小小蜗牛工程师：设计与建造一个适宜的家-小学科学一年级下册（教科版）教学设计

小小蜗牛工程师：设计与建造一个适宜的家——小学科学一年级下册（教科版）教学设计一、教学内容分析  本课隶属小学科学（教科版）一年级下册“动物”单元，核心是引领学生从对动物外形的观察，深入到对其生存需求的探究。课标在“生命科学领域”明确指出，低年段学生需“认识动物生存需要水、空气、营养等基本条件”，并“通过动手动脑，体验设计制作的乐趣”。本课“为蜗牛建家”正是这一要求的生动载体。在知识图谱上，它承接了学生对蜗牛外形特征的已有认知，开启了对生物与环境关系（栖息地）的初步理解，为后续学习“动物的共同特征”奠定基础。其过程方法路径清晰体现为“基于观察提出问题→依据需求进行设计→动手制作模型→测试评估改进”的简易工程设计与实践流程，是培养学生“探究实践”素养的绝佳契机。在素养价值层面，本项目化学习潜移默化地渗透了“珍爱生命、尊重自然”的态度，引导学生在为另一个生命负责的实践中，体悟生命需求的珍贵与设计的同理心。  一年级学生处于具体形象思维阶段，对蜗牛有浓厚兴趣和一定的生活观察经验（如知道蜗牛喜欢潮湿环境），这是教学的宝贵起点。然而，他们的认知也存在明显障碍：首先，对“家”的理解往往局限于人类居所的直观功能（如遮风挡雨），难以系统、科学地迁移到对动物栖息地“适宜性”要素（湿度、食物、安全、空间）的全面考量；其次，在设计制作中容易沉浸于趣味性而忽略目的性，导致作品美观但功能缺失；最后，团队协作中的分工、倾听与整合意见能力尚在萌芽阶段。基于此，教学需通过结构化任务单、实物观察与关键问题链，将抽象的“适宜性”转化为可观察、可操作、可检验的具体指标。课堂中将通过观察学生的设计草图、倾听小组讨论、分析作品成果进行动态学情评估，并为动手能力较弱的学生提供半成品材料包，为思维活跃的学生设置“优化挑战”，实现差异化的支持与引领。二、教学目标  知识目标：学生能基于对蜗牛生活习性的观察，识别并说出一个适宜蜗牛居住的“家”需要具备的基本条件，如保持湿润、提供食物（如菜叶）、有躲藏空间等，并能将这些条件与自己建造的“家”联系起来进行解释。  能力目标：学生能经历“明确问题简单设计动手制作介绍展示”的简易工程设计过程，能够使用提供的材料（如塑料盒、泥土、树叶、喷壶等）合作建造一个初步满足蜗牛基本需求的实物模型，并能用连贯的语言向同伴介绍自己“家”的设计亮点。  情感态度与价值观目标：在建造和维护蜗牛“家”的活动中，培养对小动物的爱心、耐心和责任感，体验运用知识解决真实问题的成就感，并在小组合作中初步形成乐于分享、认真倾听他人意见的协作态度。  科学思维目标：初步发展“结构与功能”相关联的思维，能思考“我添加这个（如湿海绵）是为了解决什么问题（保持湿度）”，并能通过对比不同小组的作品，进行简单的评价与反思，思考“哪个设计可能更受蜗牛喜欢？为什么？”。  评价与元认知目标：能够依据简单的评价清单（如图文并茂的“蜗牛之家检查表”），对自己或他人的作品进行“星级”评价；在活动后能简单回顾制作过程，说出“我们组最开始没想到……后来加了……就变得更好了”之类的反思性话语。三、教学重点与难点  教学重点：引导学生在动手制作前，有依据地（基于观察）设计一个能保障蜗牛基本生存需求的“家”的方案。其确立依据源于课标对“了解动物基本需求”这一核心概念的强调，以及本课作为工程实践起点的定位。只有想清楚“蜗牛需要什么”，后续的“建造”才有意义，否则将沦为纯粹的手工活动，失去科学探究的内核。因此，将“基于观察的需求分析”与“将需求转化为设计要点”作为贯穿全课的逻辑主线。  教学难点：学生在设计与制作过程中，实现“趣味性”与“功能性”、“个人想法”与“小组方案”的平衡与统一。成因在于一年级学生的认知特点：容易被新颖材料吸引而偏离核心目标；小组讨论时容易各执己见，难以整合。突破方向在于提供具象化的设计支架（如带提示的草图模板）和清晰的小组合作规则（如“每人说一个点子，共同选三个”），并通过“设计论证会”环节引导聚焦功能讨论。四、教学准备清单1.教师准备 1.1媒体与教具：多媒体课件（含蜗牛生活微视频、设计步骤图）；实物展台；板书记划（预留“蜗牛的需要”、“我们的设计”区域）。 1.2材料与资源：  观察区：若干只活体蜗牛（置于透明观察盒中），放有菜叶、干土、湿土的不同小碟。  建造区：每小组一份材料包（透明有盖塑料盒、一小包无菌湿润泥土、几片新鲜菜叶、一小块海绵、几枚小石子、可选装饰物如小树枝、塑料假花等）。  记录区：“蜗牛工程师设计图”任务单（简笔画框图，配有“这里放什么？用来做什么？”的填空或图画区）；“蜗牛之家星级评价表”（用笑脸符号表示等级）。2.学生准备 课前观察雨后或草丛中的蜗牛；46人为一合作小组，并预习简单分工（记录员、材料员、汇报员等）。3.环境布置 课桌拼成小组合作式；教室后方设置“蜗牛家园展示区”。五、教学过程第一、导入环节 1.情境创设与旧知唤醒：“孩子们，今天我们教室来了几位害羞的小客人，猜猜是谁？”（展示装有蜗牛的观察盒）。对，是蜗牛！大家不是第一次见面了，谁能用‘火眼金睛’说说，上次我们认识了它的哪些身体‘秘密’？（学生回忆：有壳、触角、腹足…）。你们有没有在雨后见过慢悠悠散步的小蜗牛？它喜欢待在哪里呢？ 1.1提出驱动性问题：同学们观察得真仔细！蜗牛喜欢潮湿、阴凉的地方。可现在，如果我们要请这几只小蜗牛在教室里多住几天，方便我们继续观察，该怎么办呢？“我们给它造个家！”好主意！但，随便一个盒子就是它的家吗？怎样的家才算一个舒服、适合蜗牛居住的好家呢？这就是今天我们要挑战的任务——化身“小小蜗牛工程师”，为蜗牛设计和建造一个适宜的“家”。 1.2明晰学习路径：要当好工程师，我们先得弄清楚“客户”蜗牛到底需要什么。然后像真正设计师一样画个草图，接着动手建造，最后还要开个“发布会”介绍我们的作品。大家有信心吗？让我们开始第一步：走近蜗牛，发现它的需求。第二、新授环节任务一：蜗牛“侦察兵”——探明生活需求 教师活动：首先，组织学生进行定向观察。将学生引导至观察区，提出序列性问题：“请大家安静观察，蜗牛在哪些地方停留的时间长？是干土上还是湿土上？它对着菜叶做了什么动作？当你轻轻触碰它的触角，它有什么反应？”接着，播放一段简短的野外蜗牛在叶片下、潮湿墙角爬行的微视频，引导学生对比：“视频里的‘家’和我们的观察盒，哪里更像它自然居住的环境？”最后，在黑板的“蜗牛的需要”区域，用简笔画和关键词（如“水”、“食物”、“躲藏”、“爬行”）记录学生的发现，并总结：“看来，一个适宜的家，至少要满足蜗牛这几方面的需求。” 学生活动：以小组为单位，轮流到观察区进行有目的的观察。他们会看到蜗牛向湿土和菜叶移动，并可能看到它缩回壳中的反应。他们会结合视频和实物，兴奋地交流自己的发现：“它喜欢湿的！”“它在吃菜叶！”“碰它它就躲进壳里了，它怕我们！”他们会努力将看到的现象，用语言归纳成蜗牛的需求。 即时评价标准：1.观察是否专注、有序，不惊吓蜗牛。2.能否将具体观察到的现象（如“它在湿土上爬”）与抽象的需求（“它需要湿润”）相联系。3.小组分享时，能否清晰地表达“我看到了……所以我觉得它需要……”。 形成知识、思维、方法清单： ★蜗牛的基本需求：通过观察与推理，初步认识蜗牛生存需要湿润的环境（防止身体干燥）、食物（如绿色植物）、安全的空间（可供躲藏和休息）。这是设计的根本依据。 ▲观察方法：学习有目的、按顺序的观察，从“看热闹”到“看门道”。教师提示：“观察不只是用眼睛看，还要用脑袋想，这个现象说明了什么？” ▲从现象到推论：建立“观察现象→推断需求”的初步逻辑链条。这是科学思维的重要起步。任务二：设计“智囊团”——绘制建造蓝图 教师活动：出示一个空塑料盒和任务单：“现在，我们知道了蜗牛的需求。怎么把这个空盒子，变成满足需求的‘家’呢？别急，工程师动手前都要先‘侦察’再‘画图’。”展示“蜗牛工程师设计图”任务单，解释每个区域：“这是‘地面区’，你打算铺什么？为什么？这是‘休息区’，这是‘餐饮区’……”随后，参与小组讨论，提供思维支架：“如果想让‘家’保持湿润，除了喷水，我们的材料包里有什么可以帮忙？（海绵）怎么放置更安全、更方便？”鼓励学生将需求转化为具体的设计点。 学生活动：小组成员围绕任务单展开讨论。他们可能会争论：“我觉得应该先铺土！”“不，先放菜叶！”教师需引导他们聚焦功能：“我们每个决定都要想想，这对蜗牛好吗？”他们开始在任务单上画图或写字，规划材料的用途和摆放位置，共同完成一份小组设计蓝图。 即时评价标准：1.设计是否至少考虑了湿度、食物、躲藏三个核心需求。2.设计规划与材料选择是否有联系（如“用石子搭个小山洞来躲藏”）。3.小组讨论时，能否轮流发言，并尝试整合不同意见形成小组方案。 形成知识、思维、方法清单： ★需求导向的设计思维：理解设计不是随意摆放，而是有目的地解决问题（如何保湿、如何喂食、如何提供安全）。这是工程实践的核心。 ▲材料的功能性选择：认识同一种材料可能具备多种功能（如泥土既能提供爬行介质，也能保湿；海绵是高效的保湿工具）。思考“为什么选这个”。 ▲合作与规划：体验团队合作完成一项规划任务。学习用图画、符号等非文字形式表达设计思想。任务三：动手“建造师”——合作创制家园 教师活动：宣布进入建造阶段，强调“安全、文明、合作”：使用工具（如小铲）注意安全；爱护材料；按设计图分工合作。巡视各小组，针对共性问题进行微型指导：“泥土有点干，怎么让它变湿润又不会成泥巴汤？（用喷壶少量喷洒）”“菜叶很大，直接放进去占地方怎么办？（撕成小片）”。对遇到困难的小组给予提示，对进展顺利的小组提出优化挑战：“你们的家已经很好了，能不能为蜗牛设计一条有趣的‘散步小道’？” 学生活动：小组根据设计图，分工协作开始建造。材料员分发材料，组员们一起铺设泥土、摆放菜叶、安置湿润的海绵、用石子和树枝搭建隐蔽所。过程中可能会调整最初的设计：“石头房子好像不稳，我们用泥土固定一下！”他们沉浸在创造的乐趣中，并不断审视自己的作品是否符合蜗牛的需求。 即时评价标准：1.能否大致按照设计图进行制作。2.操作过程是否安全、有条理，材料使用是否合理。3.小组成员是否有明确分工和有效协作。 形成知识、思维、方法清单： ★将计划转化为实物：体验动手实践将抽象设计具体化的过程。理解设计可能需要在实际操作中调整（迭代优化）。 ▲精细动作与工具使用：锻炼手部精细动作，学习安全使用简单工具处理材料。 ▲基于反馈的即时调整：在建造中根据实际情况（如结构不稳、空间不足）灵活调整方案，这是非常重要的实践智慧。任务四：家园“发布会”——展示讲解方案 教师活动：组织“蜗牛家园发布会”。邀请小组代表，将作品放到实物展台上，向全班介绍。教师担任主持人，引导汇报者聚焦功能讲解：“请重点介绍，你们的家是如何照顾蜗牛的不同需求的？”并鼓励台下学生担任“小评委”，依据评价表思考：“这个设计最打动你的优点是什么？有没有什么好奇或建议？”教师将各组的创意亮点提炼并板书在“我们的设计”区域。 学生活动：小组汇报员自豪地展示作品，并尝试系统介绍：“我们组的家叫‘快乐蜗居’。这里铺了湿泥土和海绵，可以保湿；这里是菜叶餐厅；我们用石头和树枝搭了个小城堡，蜗牛可以躲进去睡觉……”其他学生认真倾听，并根据评价表在心里打分，可能会提问：“你们的菜叶会不会一天就干了？” 即时评价标准：1.汇报时能否围绕蜗牛需求，清晰介绍设计亮点。2.语言是否连贯、有条理。3.倾听是否认真，能否提出与设计功能相关的疑问或进行有依据的表扬。 形成知识、思维、方法清单： ★交流与表达：学习向他人清晰、有逻辑地阐述自己的设计与成果。这是科学交流的雏形。 ▲欣赏与批判性倾听：学习欣赏他人的创意，同时也能带着思考去聆听，提出有价值的问题。 ▲设计的多样性：通过展示，认识到解决同一个问题（给蜗牛建家）可以有多种不同的、同样有效的方案。任务五：入住“测评会”——反思与优化展望 教师活动：引导学生将蜗牛轻轻放入各自建造的“家”中，进行短暂的“入住观察”。“让我们安静观察一分钟，看看蜗牛‘客户’的反应是不是喜欢我们的设计？它最先爬向哪里？”然后，组织学生对照“星级评价表”进行自评和组内互评。最后，提出延伸思考：“我们的家建好了，但任务结束了吗？蜗牛入住后，我们这些小主人接下来每天还需要做什么？（养护）怎样才能知道我们的家一直都很适宜？” 学生活动：学生屏息观察蜗牛在自己建造的家中的初始行为，非常兴奋。“看！它去菜叶那里了！”“它在湿海绵上爬呢！”然后，他们根据观察和听取的汇报，认真地在评价表上为自己和他组打分。并思考后续的养护责任，如喷水保持湿度、更换新鲜菜叶、清理粪便等。 即时评价标准：1.能否将蜗牛的即时行为（如爬向某处）作为评价设计有效性的一个依据。2.自评与互评是否基于事实和评价标准，而非主观喜好。3.是否意识到建造完成并非终点，初步建立起持续观察与养护的责任意识。 形成知识、思维、方法清单： ★以终为始的评价观：理解设计的优劣最终需要接受实践（用户/蜗牛的行为反应）的检验。初步建立用事实评价的意识。 ▲持续性责任：将科学探究与生命教育相结合，理解照顾小动物是一项需要持续关注和付出努力的责任。 ▲项目的完整周期：初步体验一个微型项目从问题、设计、制作、测试到维护的完整流程。第三、当堂巩固训练 本环节以“星级评价与优化建议”为载体，进行分层巩固。 基础层（全体）：完成“蜗牛之家星级评价表”的自评部分。要求至少从“保湿功能”、“食物提供”、“安全舒适”三个维度，根据自己作品的实际完成情况，给出星级评价。这是对核心知识掌握情况的自我检测。 综合层（多数学生）：在完成自评的基础上，选择另一个小组的作品进行互评。不仅要打星，还要尝试说出一条具体的优点（如：“他们用树叶做屋顶，既遮光又自然，很好”）或一条友好的改进建议（如：“如果能在角落多放一片菜叶，可能食物就更充足了”）。这训练学生在真实情境中综合运用知识与表达能力。 挑战层（学有余力）：思考并回答教师提出的延伸问题：“如果我们想为一只喜欢干燥环境的动物（比如寄居蟹）设计家，我们的设计思路要做哪些根本性的改变？”引导学生进行对比思维和迁移应用。 反馈机制：教师选取23份有代表性的评价表，通过实物展台进行点评。重点展示那些评价有理有据（如“我给保湿功能三颗星，因为我们放了湿泥土和海绵，而且蜗牛真的爬过去了”）的例子，强化“依据事实评价”的标准。对挑战层问题，邀请学生分享想法，不做对错评判，重在激发思维碰撞。第四、课堂小结 教师引导学生共同回顾学习旅程：“今天，我们完成了一件了不起的事——从了解蜗牛的需要，到亲手为它建造家园。谁能用‘先……然后……最后……’来说说我们是怎么做的？”师生共同梳理出“观察需求→设计蓝图→动手建造→展示评价”的简易工程流程。 接着，进行方法提炼：“在这个过程中，我们像真正的科学家一样去观察，像工程师一样去思考和动手。最重要的是，我们学会了为另一个生命的需求去用心设计，这是一份温暖的收获。” 最后，布置分层作业并预告：“今天建造的家只是1.0版本。课后，请每位同学都承担起‘蜗牛管家’的责任（基础性作业）。你可以继续观察蜗牛在‘家’里的生活，用画画的方式记录它的趣事（拓展性作业）。如果你有更多创意，可以尝试利用家里的安全材料，为你的蜗牛之家升级一个2.0版本，比如做个更漂亮的‘蜗牛运动场’（探究性作业）。下节课，我们将分享大家的观察记录和升级版家园，看看谁的‘家’最受蜗牛喜爱！”六、作业设计 基础性作业（必做）：“我是蜗牛好管家”。在未来三天内，每天负责为自己小组的蜗牛之家做两件事：1.用喷壶轻轻喷洒12下，保持环境湿润。2.更换一片新鲜干净的菜叶。请家长协助拍照或由学生简单图画记录一次养护过程。 拓展性作业（选做，鼓励完成）：“蜗牛生活日记”。观察蜗牛在自己建造的家中的活动，选择一天中有趣的一个场景（如吃饭、爬行、睡觉），用彩笔画下来，并尝试给爸爸妈妈讲一讲画里的故事。 探究性/创造性作业（选做）：“蜗牛之家2.0升级计划”。思考如何让蜗牛的家更舒适或更有趣。可以使用家庭中安全的废旧材料（如鸡蛋托、冰棒棍、乐高积木等），在父母的协助下，制作一个“升级部件”（如瞭望塔、滑梯、秋千等），添加到现有的蜗牛之家中，并测试其安全性和蜗牛的反应。七、本节知识清单及拓展 ★蜗牛的基本生存需求：主要包括：1.湿润的环境：蜗牛身体需要水分，干燥会导致其缩入壳内甚至死亡。保持湿度是饲养关键。2.食物：主要以绿色植物叶片为食，如生菜、油菜叶等，需新鲜干净。3.安全隐蔽的空间：蜗牛胆小，需要可供藏身（如石头下、树叶下）和安静休息的场所。4.适宜的活动空间：需要可供爬行的底面（如泥土、树叶）和一定的活动范围。 ★一个适宜蜗牛的家（栖息地）：是一个能够综合满足上述基本需求的人造微环境。其核心功能是模拟蜗牛在自然中喜欢的潮湿、阴凉、有食、可藏的环境。 ▲工程设计的简易流程：针对一个具体问题（给蜗牛建家），可以遵循“明确问题（需求）→构思方案（设计）→制作模型（建造）→测试评估（评价）”的步骤来开展。这是一个解决问题的通用方法。 ▲观察与推断：科学探究始于仔细的观察。我们通过观察蜗牛在干/湿环境的选择、对食物的趋向、受惊躲藏等现象，可以合理推断出它的喜好和需求。这是获取知识的重要途径。 ▲材料的选择与功能：不同的材料有不同的特性，服务于不同的设计目的。例如：塑料盒（透明便于观察，有盖可保湿防逃）；湿润泥土/海绵（核心保湿材料）；菜叶（食物来源）；石子/树枝（构建隐蔽所和攀爬结构）。选择材料时要“物尽其用”。 ▲评价设计的依据：评价一个蜗牛之家是否成功，主要看它能否有效满足蜗牛的需求，以及蜗牛入住后的行为反应（是否活跃、进食、探索），而非仅仅外观是否漂亮。 ▲责任感与生命教育：当我们决定饲养或暂时照顾一个小动物时，就承担了一份对生命的责任。持续提供适宜的环境、食物和清洁的照料，是尊重生命的表现。 ▲合作与交流：在小组项目中，学会倾听同伴意见、表达自己想法、分工协作、共同决策，与掌握知识技能同样重要。清晰的展示与讲解能让他人更好地理解你的成果。 ▲拓展思考：不同的家：自然界中不同的动物需要完全不同的“家”。思考：小鸟的家（鸟巢）重点功能是什么？（保暖、育雏、防天敌）。小鱼的家（鱼缸/水域）必须有什么？（充足氧气、洁净的水）。这体现了“结构与功能相适应”以及“生物对环境的依赖”的深刻道理。八、教学反思 （一）目标达成度分析 本课预设的核心目标是学生能基于需求进行有目的的设计与制作。从课堂实况看，绝大多数小组的设计图都明确标注了保湿、喂食、躲藏等功能区域，且在介绍时能清晰阐述设计意图，表明“需求导向”的设计思维已初步建立。能力目标方面，所有小组均成功合作完成了实体模型的建造，尽管精细程度不一，但核心功能均有所体现。情感目标在观察蜗牛入住和承诺养护的环节中表现突出，学生眼神中流露出关切与责任感。科学思维目标通过贯穿始终的“为什么这样设计”的提问得以落实，学生在回答中已能初步建立措施与目的的联系。元认知目标通过评价表的使用和最后的流程回顾，实现了初步的反思。 （二）教学环节有效性评估 1.导入与任务一：生活化的情境和聚焦的观察任务迅速将学生带入学习状态。“侦察兵”的角色设定符合学生心理，观察有效率。微视频的对比作用明显，帮助学生将零散经验系统化。此处融入口语：“看，这只蜗牛在湿土上留下了一条亮晶晶的‘足迹’，这说明什么？”引导学生关注细节。 2.任务二（设计）与任务三（制作）：这是本课成败的关键链。设计图任务单作为“脚手架”作用显著，有效防止了讨论漫无边际。巡视中的差异化指导至关重要：对纠结于装饰的小组，提醒“蜗牛最在意的是舒服，不是漂亮”；对动手慢的小组，肯定其谨慎，并协助他们完成第一步铺设。难点“个人与小组的平衡”通过“每人贡献一个金点子”的规则得到部分化解，但仍有小组存在强势主导现象，需在后续课程中持续培养合作技能。内心独白：“第三组在设计‘躲藏屋’时产生了分歧，是时候介入引导他们比较两种方案的优缺点了。” 3.任务四与五（展示评价）：“发布会”形式极大激发了学生的成就感和表达欲。评价表引导学生从“看热闹”转向“看门道”，但一年级学生互评时仍易受个人喜好影响，教师需通过点评范例不断强化“依据功能评价”的标准。例如在点评时说：“我很欣赏明明给第二组提出的建议，他不是简单说‘不好看’，而是说‘石头房子洞口太大，蜗牛会不会觉得不够安全？’，这就是基于蜗牛需求在思考！” （三）对不同层次学生的深度剖析 对于基础较弱的学生，他们可能在设计表达和精细操作上存在困难。本