小小生态设计师：为蜗牛建造舒适的家-教科版小学科学一年级下册项目式学习设计

小小生态设计师：为蜗牛建造舒适的家——教科版小学科学一年级下册项目式学习设计一、教学内容分析  本课选自教科版小学科学一年级下册“动物”单元，是单元探究序列中的重要实践环节。从《义务教育科学课程标准（2022年版）》出发，本课教学坐标定位于“生命科学领域”中“生物与环境的相互关系”这一核心概念的启蒙阶段。在知识技能图谱上，学生需从之前对蜗牛外形、运动等单一特征的观察，过渡到综合理解蜗牛作为生命体的整体需求，并为后续探究其他动物的适应性奠定基础。其认知要求跨越了从“识记”特征到“理解”需求，并初步“应用”知识解决真实问题的层次。在过程方法上，本课是“技术与工程”实践（ETS）的典型体现，将科学探究（观察、推理）与工程设计（定义问题、构思方案、物化制作）自然融合。学生需要像工程师一样，经历“明确需求设计方案选择材料建造测试”的迭代过程。在素养价值渗透层面，本课是培育学生科学观念（生命体需要适宜环境）、科学思维（基于证据的模型建构）、探究实践（动手解决问题）及态度责任（关爱生命、合作分享）的绝佳载体。通过为另一个生命构筑家园，知识学习升华为一种共情体验与责任担当，实现了“润物无声”的育人效果。  基于“以学定教”原则，学情研判如下：一年级学生处于具体形象思维阶段，对动物有天然的好奇与亲近感，具备初步的观察和描述能力，生活经验中可能接触过蜗牛或类似小动物。然而，他们的认知也存在明显障碍：一是难以系统、有目的地将零散观察转化为支撑设计的有效信息；二是动手操作能力与耐心有限，在将设计方案转化为实体模型时可能遇到困难；三是小组合作尚在起步期，需清晰的角色引导。因此，教学过程评估将贯穿始终：通过导入提问进行前测，把握其前概念；在探究任务中，通过巡视观察、聆听小组讨论、分析设计草图进行形成性评价，动态诊断学习进程。教学调适策略将体现高度差异化：对观察能力强的学生，引导其关注更隐蔽的需求细节（如蜗牛对光线的反应）；对动手能力弱的学生，提供半成品材料包或操作分步图示；对表达内向的学生，设计“材料管理员”、“草图画家”等角色，确保人人参与。二、教学目标  知识目标：学生能够基于对蜗牛的持续观察，识别并归纳出其生存所需的基本环境条件，如湿润的土壤、隐蔽的空间、适宜的食物（如菜叶）及避免直射光等，并能用自己的语言解释这些条件如何构成一个“舒适的家”。  能力目标：学生能够以小组为单位，经历完整的简易工程设计与制作过程。具体表现为：能够根据观察结论绘制或口述设计草图；能够依据设计意图，在提供的材料库中有选择地取用物品；能够协作完成一个包含基本要素的蜗牛栖息地模型。  情感态度与价值观目标：在项目学习中，学生能表现出对小生命的细致关怀与尊重，体会到为他人（它物）着想的意义。在小组协作中，能初步学习倾听同伴意见、合理分配任务，并享受共同创造的乐趣。  科学思维目标：重点发展“模型建构”与“推理论证”思维。学生能将真实的、复杂的蜗牛生存环境需求，抽象、简化为一个可操作的物理模型；并能为自己模型中的每一处设计（如“为什么放一片瓦片？”）提供来自观察事实的依据。  评价与元认知目标：引导学生学会依据简单的评价量规（如：有没有“藏身之处”？会不会太干？）来审视和评价自己及他人的作品。鼓励学生在制作后反思：“如果重做一次，我会在哪个地方改进？为什么？”以培养初步的迭代优化意识。三、教学重点与难点  教学重点：引导学生在观察基础上，综合分析并应用关于蜗牛生存需求的知识，完成一个初步的、有针对性的栖息地设计与建造。其确立依据源于课程标准的素养导向：本节内容不仅是知识的应用点，更是科学探究实践能力（提出问题、设计方案）与工程技术实践（物化能力）的关键交汇点，是单元大概念“动物需要适应环境”的具体化与深化，对形成“生命系统”观念具有奠基作用。  教学难点：学生将观察所得的分散“信息”有效转化为设计“方案”，并能将二维的设计思路转化为三维的实体模型。难点成因在于一年级学生的思维跨越：他们需要克服“知道”但“想不到用”的障碍，完成一次从“是什么”到“怎么办”的思维跃迁；同时，空间建构与精细动作技能对部分学生亦是挑战。预设依据来自常见学情：学生可能设计出“漂亮”但不“实用”（如全是亮晶晶石子）的家，或在制作时难以固定材料、实现预想结构。突破方向在于提供结构化、可选用的材料库，并通过示范与思维支架（如：“蜗牛怕干，我们的模型里哪里可以保湿？”）来搭建认知阶梯。四、教学准备清单1.教师准备1.1媒体与教具：交互式课件（含蜗牛在不同环境中的微视频、设计步骤图）；实物展台；板书磁贴（“湿润”、“食物”、“隐蔽”、“安全”等关键词）。1.2观察与制作材料：1.活体蜗牛（置于透明观察盒中）若干组。2.“材料超市”分篮放置：湿润的土壤、沙土、小石子、苔藓、洗净的菜叶、小片瓦楞纸或蛋托（作遮蔽所）、小喷壶、透明塑料盒（作底盘）。1.3学习支持工具：小组任务卡（含引导性问题）；设计草图便签纸；评价小贴纸（笑脸图案）。2.学生准备3.课前回忆或简单观察蜗牛；自带一件认为蜗牛可能会喜欢的“自然礼物”（如一片叶子、一块小石头，需确保安全卫生）。3.环境布置4.课桌分组摆放，45人一组，便于合作与材料取用。5.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.情境创设与问题驱动  （教师展示一只在透明盒中活动的蜗牛）孩子们，我们的蜗牛朋友最近有个烦恼：它觉得这个透明的观察盒虽然方便我们看它，但住起来不太舒服。它想要一个更像真正“家”的地方。你们愿意化身小小生态设计师，运用你们的智慧和巧手，为它建造一个舒适的新家吗？（学生响应后）好，要当好设计师，我们首先要搞清楚：一个舒适的家，对蜗牛来说到底意味着什么？蜗牛喜欢住在哪里呢？1.1唤醒旧知与路径明晰  让我们一起回想一下，之前在观察蜗牛时，你发现它有哪些特点？它怕什么？喜欢什么？（学生可能回答：爬得慢、身体软软的、喜欢潮湿、怕太阳晒……）教师将这些关键词简要板书。大家说得真好！这些特点其实就是在告诉我们蜗牛对“家”的需求。今天，我们就要像侦探一样，从这些线索出发，先总结出设计要求，再动手为它建造一个家。我们的行动路线是：一看二想三设计，四做五评六分享。第二、新授环节任务一：聚焦观察，明确“客户”需求教师活动：将装有活体蜗牛的观察盒分发到各组。不急于让学生动手，而是提出导向性观察问题：“请大家安静地看一分钟，重点观察：1.蜗牛身体的哪个部分最怕干？你从哪看出来的？（引导关注触角、腹足与盒壁接触处）2.当我们轻轻敲击盒子，或者用手电筒照它时，它有什么反应？这告诉我们它喜欢怎样的环境？”随后播放一段蜗牛在自然环境中（如潮湿墙角、叶片下）活动的短视频，与盒中环境形成对比。最后，引导全班将观察与视频信息汇总，共同提炼出蜗牛对“家”的核心需求关键词：保湿、遮阴/隐蔽、有食物（嫩叶）、安静/安全。学生活动：带着问题安静、仔细地观察蜗牛，可能看到蜗牛爬过留下的湿痕、受光或惊扰后缩回壳内。观看视频，与同伴小声交流自己的发现。参与全班讨论，在教师引导下，尝试用“蜗牛需要一个……的地方，因为……”的句式表达观点，共同确认设计核心要求。即时评价标准：1.观察是否专注、有目的性，而非随意摆弄。2.表达观点时，是否尝试将观察到的现象与蜗牛的需求联系起来（如：“我看到它一碰就缩回去，所以家要能让它感到安全”）。3.小组讨论时，能否轮流发言，倾听他人。形成知识、思维、方法清单：1.★核心需求归纳：蜗牛作为软体动物，其生存依赖湿润环境（防止身体脱水）；具有负趋光性，需要遮蔽物以避免强光直射和天敌；需要可触及的食物来源；偏好安静、少震动的环境。2.▲科学方法：目的性观察：观察不是随便看，要带着明确的问题去寻找证据。比如，想知它是否怕干，就专门看它身体与环境的接触部位。3.→思维转化：从“它有什么特点”（现象）到“它因此需要什么”（需求），是解决问题的第一步。我们可以把蜗牛当成一位不会说话的“客户”，我们的设计就是要满足这位“客户”的特殊要求。任务二：初绘蓝图，构思“家”的样貌教师活动：提出挑战：“现在，请各小组召开第一次‘设计研讨会’。结合我们总结的四大需求，商量一下你们的蜗牛家园大概是什么样子？用老师发的便签纸，画一画或者用简单的图形标出来。比如，哪里放土？哪里放遮蔽所？食物放在哪？”教师巡视，关注各组构思过程，用问题推动思考：“你们打算怎么解决保湿问题？”“这个遮蔽物是用什么材料？为什么选它？”对有困难的小组，展示一些自然界栖息地或简易模型的图片作为灵感启发。学生活动：小组成员围坐，你一言我一语地讨论设计方案。可能在便签上画出分层结构（下层土、中层遮蔽、上层菜叶），或标注出各个功能区。过程中会争论材料选择（“用石头好还是瓦片好？”）。推选一位“草图画家”负责记录大家的想法。即时评价标准：1.设计草图是否至少体现了23项之前归纳的核心需求。2.小组成员是否都参与了讨论，贡献了想法（哪怕是一个小建议）。3.选择材料时，是否给出了基于蜗牛习性的理由（哪怕理由简单）。形成知识、思维、方法清单：1.★工程设计起点：明确问题与约束条件：设计始于清晰地理解要解决什么问题（为蜗牛建舒适家）以及受到哪些限制（现有材料、盒子的空间）。2.▲方法：图示化表达：对于低年级学生，画草图是整理和表达复杂想法的有效工具，能将抽象构思初步可视化。3.→协作思维：好的设计往往是集体智慧的结晶。学会倾听、整合不同的想法，是完成复杂任务的关键。任务三：“材料超市”采购会教师活动：介绍讲台上分门别类摆放的“材料超市”，简要说明每种材料的可能用途（如：苔藓保湿性好，瓦楞纸板容易搭建等），但强调“没有标准答案，适合的就是最好的”。宣布采购规则：“每个小组派一位‘采购员’，根据你们的设计图，到‘超市’选取需要的材料。一次拿不完可以分次拿，但要注意节约和整洁哦。”在学生选取材料时，教师可随机采访：“你们小组为什么选了这个？它对应设计图的哪个部分？”学生活动：“采购员”兴奋而谨慎地根据设计图选取材料，其他组员可能在座位上给出建议。“采购员”将材料篮取回小组，大家一同清点，检查是否与设计匹配，可能进行最后的微调。即时评价标准：1.材料选取是否有明确的针对性，与设计意图基本吻合。2.取用过程是否有序、节约，不争抢。3.能否简单说出所选材料的主要作用。形成知识、思维、方法清单：1.★材料特性与功能匹配：不同的材料具有不同的属性（吸水性、透光性、硬度等），选择材料本质上是将材料属性与设计功能要求进行匹配的过程。2.▲工程实践：资源管理：在限定资源（材料种类和数量）下做出最优选择，是工程实践中的重要能力。3.→决策能力：面对多种材料，需要根据设计目标快速做出判断和选择，这是一种重要的生活与科学能力。任务四：动手建造，将蓝图变为现实教师活动：宣布建造开始，并提示安全与操作要点：“使用土壤时轻轻倒入；搭建遮蔽所要考虑稳固，别让‘屋顶’塌下来；记得为蜗牛预留进出的空间。建造过程中，可以随时用喷壶补充水分。”教师深入各组，进行差异化指导：对进展顺利的小组，提出深化问题：“你们的家如何让蜗牛有不同选择？（如干燥点和潮湿点都具备）”；对遇到困难的小组（如遮蔽所总是倒），提供具体技巧（如将纸板插入土壤固定，或换用更稳固的蛋托）。学生活动：小组分工协作，有人铺土，有人安置遮蔽所，有人布置菜叶，有人喷水保湿。过程中会不断调整，可能会发现设计图没考虑到的问题（如石子太滑），并进行即时修改。充满热情地建造，并期待最终成果。即时评价标准：1.操作过程是否比较细致，注重对“家”的爱护和对材料的珍惜。2.遇到建造小困难时，是积极尝试解决还是立即放弃或求助。3.小组内部是否有自然的分工与合作，工作是否有序。形成知识、思维、方法清单：1.★从二维到三维的空间实现：将平面设计转化为立体结构，需要考虑到空间布局、重力、稳定性等实际因素，这是一个重要的空间思维和工程思维锻炼。2.▲工程迭代思想：制作过程往往不是对设计的简单复制，而是根据实际情况进行微调和再创造的过程。设计制作调整，是一个微型迭代循环。3.→问题解决韧性：在实际操作中遇到预期之外的困难是常态，尝试不同的方法去解决它，比一次成功更重要。任务五：成果初评与优化迭代教师活动：邀请各组基本完成后，开展“邻组互访”活动：“请每组留一位‘解说员’，其他同学去参观隔壁组建造的家。参观时，用我们之前总结的需求做标准，看看他们家做得怎么样？有什么让你觉得巧妙的地方？也可以友好地提出一个小建议。”随后，教师收集有代表性的优化建议，引导全班思考：“听了别人的建议，如果还有一点点时间，你最想在自己的作品上做哪一处小小的改进？”学生活动：学生们兴致勃勃地参观邻组作品，认真听“解说员”介绍。会发出“哇，他们用了苔藓盖在上面，好聪明！”“他们的瓦片房子搭得好牢”等赞叹。也可能提出：“这里会不会有点太亮了？”回到本组后，可能会快速进行一些小优化，如再加一片叶子遮阴，或把菜叶放得更靠近隐蔽处。即时评价标准：1.参观时能否认真倾听他人解说，欣赏他人优点。2.提出的建议是否基于科学需求，表达是否友好、具体。3.是否愿意根据合理建议，对自己的作品做最后的完善。形成知识、思维、方法清单：1.★评价基于标准：对作品的评价不是凭个人喜好，而是基于事先共同确立的科学标准（蜗牛的核心需求）。这体现了科学的客观性。2.▲优化无止境：好的设计作品总是在不断听取意见、反思和修改中趋于完善。工程师的这种“迭代优化”思维，对我们学习任何事物都有启发。3.→批判性思维与接纳心态：学会审慎地评价他人作品，同时开放地接纳建设性批评，是个人成长和科学进步的重要品质。第三、当堂巩固训练  本环节旨在通过分层、变式的活动，巩固和迁移本节课形成的核心概念与工程实践能力。1.基础层（全体参与）：每位学生领取一张“我的蜗牛之家”记录卡，画出自己小组最终作品的样子，并在旁边用关键词或简单句子标注出至少两处满足蜗牛需求的设计（如：这里湿润，这里能躲藏）。教师点评：“看看谁能当个合格的小小解说员，把你们的设计思路清清楚楚地‘说’在纸上。”2.综合层（小组挑战）：每组选派代表，用12分钟时间，向全班介绍他们的“蜗牛之家”。要求说清楚：①我们为蜗牛考虑了哪几个需求？②我们最得意的一处设计是什么？为什么？反馈机制：其他小组和教师根据介绍内容的清晰度和科学性，用“点赞贴纸”进行投票。教师选取一个设计亮点（如巧妙的保湿方法）和一个共性问题（如食物放置位置可能导致污染）进行集中讲评。3.挑战层（弹性选择）：提出延伸思考题：“如果我们想为一只喜欢干燥环境的小甲虫建一个家，我们的设计思路要做哪些大的改变？”引导学有余力的学生进行对比性思考，初步领悟“不同生物有不同需求”的生态观念。第四、课堂小结  引导学生进行结构化总结与元认知反思。知识整合：“孩子们，今天我们完成了一项了不起的工程！谁能用‘先…再…然后…’的顺序，说说我们是怎么一步步为蜗牛建起新家的？”（师生共同梳理：观察需求设计草图选择材料动手建造评价改进）。方法提炼：“在这个过程中，你觉得最重要的一种科学家或工程师的思维方式是什么？”（引导说出：根据观察找证据、按照需求来设计、不断改进）。作业布置：公布分层作业：①（必做）连续三天，每天花五分钟观察放在你们建造的“家”中的蜗牛（由教师统一安放于班级生物角），看看它喜欢待在哪个位置，并在记录卡上画个简单的记号。②（选做）查阅资料或观察，为你喜欢的一种小动物（如仓鼠、金鱼）设计一个“舒适之家”的草图，并写出三条设计理由。最后，以充满期待的话语结束：“我们的蜗牛就要入住新家了，希望它在你们设计建造的家里生活得舒舒服服！看看我们为蜗牛设计的家，是不是既科学又充满爱心？”六、作业设计基础性作业：观察记录任务。学生需在接下来三天内，每天短暂观察班级生物角中置于各小组所建“家”中的蜗牛（由教师负责放入和照料，确保动物福利），用打钩、画圈或简单图示的方式，在提供的“蜗牛行为记录卡”上记录它最常出现的区域（如：在遮蔽物下、在菜叶上、在湿润的土壤表面）。旨在巩固“环境会影响动物行为”的观念，培养持续观察的习惯。拓展性作业：“家庭小调查”。请学生回家后，观察家里为宠物（如猫、狗、鱼、鸟）或植物提供的“家”（笼子、鱼缸、花盆），并采访家人：“我们为它准备了这些东西（如猫砂、水盆、猫爬架），是为了满足它的什么需要？”将调查结果用图画或口述录音的方式带回班级分享。此作业将课堂所学迁移至真实生活情境，深化对“生物需求”的理解。探究性/创造性作业：“未来之家”创意设计。鼓励学生想象：如果你想为蜗牛设计一个更高级的、能自动调节的“智能家园”（即使只是概念），它可能需要具备哪些功能？（例如：自动喷水保持湿润、阴天自动补光、食物吃完自动添加提示等）。学生可以用画笔描绘出这个充满想象力的未来之家，并给主要功能配上标签。此作业旨在激发创新思维和解决复杂问题的兴趣。七、本节知识清单及拓展1.★蜗牛的核心生存需求：包括湿润环境（防止身体脱水）、遮蔽空间（躲避强光、保持安全与湿度）、易得食物（如新鲜菜叶）、安静稳定（避免震动惊扰）。这是设计蜗牛之家的根本依据。2.★工程设计的基本流程：本课体验了一个简化流程：明确问题（为蜗牛建舒适家）→调查研究（观察获取需求信息）→制定方案（绘制设计草图）→制作模型（选取材料动手建造）→测试改进（根据评价优化）。这是一个解决问题的通用思维框架。3.★目的性观察：科学观察不同于随便看，需要有明确的目标和焦点。例如，为弄清蜗牛是否怕干，应重点观察其身体（尤其是腹足）与接触面的湿度变化。4.▲材料的功能属性：不同材料具有不同特性，服务于不同设计目的。例如，苔藓、湿润土壤主要用于保湿；瓦楞纸板、蛋壳、小瓦片主要用于提供遮蔽；光滑石子可能用于装饰或引导爬行，但过多会减少潮湿接触面积。5.→模型与实物的关系：我们建造的“蜗牛之家”是一个模型。模型是对真实事物或系统的简化表示，用于帮助我们理解、测试或展示想法。我们的模型简化了自然界的复杂环境，但抓住了对蜗牛生存最关键的几个要素。6.▲动物的适应性：蜗牛需要潮湿环境、具有外壳和粘液、行动缓慢等特点，都是它对特定生活环境的适应。为它建家，本质上是在人工环境中模拟和提供这些它已适应的条件。7.→工程思维中的“权衡”：在设计时常常需要权衡。例如，既要保持湿润，又要防止积水过多导致窒息；既要提供遮蔽，又要保证一定的通风。好的设计是在多种需求间找到平衡点。8.★合作学习中的角色：在小组项目中，有效的合作需要成员承担不同角色，如观察员（负责聚焦目标）、记录员（负责画草图）、采购员（负责选取材料）、建造师（负责主要搭建）。清晰分工能提高效率。9.▲迭代优化：很少有设计能一次完美。根据测试结果（如蜗牛是否喜欢）或他人反馈进行修改和完善的过程，叫做迭代。这是一种非常重要的学习和工作方法。10.→关爱生命的态度：为另一个生命精心设计家园，不仅能学到科学知识，更能培养我们的同理心和责任感。科学探索的最终目的之一，是让世界（包括所有生命）变得更美好。11.▲跨学科联系：本节课融合了科学（生命科学、探究）、技术工程（设计制作）、数学（空间、形状）、艺术（设计、美化），体现了STEAM教育理念。12.★“家”的生态学含义：在生态学中，一个生物长期居住和生活的地方称为栖息地。栖息地提供了生物生存所必需的食物、水、庇护所和空间等条件。我们建的蜗牛之家，就是一个人工微栖息地。八、教学反思  （一）教学目标达成度分析。从“蜗牛之家”的最终作品和学生的记录卡、课堂发言来看，知识目标（识别蜗牛需求）与能力目标（协作完成模型）达成度较高，绝大多数小组的作品都明确包含了保湿、遮蔽、食物等关键要素。情感与态度目标在建造过程中的专注、互帮互助以及成果展示时的自豪感中得到了生动体现。然而，科学思维目标中的“推理论证”环节，部分学生仍停留在“我知道要放”的层面，对于“为什么非得这样放”的深层逻辑链条（如：因为蜗牛通过腹足呼吸和运动，持续湿润能减少摩擦并防止细胞脱水）阐述不足，这符合一年级学生的思维发展阶段，但提示我在后续教学中需设计更精巧的追问，将思维引向深处。元认知目标在“邻组互访”和优化环节有所萌芽，但系统的反思习惯仍需长期培养。  （二）教学环节有效性评估。导入环节的情境创设成功激发了学生的使命感和学习内驱力，“小小设计师”的角色代入感强。新授环节的五个任务构成了逻辑紧密的支架，特别是“任务二（设计草图）”与“任务三（材料采购）”的衔接，有效促进了从“想”到“做”的思维转化。但实践中发现，“任务一”的观察时间略显紧张，部分小组在急于动手的兴奋中，观察的深度不够，影响了后续设计的独创性。未来可考虑将深度观察作为前置性活动单独开展。巩固训练的分层设计照顾了差异，挑战层问题虽只有少数学生回应，但为学有余力者打开了思维天窗。  （三）