标1、通过小组合作的方式，让学生体验工程设计的过程。2、引导学生运用观察、思考、实践等方法进行学习。3、运用游戏化教学模式，增加学习的趣味性和参与度。情感态度与价值观目标1、激发学生对工程技术的兴趣和热爱。2、培养学生的创新精神和团队合作意识。二、教学重难点教学重点1、掌握工程设计的基本流程。2、学会运用简单的工具和材料进行模型制作。教学难点1、引导学生提出创新的设计
2、方案。2、培养学生在测试和改进过程中的批判性思维。三、教学方法讲授法：讲解工程师的工作和工程设计的流程。小组合作法：学生分组进行工程设计和制作。实践法：学生动手制作模型并进行测试。讨论法：组织学生讨论设计方案和测试结果。游戏化教学法：通过游戏环节激发学生兴趣和竞争意识。四、教学准备教师准备多媒体课件，介绍工程师的工作和一些著名的工程案例。各种简单的工具和材料，如剪刀、胶水、卡纸、吸管、竹签等。设计任务书和评价表。准备一些小奖品，如彩色铅笔、贴纸等。学生准备笔记本和笔。可以自带一些废旧物品，如易拉罐、塑料瓶等，用于模型制作。五、教学过程1、导入播放一段关于工程师建造高楼大厦的震撼视频，画面中可以
3、展现工程师们精心规划、忙碌施工的场景，以及高楼大厦从无到有的壮观过程。视频播放完毕后，教师以充满激情的语调提问学生：“同学们，刚才的视频中你们看到了什么令人惊叹的画面呢？你们知道工程师是做什么的吗？” 引导学生积极思考工程师的工作内容和职责。可以请几位学生分享他们对工程师的初步印象，如 “我觉得工程师是盖房子的”“工程师可能是制造机器的” 等，从而激发学生对工程师这个职业的好奇心。2、讲解工程师的工作和工程设计流程通过精心制作的多媒体课件，生动地介绍工程师的工作范围。在介绍建筑工程时，可以展示世界著名建筑的图片，如埃菲尔铁塔、悉尼歌剧院等，并讲述这些建筑背后工程师们的伟大创意和艰辛付出；在介绍
4、机械工程时，可以播放汽车制造生产线的视频，让学生了解工程师如何设计和制造各种精密的机械部件；在介绍电气工程时，可以展示智能电网的示意图，解释工程师如何确保电力的稳定供应。详细讲解工程设计的流程，每个步骤都用具体的例子进行说明。例如，在明确问题环节，可以提出 “如何设计一个能在地震中保持稳定的桥梁” 这个问题，让学生理解明确问题的重要性；在提出方案环节，可以展示不同类型桥梁的设计图，如悬索桥、拱桥、梁桥等，启发学生提出多种设计方案；在选择方案环节，可以模拟工程师的决策过程，比较不同方案的优缺点；在制作模型和测试改进环节，可以展示工程师们制作的精细模型和进行测试的场景。强调每个步骤的重要性和注意事
5、项，如在制作模型时要注意材料的选择和工具的使用安全，在测试改进时要根据测试结果及时调整设计。3、游戏热身：工程师知识大挑战教师精心准备一些关于工程师和工程设计的小问题，不仅包括 “工程师需要具备哪些技能？”“工程设计的第一步是什么？” 等基础问题，还可以增加一些更具挑战性的问题，如 “世界上最长的跨海大桥是由哪个国家的工程师设计建造的？”“工程师在设计环保型建筑时需要考虑哪些因素？” 等。将学生分成小组，每个小组推选一名代表进行抢答。为了增加游戏的紧张感和趣味性，可以设置倒计时器，规定每个问题的回答时间不超过 10 秒钟。答对问题的小组可以获得一定的积分，同时给予一些小奖励，如彩色便签纸、小徽
6、章等。游戏结束后，教师不仅仅是总结问题答案，还可以进一步拓展相关知识。例如，对于 “工程师需要具备哪些技能？” 这个问题，教师可以详细介绍工程师需要具备的技术技能（如绘图、计算、编程等）、沟通技能（与团队成员、客户沟通）、创新技能（提出新颖的设计方案）等，并结合实际案例进行说明，让学生更深入地理解工程师的技能要求。4、小组合作进行工程设计教师发放设计任务书，任务书的内容要明确具体，同时具有一定的挑战性和趣味性。例如，要求学生以小组为单位设计一个简单的桥梁模型，能够承受一定重量的玩具汽车通过，并且要考虑桥梁的美观性和环保性。任务书中明确设计要求和限制条件，如使用的材料只能是废旧物品、桥梁的长度不
7、能超过一定尺寸等。学生分组讨论，明确问题后，鼓励他们大胆提出多种设计方案。教师巡视指导，在每个小组停留一段时间，倾听他们的讨论，给予适当的引导和启发。可以提出一些问题，如 “你们的设计方案有什么独特之处？”“如何确保桥梁的稳定性？” 等，鼓励学生提出创新的想法。对于遇到困难的小组，教师可以提供一些参考资料或案例，帮助他们打开思路。小组选择一个最佳方案后，要求他们绘制设计草图。教师检查设计草图时，不仅要提出改进建议，还可以与学生一起探讨设计的可行性和优化方向。例如，如果学生的设计草图中桥梁的支撑结构不够稳定，教师可以引导他们参考现实中的桥梁结构，进行改进。5、制作模型学生根据设计草图，选择合适的
8、工具和材料进行模型制作。教师提前准备一些常见的工具，如剪刀、胶水、钳子等，以及各种废旧物品，如易拉罐、塑料瓶、纸盒等。同时，向学生介绍工具的正确使用方法和安全注意事项，确保学生在制作过程中的安全。在制作过程中，教师要不断巡视，提供必要的帮助和指导。可以鼓励学生尝试不同的制作方法和材料组合，如用易拉罐做桥墩、用塑料瓶做桥面等。对于学生的创意和努力要及时给予肯定和鼓励，如 “你们的想法非常新颖，继续加油！”“这个制作方法很巧妙，大家可以学习一下。”提醒学生注意安全，正确使用工具。同时，鼓励学生在制作过程中不断改进和完善设计。可以设置一些小奖励，如 “最佳创意改进奖”，激励学生积极思考和尝试。6、游
9、戏环节：模型大比拼各小组展示自己的桥梁模型，并进行简单的介绍。介绍内容可以包括设计理念、使用的材料、制作过程中的困难和解决方法等。每个小组的介绍时间控制在 2-3 分钟，让其他小组的同学有足够的时间了解他们的作品。教师设置一些富有挑战性的挑战任务。除了在模型上放置一定重量的物品，看哪个小组的桥梁模型承载能力最强；用吹风机模拟风的力量，看哪个小组的模型最稳固之外，还可以增加一些其他的任务，如用喷水壶模拟雨水，看哪个小组的桥梁模型防水性能最好；或者让玩具汽车以一定的速度通过桥梁，看哪个小组的桥梁模型最顺畅等。根据挑战任务的完成情况，为各小组打分。可以制定详细的评分标准，如承载能力占 40 分、稳固
10、性占 30 分、防水性能占 20 分、美观性占 10 分等。同时，邀请几位学生作为评委，与教师一起打分，增加评分的公正性和客观性。7、测试和改进组织学生讨论测试结果，分析模型的优点和不足之处。可以采用小组讨论和全班交流相结合的方式。每个小组先在内部讨论自己模型的测试结果，总结优点和不足之处，然后选派代表在全班进行交流。在交流过程中，其他小组的同学可以提出问题和建议，共同探讨如何改进模型。各小组根据测试结果，对模型进行改进。教师巡视指导，鼓励学生尝试不同的改进方法。可以提供一些改进的思路和建议，如增加桥梁的支撑结构、更换更坚固的材料、优化桥梁的形状等。对于学生的改进过程要及时给予关注和支持，帮助
11、他们解决遇到的问题。8、总结和评价各小组展示改进后的桥梁模型，并介绍改进的过程和效果。每个小组的展示时间控制在 3-4 分钟，重点介绍改进的方法和改进后的模型在性能上的提升。教师对各小组的表现进行评价，重点评价学生在工程设计过程中的参与度、创新能力和团队合作精神。可以具体指出每个小组的优点和不足之处，如 “第一小组在整个设计过程中非常积极主动，提出了很多创新的想法，但是在团队合作方面还需要加强。”“第二小组的模型在改进后性能有了很大的提升，这得益于他们的团队合作和不断尝试的精神。” 等。根据游戏环节的得分和教师评价，评选出最佳设计小组、最佳创新小组、最佳团队合作小组等，并颁发小奖品。小奖品可以
12、是与工程设计相关的书籍、模型套件、文具等，激励学生在今后的学习中继续努力。总结工程设计的流程和方法，强调创新和实践的重要性。可以用简洁明了的语言概括工程设计的各个步骤，如 “明确问题是工程设计的第一步，只有清楚地知道要解决什么问题，才能有针对性地提出方案。”“创新是工程设计的灵魂，要敢于尝试新的方法和材料，不断优化设计。” 等。鼓励学生在今后的学习和生活中，积极运用工程思维解决问题，如 “同学们，工程思维不仅可以用在桥梁设计上，还可以用在我们的日常生活中。当我们遇到问题时，可以像工程师一样，明确问题、提出方案、进行测试和改进，相信你们一定能够找到更好的解决办法。”六、教学延伸鼓励学生在课后继续
13、改进自己的桥梁模型，或者设计其他的工程作品。可以提供一些参考资料和建议，如推荐相关的书籍、网站、视频等，让学生有更多的学习资源。同时，鼓励学生与家长一起合作，共同完成工程作品，增强亲子互动和家庭学习氛围。组织学生参观一些工程建设现场或者科技馆，让学生更直观地了解工程技术的应用。可以联系当地的建筑工地、工厂、科技馆等，安排学生进行实地参观。在参观过程中，邀请专业的工程师进行讲解，让学生了解工程建设的实际过程和工程技术的最新发展。参观结束后，可以要求学生写一篇参观感想，分享他们的收获和体会。开展工程设计比赛，激发学生的创新热情和竞争意识。可以在学校内组织工程设计比赛，邀请其他班级的学生和教师作为评委。比赛的主题可以多样化，如 “环保型交通工具设计”“智能家居设计” 等。通过比赛，不仅可以提高学生的工程设计能力，还可以培养他们的竞争意识和团队合作精神。同时，对表现优秀的学生和小组进行表彰和奖励，激励更多的学生参与到工程设计活动中来。七、教学反思在教学过程中，通过游戏化教学模式成功地增加了学生的学习兴趣和参与度。学生在小组合作和游戏竞争中，积极思考、勇于创新，提高了工程设计和动手能力。同时，要注意在游戏环节中把控时间和秩序，确保教学任务的顺利完成。在今后的教学中，可以进一步探索更多的游戏化教学方法，让学生在轻松愉快的氛围中学习和成长。
