資源簡介

中小學教育資源及組卷應用平臺
第二單元《船的研究》大單元整體教學設計
教材版本 教科版 單元（或主題）名稱 《船的研究》
單元主題 同學們，在今年的創客節中，我們學校去參觀的同學都有幸目睹了一場別開生面的船模比賽。那些精致的船模，在微縮的水道中破浪前行，仿佛帶入了一個縮小版的海洋世界。我們能不能也制造出自己的船模，明年也去參加創客節比賽呢？
課標要求 核心概念：物質的運動與相互作用，技術、工程與社會，工程設計與物化 學習內容： 3.1力是改變物體運動狀態的原因：知道日常生活中常見的摩擦力、彈力、浮力等都是直接施加在物體上的力；舉例說明給物體施加力可以改變物體運動的快慢，也可以使物體開始或停止運動。 12.1技術與工程創造了人造物，技術的核心是發明，工程的核心是建造：知道技術包括方法、程序和產品等;知道發明的常用方法，舉例說出一些典型的發明，知道發明會用到一定的科學原理，很多發明可以在自然界找到原型。 12.2技術與工程改變了人們的生產和生活：知道技術對提高生產效率或工作效率的影響，舉例說明應用適當技術可以提高生產效率或工作效率，應用所學科學原理設計并制作出可以提高效率的作品。 13.2工程的關鍵是設計：利用示意圖、影像、文字或實物等多種方式，闡明自己的創意，初步認識設計方案中各影響因素間的關系。基于有說服力的論證，認同或質疑某些設計方案，并初步判斷其可行性和合理性。 13.3工程是設計方案物化的結果：利用工具制作簡單的實物模型，根據實際反饋結果進行改進并展示。 學業要求： 能說明有些力是通過接觸物體施加的，有些力是不直接接觸物體施加的，力可以改變物體的運動狀態。 能說出技術與工程的基本特點及其對提高生產效率或工作效率的作用。 能舉例說出常用的發明方法，能說出一些工程中的主要系統和中國的一些大科學工程;能簡要說明技術與工程對科學發展的促進作用，能嘗試利用儀器設備進行觀測和記錄。 能嘗試應用所學科學原理設計并制作簡單的裝置，能進行模擬演示并簡要解釋如何提高效率。 能提出滿足一定限制條件的簡單工程問題，知道驗收標準，了解設計方案中各種因素間的關系。 能基于所學科學知識，應用創造性思維的基本方法提出多種設計方案，基于批判性思維評價并優化設計方案。 能制作實物模型，并基于證據改進實物模型的設計和制作。 樂于嘗試多種設計方案，初步具有質疑、創新的態度;知道技術與工程需要實事求是，能如實記錄相關信息和正確對待作品的缺陷。
教材分析 本單元以船的材料、結構、動力等發展演變過程中的重要節點為內容，引導學生在認識、設計、制作船的實踐活動中，初步感知浮力，體驗生產生活需求對科學技術發展的推動作用;以船的演化史為線索，引導學生認識船只經歷了“浮的材料一沉的材料”“自然動力一機械動力”等發展歷程;結合這些發展演化過程中的節點展開設計與制作船的動手實踐活動，讓學生深入體驗人類為了提升船只的載重量、穩定性、動力性能，對造船材料、內外部構造、動力裝置等進行不斷改進和發明。 “船的研究”單元共7課，其學習內容貼近學生生活，所涉及的實驗資源豐富，材 料易得易用，適合學生親手操作，便于教師組織學生開展學習活動。 第1課“船的歷史”是單元起始課。第2課“用浮的材料造船”承接第1課中的“獨木舟負載物體”生成的“不穩定”“裝載量少”問題，通過設計、制作、測量與完善竹筏模型的過程，體驗浮的材料可以制作船并感受浮力。第3課是“用沉的材料造船”。用沉的材料造船是造船技術的一次巨大變革，可以讓學生感受科學與技術的緊密聯系推動了人類文明的發展。第4課“增加船的載重量”是讓鋁箔船裝載更多的貨物，保持船體的穩定性,繼續指向生活和生產需求促進了技術進步，使得船結構和造船技術不斷發展。第5課是“給船裝上動力”。第6課“設計我們的小船”和第7課“制作與測試我們的小船”，圍繞船的材料、結構、動力等重要特點，比較完整地介紹了船的技術演變史后，選擇材料，設計和制作一艘符合一定性能標準的小船，是對前五課的學習成果的綜合運用。
學情分析 本單元內容的編排，符合五年級學生的興趣、動手能力等水平特征，單元和分課時聚焦的目標清晰，貼近五年級學生的最近發展區。單元學習活動和目標結構緊密，前后課時之間又保持較好的獨立性，保證學生能在每一課中經歷一個相對完整的科學學習活動，很好地實現了科學思維與科學知識、技能的多維融合。
單元目標 科學觀念： 不同時期的船具有不同的特點和發展趨勢。 科學技術在改變著船，推動著船的發展。 船由船艙、船舵、龍骨等多個系統組成，它們具有不同的作用。 浮的材料和沉的材料都可以制造船，改變材料的結構可以改變船的載重量和穩定性。 相同質量和相同大小的材料，制作的船體積越大，受到的浮力越大，就越容易浮在水面上。 一個人工產品的完成一般會經歷“問題一設計一制作一測試一完善” 等技術與工程過程。 人類的生產和生活需求推動著科學、技術與工程的發展，船的技術發展推動了人類社會的發展和文明進程。 科學思維： 運用科學、數學、技術、工程等學習方式，在優化工程模型中發展動手能力。 能夠分析、解釋簡單模型所涉及的各個要素及結構，通過分析、比較、綜合等方法，抓住簡單事物的本質特征，使用模型解釋有關的科學現象和過程。 3探究實踐： 通過實驗認識船的形狀、結構與阻力、載重量和穩定性之間的關系。 探索用多種沉浮材料造船，不斷改進船的形狀和結構，提高船的載重量和穩定性。 嘗試將情景轉化為具體的工程技術問題，通過設計、制作、評測與完善等過程， 經歷“設計——制作——測試——分析——改進——再設計” 工程實驗典型過程。 能根據問題或要求進行設計，并按設計方案制作或改進小船。 綜合運用所學知識和方法，設計和制作一艘符合一定標準的小船，并不斷完善它的性能。 4.態度責任： 在認識船的發展史中，感受勞動人民的聰明才智。 在設計制作船的活動中，體驗“做”的成功和樂趣，激發運用科學、技術與工程 研究和解決問題的興趣，培養綜合所學知識通過“動手做”解決問題的習慣。 在設計制作一艘小船的活動中，建立質量和成本等意識。 能夠根據任務要求，從資源可行性、社會環境效益等方面開展評估活動。
單元結構化活動
達成評價 圍繞課時學習目標 1.關注課堂問題預設與學生課堂反饋表現。 2.作業設計與學生答題正確率的及時分析。 3.關注竹筏和船模制作的過程性評價和結果性評價。 4.注重工程設計的團隊合作、相互配合的評價，工程設計作品的展示和改進的評價。 圍繞單元和主題目標。 1.分層設置單元測試 2.制作船的模型。
單元課時課型規劃 課時課型課時內容課時目標（單元目標分配）課時學習任務（或問題）（一般1-2個）達成評價1實驗船的歷史通過實驗認識船的形狀、結構與穩定性之間的關系。1.知道船的發展史 2.通過制作獨木舟模型的活動，感受“最初的小船”的樣子和船的載重量、穩定性和水阻特性。1.能夠知道不同時期船的特點及發展史。 2.能夠通過實驗認識船的形狀、結構與穩定性之間的關系。 3.感受船的發展歷程，感受勞動人民的聰明才智。1實驗用浮的材料造船探索用多種浮的材料造船，不斷改進船的形狀和結構，提高船的載重量和穩定性。設計一一制作——測試造一艘竹(木)筏能利用新的材料，完成設計和制作竹筏（木排）的任務，培養創新精神。1實驗用沉的材料造船探索用多種沉的材料造船，不斷改進船的形狀和結構，提高船的載重量和穩定性。用橡皮泥和鋁箔造船，增加穩定性和載重量 1.能體會到不斷改進設計對結果的影響。 2.從船的發展歷程學習中，激發創造欲望。1實驗增加船的載重量1.能夠運用具體尺寸進行設計和制作不同底面積的鋁箔船 2.根據計算和測試結果，不斷改進船的形狀和結構，提高船的載重量和穩定性。1.研究船的載重量與穩定性，研究船的載重量與船的體積之間的關系。 2.給船裝上船艙，研究船艙與穩定性和載重量之間的關系。1.樂于對鋁箔船載重實驗進行探究。 2.能真實記錄自己觀察到的現象，并根據載重數據開展交流研討。1實驗給船裝上動力1.能根據不同要求，給小船提供動力。 2.通過實驗能解釋船行進方向與舵之間的關系。給船裝上動力并控制方向1.能夠在認識船的動力發展史中，感受勞動人民的聰明才智。 2.能夠體驗給船裝上動力的成功和樂趣1實驗設計我們的小船針對具體任務，按照設計的基本步驟來設計一艘小船。 能將自己簡單的創意轉化為設計圖、模型或實物。 對自己或他人設計的想法、草圖提出改進建議，并說明理由。選擇材料設計小船方案，繪制設計圖。1.能在設計小船的過程中，培養綜合運用所學知識解決問題的習慣。 在設計小船的活動中，2.能建立質量和成本等意識。 3.敢于對小船的設計方案質疑并虛心聽取別人的合理建議。1工程設計制作與測試我們的小船能按照設計方案制作小船。 能根據測試過程中發現的問題，不斷調整和優化小船。 能從多個角度評價小船的制作過程。根據設計方案設計小船，并測試、評估、改進。在制作小船的過程中，建立質量和成本等意識。 在制作小船的活動中，愿意跟同伴合作探究，體驗“做”的成功和樂趣，培養綜合運用所學的知識與技能解決問題的習慣
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4.增加船的載重量
一、教學目標
科學觀念:
1.技術可以改變船的載重量，推動著船的發展。
2.船艙中合理放置重物有利于增加船的載重量。
3.船的載重量與船只體積大小有關，相同重量和相同大小的材料，制作的船型體積
越大，船的載重量就越大。
科學思維:能根據自己的假設，設計出不同底面積的船，并計算各船的體積；能根據計算和測試結果，解決實際問題，分析歸納出提高船載重量的方法。
探究實踐:
1.能夠運用具體尺寸進行設計和制作不同底面積的鋁箔船。
2.根據計算和測試結果，不斷改進船的形狀和結構，提高船的載重量和穩定性。
態度責任：樂于對鋁箔船載重量實驗進行探究；了解人類的需求是科學技術發展的動力，認同技術的發展和應用影響著社會發展。
二、教學重難點
重點：通過實驗發現船的載重量不僅與船的材料、結構、貨物放置的位置等多種因素相關，還和船的體積大小相關。當材料相同時，船型體積越大，載重量越大。
難點：根據計算和測試結果，解決實際問題，增加船的載重量。
評價任務（根據需要設計評價量規）
評價量表
評價任務 評價標準 表現程度 自評 互評 師評
☆☆☆ ☆☆ ☆
制作不同的錫箔船 能制作不同載重量的鋁泊船，并不斷改進，增加載重量 能 基本能 不能
計算船的最大載重量 能用數學思維推理船的最大載重量 能 基本能 不能
測試船的載重量 能正確制作最大容積的鋁箔紙，并能正確測試其最大載重量 能 基本能 不能
能通過實驗發現船的載重量不僅與船的體積有關，還與制作工藝、貨物放置的位置等多種因素相關 能 基本能 不能
學習收獲
四、教學過程
學習活動 設計意圖 效果評價
（一）談話導入 師：同學們這節課我們繼續進行船的研究，在船舶建造過程中，有很多技術問題需要解決，載重量就是其中一項非常重要的指標，為了節約造船成本，船舶的工程師們，在材料相同的情況下，會想盡辦法去增加船的載重量。今天我們也來學習一下，如何在材料相同的情況下，增加船的載重量。 學生自由回答：制作模型，通過實驗測試。 談話導入，激發學生興趣，了解學生前知，引出本課學習任務。 對于積極回答問題的同學給予及時獎勵。
（二）探究活動 活動一：用相同的材料設計不同的鋁箔船 （1）教師出示材料：鋁箔紙若干、螺母若干、水槽、水 師：看這是用來造船的材料鋁箔紙，充當貨物的螺母，下面我向大家發起一項挑戰。用限定的材料，造一艘載重量盡可能大的船。 課件出示挑戰要求 制作：造一艘船。 測試：測試、記錄船的載重量，擦干船底，貼入記錄單。 改進：思考如何增加船的載重量，再次制作、測試、記錄。（改進時，不要用原來的船，要用新的鋁箔紙造船） 學生實驗挑戰，制作鋁泊船并測試。 小組研討三個問題并匯報 (1)第一艘船是怎樣設計的 (2)第二、三艘船是如何改進的 為什么這么改進 效果如何 (3)同樣的材料，怎樣才能造出載重量盡可能大的船 小組1匯報：第一只船做成船的樣子，結果只能承載2個螺母，經過觀察，我認為應該是底部太小的緣故，所以第二次造船做成了碗的形狀，可以裝4顆螺母，第三次造了一艘底部更大的船，裝了19個螺母。所以我認為底面積大，載重量就大。 小組2匯報：不同意第一組的回答，如果底面積大，載重量就大，那直接將整張鋁箔紙放水里就行了，但我測試了只能承載5個螺母，如果將船舷弄高一點，就能承載22個螺母，所以船舷高，載重量大。 師總結：現在有兩種觀點，底面積大，船舷就矮，船舷高，底面積就小。怎樣設計才能使載重量最大呢？ 學生思考后自由回答：我認為底面積和船舷高度必須最優搭配才能做到載重量最大。 活動二：計算鋁泊船的最大載重量。 （1）師生小結并提出問題：數學課上我們都是用計算體積的方法來計算容積，把材料做成正方體容積最大，因此可以用計算的方法找到船的最大載重量。船的最大載重量就是船的容積，忽略材料厚度的情況下，船的容積就是船的體積。計算公式為底面積乘高。我們已經知道鋁箔紙的邊長為12厘米，我們可以用數學上的列舉法，假設船舷高分別為1厘米、2厘米、3厘米、4厘米，你能求出底面邊長、底面積和體積嗎？ （2）小組討論并計算填表。 師：觀察數據，填到船舷高為3厘米后，還用再繼續計算嗎？ 學生1回答：不需要，當船舷高度為2厘米時，面積已經最大了，當船舷高為3厘米時，體積就已經開始減少了。 學生2回答：我們列舉的都是整數，我們可以在2附近，列舉小數再計算。 教師出示數學模型計算曲線圖。 師：老師通過數學模型計算，發現確實當船舷高度為2厘米時，體積最大。 活動三：測試船的載重量 （1）師：用彈珠或墊圈模擬貨物，比較哪一艘船的載重量大？ 師：經過科學計算，我們知道船舷高度2厘米，底面邊長8厘米的船的體積最大，那它的載重量到底怎么樣呢？讓我們來驗證一下吧。 學生通過科學計算按小組制作鋁泊船，并測試船的載重量。 分析各組數據。 1組2組3組4組24242323
師：為什么各組尺寸一樣，載重量卻不一樣呢？ 生：可能是操作細節的問題，比如折疊時有誤差，放螺母時放的位置不同，還有就是鋁箔紙很容易出現褶皺，影響尺寸。 師生小結：看來制作工藝和操作細節都會影響船的載重量。 活動一：學生通過經歷設計改進鋁泊船的過程，探索船的載重量與什么有關，培養學生的科學思維。 活動二：通過跨學科，利用數學列舉法，找到船的最大載重量。在學生回答問題時要求其說明理由，訓練學生有理有據說明想法的能力，培養學生用證據證明的實證意識。 活動三：通過實際測試，引導學生發現影響船的載重量的其他因素。 活動一：教師根據活動過程中的觀察，及時給予學生一定的鼓勵，并完成學生小組實驗評價量表。 活動二： 學生能用數學思維推理出船的最大載重量，完成記錄單 活動三：學生能通過實驗發現船的載重量不僅與船的體積有關，還與制作工藝、貨物放置的位置等多種因素相關
（三）拓展 1.視頻播放《中國“船”說》，展示中國重器。 2.用彈珠作為貨物，彈珠會滾動，導致船容易側翻，怎樣解決這個問題呢？ 學生小組思考，并匯報。 學生1：把彈珠裝在盒子里面，或者是袋子里面，把他們在相同的個數的情況下，分別放在船的兩側，這樣就能夠平衡了。 學生2：或者給船艙分格,讓重物放置位置均衡,保持穩定。 通過拓展知識，升華本課知識內容。 教師觀察學生是否積極參與課堂討論，給予及時反饋。
（四）知識總結 師生共同總結本課知識點。 人類需求推動了技術的進步，技術的進步推動了船的發展 教師通過學生回答，了解學生對本課知識的掌握情況。 觀察學生是否參與知識總結，是否積極發言，及時鼓勵參與學生。
四、成果集成
通過實驗驗證和數學推理計算，驗證船的載重量與制作材料的最大體積有關。
五、作業設計
【知識技能類作業】
填空題
相同重量和相同大小的材料，制作的船型體積越大，船的載重量_ 。
船的載重量不僅與船的 、 、 等多種因素相關。
二、判斷題
1.竹筏加大底面積，主要是為了增加浮力（ ）。
2.物體在水中會受到豎直向上的托力，這就是浮力（ ）。
3.用彈珠模擬貨物的缺點是彈珠會滾動，容易沉船（ ）。
三、選擇題
1.在測試鋁箔船載重量的過程中,放置墊圈時應該( )。
A.集中疊放在船底的中間 B.均勻分散放在船底
C.集中疊放在船底的一側 D.上述做法都可行
2.用同樣材料制作的小船，小明的船能裝20個墊圈，小東的船能裝30個墊圈，小來的船能裝50個墊圈。下列關于船的體積的說法，（ ）是正確的。
A.小明的大 B.小東的大 C.小來的大 D.他們的一樣大
3.用一張邊長為12厘米的正方形鋁箔做一個正方形底面、四面船舷一樣高的船型。甲做的船舷高4厘米，乙做的船舷高3厘米，丙做的船舷高2厘米，丁做的船舷高1厘米，則( )做的船載重量最大。
A.甲 B.乙 C.丙 D.丁
【綜合實踐類作業】
學生用彈珠充當貨物，把小船分格實驗驗證小船的平衡性。
答案：
一、填空題
1.越大；2.材料、結構、貨物放置的位置
二、判斷題
1.√ 2.√ 3.√
三、選擇題
1.B 2.C 3.C （甲：4*4*4=96，乙：6*6*3=108，丙：8*8*2=128，丁：10*10*1=100）
六、板書設計
設計、制作測試的鋁箔船 2.4增加船的載重量 方法一：增加船的體積 增加船的載重量 方法二：合理放置物品
七、教學反思
本課的設計思路:先從生活實際出發聚焦問題，人們需要越來越大的船來滿足生活需求;再用三張大小相同的鋁箔做成不同底面積的船，比較它們的載重量，并總結增加船的載重量有哪些方法;最后從“彈珠會滾動，導致船容易側翻”的問題入手，引導學生體會船艙的作用。
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