冀人版科学(2017)五年级下册第六单元《机器模型》全单元教学设计

冀人版科学(2017)五年级下册第六单元《机器模型》全单元教学

设计第22课《机器模型大比拼(一)》教学设计【教材分析】本课以工程实践过程为主线设计了三个活动。“任务”的目的是通

过创设“校园STEAM创客大赛”的情境，引导学生明确活动任务和要

求，选择合适的活动项目，并提出需要研究的主要问题和具体问题，认

识工程实践的项目流程，为后面的实践活动奠定基础。“调研”的目的

是通过调查、查阅书籍、网络等途径，指导学生了解生活中各种提升重

物机器的结构、工作原理以及它们的优缺点，为后续的机器模型设计提

供依据。“设计”的目的是通过设计分析、方案构思和方案呈现等活

动，指导学生完成设计、筛选机器模型制作方案，并用草图呈现出来，

为第二课制作机器模型提供基础。通过本课学习，培养学生明确任务、

确定主题、获取信息、设计方案、表达交流、反思评价等科学探究能

力；激发学生利用新的思路、新的材料、新的方法设计制作机器模型方

案的兴趣；帮助学生树立能与他人合作学习、沟通交流，综合大家意

识、形成集体观点的科学态度。本课的重点是设计机器模型制作方案。【学情分析】设计制作方案一般包括以下步骤：一是收集信息，如用户调查、专家咨询、查阅资料、收听广播、收看电视、浏览互联网等；二是可行性

分析，为了找到最好的解决方法，应该提出尽可能多的设想，以利于权

衡利弊，做出选择；三是方案构思，把明确问题时提出的设计要求，具

体落实到产品的结构和工作原理上，呈现出产品的具体形象，是设计思

想、设计原则的具体体现，也是设计者设计风格和设计水平的展现；四

是方案呈现，即把模糊设计、草图具体化；五是方案筛选，即依据一定

的原则对多个方案进行筛选。机器在日常生活中很常见，如挖掘机、推土机、起重机、压路机、

打桩机、搅拌机、电梯、机器人等。机器作为一种现代常用工具，已经

与当今人们的生活密不可分。学生普遍从小喜欢各种各样的机器，五年

级学生更是对各类机器的结构充满兴趣，但他们缺乏对各类机器，特别

是能够提升重物的机器进行有目的的深入研究和思考，不清楚这类机器

的结构与其工作原理和过程。本学期，学生已经学习了各种简单机械与

机器的组成等相关科学知识，熟悉了工程设计的基本过程，并且已经掌

握了常用工具的使用方法，这些都为他们学习本课奠定了基础。【教学目标】科学知识.能举例说出某种机器的构成及工作原理。.能说出设计机器模型方案的方法和过程。科学探究.能根据任务和要求，确定具体的机器模型制作项目，并提出面临的主要问题。.能通过调查、书籍、网络等途径获取研究主要问题的相关信.能用科学语言、概念图、图表、草图等方式，呈现设计机器模

型的过程和结果。.能对自己或他人的设计方案进行分析与筛选。科学态度.能对设计机器模型表现出浓厚的探究兴趣。.能采用新的思路、新的方法、新的材料，完成机器模型方案的

设计。.能接受别人的批评意见，反思、调整自己的设计方案。.能与他人合作学习、沟通交流，综合考虑大家的意见，形成集

体的观点。科学、技术、社会与环境(STSE)能举例说出机械技术的发展给人类生活带来的便利。【教师准备】教学课件、机器模型等。【学生准备】《科学学生活动手册》、绘图工具、笔等。【教学过程】课时安排：建议安排2课时。第一课时：完成“任务”和“调

研”。第二课时：完成“设计”。第一课时(-)明确任务.导入：学校要举行“校园STEAM创客大赛”，让我们一起参与

吧！(出示任务及要求课件)我们比赛的任务是设计、制作一台能够提

升重物的机器模型，用尽可能小的力，将500克重物提升到30厘米高

的平台。要求：轻松省力，操作方便；结构简单，稳固可靠；材料环

保，方便制作；成本低廉，外形美观。.提问：能够提升重物的机器模型有哪些？根据兴趣和需求，我

们选择哪个具体项目呢？同时，根据任务和要求，我们面临的主要问题

和具体问题又是什么呢？.交流：小组交流，将小组选择的项目名称记录在《科学学生活

动手册》第27页中。.汇报：组织学生汇报面临的主要问题和具体问题。(-)获取信息.引导：其实，生活中有很多提升重物的机器，这些机器极大地

方便了我们的日常生活。课前，我们已经通过查阅书籍、浏览网络、咨

询专家、用户调查等方式获取了大量机器的信息。现在，我们对搜集的

信息进行整理，并通过调研报告呈现出来。调研报告需要概括出机器的

结构、工作过程以及优缺点等关键信息。.整理信息：小组合作整理信息，完成调研报告，并记录在《科

学学生活动手册》第27页中。教师巡视指导。(三)交流总结.讨论：这些提升重物的机器使用了哪些简单机械？这些机器能够省力吗？为了省力以及提高工作效率，还可以怎样进行改进和创新？.汇报：指定小组代表汇报讨论结果。.总结：教师对学生活动进行总结。第二课时（一）思维发散，技术分析.引导：工程的关键是设计，而机器模型设计的重点是省力、结

构更稳固和选择材料。我们可以采用概念图的方法，分析机器在省力、

结构与材料等主要问题上的多种可行性解决方案。.分析：小组合作利用概念图的形式进行设计分析，提出尽可能

多的解决方法。教师巡视指导。（二）聚合思维，构思方案.讲解：我们可以采用组合法构思机器模型。从省力、材料、结

构等设计的几个内容中，各选择一项进行组合，比如动滑轮、定滑轮、

长方形框架、插接方式、电动机、轮轴、皮带传动、平台、开关、废旧

木质材料等，将各项组合在一起，就可以想象出一个提起重物的机器模

型。这样的组合选项很多，因此我们可以设计出很多制作模型的方案。.设计：小组合作按组合法自由选择，组合成若干个提起重物的

机器模型。（三）绘制草图，方案呈现.绘制：学生分别将自己的设计方案画下来，并从中选择最具特

色的方案画在《科学学生活动手册》第28页中。.展示：组织学生展示各自设计的方案，并预测其使用效果。（四）筛选方案，修改完善.筛选：小组合作，按照标准筛选设计方案。.展示：指定小组代表展示自己的终选方案，引导其他学生提出

修改意见和建议。.改进：根据大家的意见和建议，先修改完善自己的终选方案，

然后绘制在《科学学生活动手册》第28页中，并对终选方案进行星级

评价。.评价：教师对小组或学生的学习情况进行综合评价，对表现好

的小组或个人进行表扬。【知识拓展】起重机械生活中，起重机械和电梯是我们最常见的能够提升重物的机器。起

重机械是指用于垂直升降或者垂直升降并水平移动重物的机电设备。起

重机械既可以搬运大型成件物品，也可以通过配备抓斗或盛桶来搬运散

状物料或液态物料。在港口、车站等某些场合，起重机械是装卸物料的

主要作业机械。起重机械是工业、交通、建筑等行业实现机械化、自动

化，减轻繁重体力劳动，提高劳动生产率的重要工具和设备。起重机械

的工作过程一般包括起升、运行、下降及返回原位等步骤。起重机械的

工作机构包括：起升机构、运行机构、变幅机构和旋转机构。起升机构

是用来实现物料垂直升降的机构，是任何起重机器不可缺少的部分，因

此是起重机械最主要、最基本的机构；运行机构是实现水平搬运物料的

机构，有无轨运行和有轨运行之分，按其驱动方式又可分为自行式和牵引式两种；变幅机构是臂架起重机械特有的工作机构，变幅机构通过改

变臂架的长度和仰角来改变作业幅度；旋转机构是使臂架绕着起重机械

的垂直轴线做回转运动，以便在环形空间搬运物料。起重机械按结构不

同可分为轻小型起重设备、升降机、起重机和架空单轨系统等。轻小型

起重设备主要包括吊具、千斤顶、起重滑车、起重葫芦和普通绞车等，

轻小型起重设备大多体积小、重量轻、使用方便，适用于工作不是很繁

重的场合；升降机是一种多功能升降机械设备，可分为移动式、固定

式、壁挂式、牵引式、自行式、车载式、伸缩（或折叠）式七种类型，

广泛应用于多种行业及领域；起重机是在一定范围内垂直提升并水平搬

运重物的多动作起重设备，是当前使用范围最广、数量最多的一种起重

机械，起重机包括桥架型起重机（如梁式起重机、桥式起重机、门式起

重机等）、臂架型起重机（如台架式起重机、塔式起重机、流动式起重

机等）和缆索式起重机（如缆索起重机、门式缆索起重机等）；架空单

轨系统是起重小车沿着由吊挂单轨组成的复合线路运行的起重机械，架

空单轨系统由固定轨道、岔道和起重小车三部分组成，主要用于各种车

间和仓库的流水生产线，可实现较远距离物料搬运。电梯电梯是建筑物中以电作为动力的升降机，用来载人或载物，另外也

有一种台阶式的自动扶梯。电梯通常包括曳引系统、导向系统、轿厢、门系统、重量平衡系

统、电力拖动系统、电气控制系统和安全保护系统等。曳引系统的主要

功能是输出与传递动力使电梯运行。曳引系统主要由曳引机、曳引钢丝绳、导向轮、反绳轮组成；导向系统的主要功能是限制轿厢和对重的活

动自由度，使轿厢和对重只能沿着导轨作升降运动，导向系统主要由导

轨、导靴和导轨架组成；轿厢是运送乘客和货物的电梯组件，是电梯的

工作部分，轿厢由轿厢架和轿厢体组成；门系统的主要功能是封住层站

入口和轿厢入口，门系统由轿厢门、层门、开门机、门锁装置组成；重

量平衡系统的主要功能是相对平衡轿厢重量，在电梯工作中能使轿厢与

对重间的重量差保持在限额之内，保证电梯的曳引传动正常，重量平衡

系统主要由对重和重量补偿装置组成；电力拖动系统的功能是提供动

力，实行电梯速度控制，电力拖动系统由曳引电动机、供电系统、速度

反馈装置、电动机调速装置等组成；电气控制系统的主要功能是对电梯

的运行实行操纵和控制，电气控制系统主要由操纵装置、位置显示装

置、控制屏（柜）、平层装置、选层器等组成；安全保护系统的主要功

能是保证电梯安全使用，防止一切危及人身安全的事故发生，安全保护

系统由电梯限速器、安全钳、夹绳器、缓冲器、安全触板、层门门锁、

电梯安全窗、电梯超载限制装置、限位开关装置等组成。电梯是一种特

殊的升降机，因此电梯也属于一种起重机械。冀人版科学(2017)五年级下册第23课《机器模型大比拼(二)》教学设计【教材分析】本课以工程实践过程为主线设计了两个活动。“制作”的目的是通

过选材、绘图、制作、交流等活动，引领学生根据机器模型的设计方

案，选择身边容易找到的、安全环保、便于加工制作的材料；学会使

用绘图工具绘制机器模型的制作图样；根据方案和图样，选择合适的

工具，制作、组装提升重物机器模型，体现科学与技术、工程、数

学、艺术的整合。“测试”的目的是通过检测、优化、交流等活动，指

导学生测试机器模型结构与性能，评价机器模型能否达到预期设计要

求；诊断机器模型存在的问题，并进行优化和改进。通过本课学习，

培养学生实验观察、分析现象、得出结论、沟通交流、反思评价等科

学探究能力；培养学生选择材料、绘制图样、使用工具、加工制作、

效能测试等工程思维能力；帮助学生树立以事实为依据作出判断，能

够接受别人意见、调整自己的方案，能与他人合作学习、沟通交流，

综合考虑大家意见、形成集体观点的科学态度。本课重点是制作提升重物机器模型。【学情分析】制作模型一般分为两个阶段：一是绘制图样。学生需要根据设计

意图，分析自己周围的可用资料，从而绘制制作图样。二是制作模

型。制作过程中，学生能够按照一定步骤，合理选择工具，使用合适的工艺和方法，将自己的简单创意转化为模型；制作完成后，能够诊

断故障，发现模型不能正常工作的原因，并加以修复，能够从经济效

益、社会效益、环境效益等方面评价模型设计，并不断提出改进和完

善的建议；改进模型时，能够深入研讨，制订改进方案，从而对模型

进行创新性的改进和优化。五年级学生普遍对机器模型感兴趣，但他们缺乏对模型制作的系

统认识，还不完全清楚制作机器模型的过程与方法。本课之前，五年

级学生基本掌握了常用的绘图工具、制作工具和测量工具的使用方

法，已经学习了简单机械的有关内容，熟悉了工程设计的基本过程，

并且在上节课已经完善了机器模型设计方案，这为他们制作机器模型

提供了良好的基础。【教学目标】科学知识.能说出选择制作材料的依据以及制作机器模型的方法与过程。.能说出机器模型的结构及工作过程。.能说出测试、评估、优化机器模型的方法。科学探究.能选择价格低廉、安全环保的制作材料。.能绘制机器模型的制作图样。.能选择合适的工具，制作、组装机器模型。.能对制作的机器模型进行测试、评估与优化。科学态度.能对制作机器模型表现出浓厚的探究兴趣。.能经过多次测试，以事实为依据提出比较合理的改进意见。.能接受别人的批评意见，反思、调整自己的方案。.能与他人合作学习、交流沟通，形成集体的观点。科学、技术、社会与环境(STSE)能说出机械技术的发展和应用影响着人类社会的发展。【教师准备】教学课件、制作或组装机器模型的工具和材料等。【学生准备】《科学学生活动手册》、绘图工具、制作或组装机器模型的工具和

材料等。【教学过程】课时安排：建议安排2课时。第一课时：完成“制作”部分的

“选材”和“绘图”。第二课时：完成“制作”部分的“制作”和

“测试”。第一课时(-)明确任务引导：经过前面的学习，各小组已经确定了制作方案，按照项目

流程，我们开始选择材料和工具，绘制制作样图吧。(-)选择材料.提问：根据小组的设计方案，我们可以选择哪些材料和工具呢？.引导：我们可以根据设计方案，选择身边容易找到的，便于加

工制作的各种材料和工具。材料可以是半成品组装材料，比如：金属

组装材料、木质组装材料或者塑料组装材料，选择了机器模型组装材

料之后，还要选择合适的连接和固定配件。.选材：学生根据制作方案，选择合适的材料和工具。（三）绘制图样.讲解：为了方便加工制作，工程师一般都要绘制制作图纸。三

视图是观测者从上面、左面、正面三个不同角度观察同一个空间几何

体而画出的图形。三视图从三个不同方向对同一个物体进行绘制，能

完整准确地表达物体的结构。我们可以使用三角板、丁字尺等专业绘

图工具，按照先整体后局部的顺序，绘制机器模型的主视图、俯视图

和左视图。必要时，还要绘制关键部件的剖面制作图样。绘制机器模

型的制作图样时，要标明尺寸参数。.播放：三视图绘制方法的动画或视频。.绘制：小组分工合作，分别绘制机器模型的三视图，将绘制的

图样记录在《科学学生活动手册》第29页中。教师巡视指导，帮助学

生解决绘制图样中的困难。.展示：指定小组代表展示绘制的制作图样，其他学生进行评

价。第二课时（-）掌握方法，制作模型.引导：根据设计方案和制作图样，我们要正确使用制作工具,选择合适的方法与工艺，加工材料，制作、组装机器模型。.讲解：(播放微课，讲解制作方法与步骤)(1)组装小电梯的主体框架和工作部分。使用胶枪、螺丝刀和螺

丝钉，依次将小电梯的支架和轿厢组装起来。(2)安装小电梯的动力部分和控制部分。将轮轴的轮、轴、手柄

和支架插接在一起，然后用胶枪或螺丝进行固定。(3)安装小电梯的传动部分。先用细线连接对重和传动部分，用

螺丝刀将螺丝和金属杆依次固定定滑轮和动滑轮；然后用细线连接定

滑轮、对重、动滑轮和轮轴，传动部分连接要准确。(4)美化与装饰。先用小毛刷和彩色颜料进行刷涂，然后用彩色

画笔或彩色小贴纸进行整体装饰。.思考：制作机器模型一般可以分为几步？需要注意哪些问题？.制作：根据制作方法，小组分工合作进行制作。教师巡视指

导。.交流：我们遇到了哪些困难？是怎样解决的？(二)测试模型，优化改进.讲解：制作完成后，我们需要对制作的机器模型进行测试、评

估与优化。小组成员要合理分工(如操作员、观察员、记录员等)，明

确任务。要反复检测和评估机器模型的结构与性能，记录相关的实验

数据。.测试：小组分工合作操作机器模型，测试用力大小。完成测试报告，并记录在《科学学生活动手册》第30页中。.优化：以小组为单位，根据机器模型的测试情况，分析在省

力、结构、制作工艺等方面存在的问题，制订改进方案，并记录在

《科学学生活动手册》第30页中。根据方案对车模进行改进，并反复

数次进行测试、观察、改进，使其达到最佳状态。教师巡视指导，帮

助学生解决优化中的问题。（三）课堂总结，布置展会.总结：本节课，我们顺利完成了机器模型的组装与制作、调试

与改进。下节课，我们将筹备举办机器模型展示会，将我们设计、制

作的机器模型以及项目资料，用讲演、影像、展板、说明书等方式进

行展示。.作业：课下，各项目小组要完成活动资料的整理，撰写解说

词，制作机器模型说明书、展示幻灯片、宣传海报或展板等。班委会

要提前规划展示会的规模和场地，邀请教师及家长参加展示会，组建

评委会，制订评价标准。冀人版科学(2017)五年级下册第24课《机器模型大比拼(三)》教学设计【教材分析】本课以工程实践过程为主线设计了一个综合性活动。“展示”

的目的是通过讨论、评价、交流等活动，指导学生了解举办机器模

型展示会的任务和要求，掌握筹办和展览的方法，评价机器模型的

内容、方式和方法，并根据评价建议，进一步总结、反思自己的设

计与制作过程，并不断完善自己的作品。通过本课学习，培养学生

制订计划、搜集信息、处理信息、得出结论、表达交流、反思评价

等科学探究能力；培养学生展示作品、评估作品、改进作品、项目

整理等工程思维能力；激发学生采用新的思路、新的方法、新的材

料准备和参与机器模型展示会的兴趣；帮助学生树立以事实为依据

作出判断，能听取别人意见、改进自己作品，能与他人合作学习、

沟通交流，综合大家意见、形成集体观点的科学态度。本课的重点是学会筹办、展示、评价机器模型的方法。【学情分析】在工程设计教学中，模型制作完成并进行测试后，一般要对模

型进行展示，展示的目的是根据任务的具体要求，从经济效益、社

会效益、环境效益等方面展示、评价模型设计、制作的效果，从而

提出模型的改进和完善建议。展示会一般分为三个阶段：一是准备

阶段。应充分做好各项准备工作，如制订展示计划，合理安排展示内容和形式，制订评价标准，制作说明书、幻灯片、宣传海报或展

板等；二是实施阶段。宜采用多种方式对模型设计、制作的过程和

结果进行展示，如讲演、影像、展板、说明书等，同时还应做好对

作品的评价及展示信息的收集；三是总结阶段。交流制订改进方

案，以便对机器模型不断地进行改进和优化，同时还要对整个技术

实践活动进行总结和反思。五年级学生对机器模型的展示与竞赛充满兴趣，也基本熟悉了

展示会的过程和方法。经过前两课的学习，学生已经设计、制作了

具有创意的机器模型，这为他们学习本课奠定了良好的基础。【教学目标】科学知识.能说出创意机器模型展示会的内容和方式。.能说出评价机器模型的标准和方法。科学探究.能设计出多种展示机器模型的方式。.能通过参观、观察、查阅资料、案例分析等方式获取信

息。.能用摄像、录音、文字和图案、绘图与实物表达自己的创

意与构想。.能从制作成本、安全环保、整体效果等方面评价自己或他

人的作品。.能对工程实践活动的过程和结果进行反思与总结。科学态度.能对展示机器模型表现出浓厚的兴趣。.能采用新的思路、新的方法、新的手段完成展示会的准备与实施工作。.能与他人分工合作，沟通交流，形成集体观点。科学、技术、社会与环境（STSE）

能说出机械技术的发展和应用影响着人类社会的发展。【教师准备】展示会需要的展台、电脑等设备，评价记录表，教学课件等。【学生准备】机器模型、机器模型说明书、幻灯片、宣传海报、摄像机、照相机、《科学学生活动手册》、笔等。课时安排：建议用1课时完成。【教学过程】（一）明确任务引导：通过前面的学习，我们完成了机器模型的设计、制作等

任务，并通过测试了解了自己制作的机器模型的特点和效果，那么

自己组的机器模型与其他组相比有什么优点和不足呢？让我们一起

来举行一次“机器模型展示会”吧！（_.）准备展会.思考：筹备机器模型展示会，我们要做哪些准备呢?.讲解筹备展示会需要做的准备工作：（1）整理展示的内容，如设计的制作方案、模型草图、制作

图样、制作机器模型过程图、测试记录表、评估报告、改进方案、机器模型等。（2）选择展示的方式，可以从讲演、影像、展板、说明书等

方式中选择1〜3种进行展示。（3）小组分工，明确责任。（4）按时、按区域进行小组布展。.准备：学生分头准备参加展示的材料和用品，如撰写解说

词、说明书，制作幻灯片、展板，准备照相机、摄