小学科学五年级上册《身体的运动：骨骼、关节与肌肉的协同》教学设计

小学科学五年级上册《身体的运动：骨骼、关节与肌肉的协同》教学设计一、教学内容分析《义务教育科学课程标准（2022年版）》在“生命系统的构成层次”及“人体的生理与健康”主题下，明确要求学生能够描述人体由多个系统组成，分工配合，共同维持生命活动。本课“身体的运动”正隶属于这一核心概念范畴，是学生从认识人体外部结构转向理解其内部协调工作机制的关键节点。在单元知识链中，它上承对人体整体结构的初步感知，下启对循环、消化等其它系统的深入学习，扮演着构建“系统与模型”这一跨学科概念的桥梁角色。知识技能图谱上，本节课要求学生从“识记”骨骼、关节、肌肉的名称，跃升至“理解”三者在运动中的功能与协作关系，并初步“应用”建模思想解释具体动作。过程方法上，课标强调引导学生通过观察、建模、推理进行探究，本节课将以制作运动模型为核心活动，将抽象的生理机制转化为直观、可操作的探究任务。素养价值渗透方面，本课是培育科学思维的绝佳载体：通过建立“实物模型身体结构”的对应关系，发展学生的模型建构能力；通过分析协同机制，培养系统与整体的思维方式；同时在小组合作制作中，融入严谨、协作的科学态度。五年级学生对于身体能够运动这一现象具有丰富的生活体验，对骨骼、关节、肌肉等名词并不陌生，这构成了宝贵的教学起点。然而，他们的认知大多停留在孤立、静态的器官层面，普遍存在的认知障碍在于：难以理解“不直接接触”骨骼的肌肉如何驱动骨骼运动；对关节的类型与功能差异认识模糊；无法用系统的、动态的视角描述运动过程。这些思维难点源于生活经验的局限和抽象思维能力的尚在发展。因此，教学将采用“化无形为有形”的策略，通过可触摸的模型材料（如橡皮筋、卡纸、铆钉）将内部不可见的过程显性化。在过程评估设计上，将利用“前测问题单”探查前概念，在模型制作环节通过巡视观察小组讨论与操作，动态诊断理解难点，并准备“思维阶梯”问题链（如“你的模型哪里代表关节？它起了什么作用？”“拉动‘肌肉’时，‘骨骼’如何变化？”）作为支架，引导各层次学生进行自我调整和深化理解。对于理解较快的学生，将引导其思考更复杂的多关节协同运动；对于需要支持的学生，则提供部分预制的模型组件和更细致的步骤指导。二、教学目标在知识目标层面，学生将超越对骨骼、关节、肌肉的零散认知，主动建构起一个关于身体运动的整合性知识框架。他们不仅能准确指认主要骨骼、关节和肌肉群的位置，更能运用“杠杆”、“支点”、“收缩与舒张”等科学术语，清晰解释在完成屈臂、伸臂等动作时，骨骼、关节、肌肉三者各自的功能与彼此间精密的配合关系，从而将知识内化为一种可迁移的解释模型。能力目标聚焦于科学探究的核心，学生将通过小组合作，经历“明确问题设计制作测试改进展示解释”的完整过程，亲手制作一个能够模拟肢体运动的物理模型。在此过程中，他们需要将生理结构转化为模型元件，并能够操作模型动态演示运动过程，最终能用自己制作的模型作为证据，向同伴清晰地阐述运动机制，从而锻炼动手实践、模型建构与科学表达能力。情感态度与价值观目标旨在激发学生对人体奥秘的探索热情与对生命的尊重。在小组合作制作模型时，鼓励学生积极倾听同伴意见，合理分工，共同面对制作中的挫折与调试，体验科学探究的协作乐趣。通过了解运动系统的精妙设计，初步树立健康运动、爱护身体的意识。科学思维目标直指模型建构与系统分析思维的培养。学生将亲历“观察现象提出假设构建简化模型用模型解释”的科学实践，学习如何用简化的元件（卡纸、橡皮筋、铆钉）代表复杂的生理结构，并理解模型的功能在于揭示核心原理而非完全复现真实。同时，引导他们从“各部分有什么”的静态分析，转向“各部分如何配合完成功能”的动态系统思维。评价与元认知目标关注学生的反思性学习能力。设计引导学生依据“模型科学性”、“操作流畅性”、“讲解清晰性”等量规，进行小组间互评与自评。在课后，通过反思日志，回顾从最初想法到最终模型成型的思维变化，评估自己所使用的策略（如观察身体、画草图、尝试组装）的有效性，从而逐步提升规划与监控自我学习过程的能力。三、教学重点与难点教学重点在于引导学生理解并描述在运动过程中，骨骼、关节、肌肉三者之间的协同工作机制。确立此为重点，源于其对构建“系统与模型”这一科学大概念的奠基性作用。课标强调认识系统的组成、相互作用与功能，身体的运动系统正是诠释这一概念的经典范例。从学科能力立意看，能否用动态、关联的视角分析一个简单动作（如屈臂），是区分机械记忆与概念理解的关键，也是后续学习神经系统控制、能量供应等复杂议题的认知基础。突破此重点，意味着学生掌握了分析生命系统的一种基本思维范式。教学难点主要集中于两个相互关联的节点：一是学生难以跨越空间想象障碍，理解肌肉通过肌腱附着于不同骨骼上，其收缩会牵引骨骼围绕关节转动；二是难以从整体上动态描述协同过程，表述容易陷入“肌肉动，所以骨头动”的片面因果。预设其为难点的依据在于学情分析：小学生以直观形象思维为主，对隐藏在皮肤下的肌腱附着方式缺乏感性认识。同时，他们的描述往往聚焦于单一变化，缺乏对多要素同时变化及其关联的把握。突破难点拟采用“建模分解”策略：首先，通过触摸自身肘关节、观看肌肉附着动画，将抽象结构具象化；其次，在模型制作中，明确要求用两根“骨骼”、一个“关节”和两条“肌肉”来构建，并在拉动橡皮筋时观察另一端“骨骼”的运动，从而直观感知“跨越关节、附着两端”的核心原理。四、教学准备清单1.教师准备1.1媒体与教具：多媒体课件（含人体骨骼肌肉动画、运动视频）；人体骨骼模型或大幅挂图；板书记划（预留核心概念区、模型展示区）。1.2实验器材与材料：为每组准备“运动模型制作套材”：硬卡纸（剪成长条状作骨骼）、橡皮筋（作肌肉）、两脚钉或线绳（作关节）、胶带、剪刀；教师示范用一套大型模型组件。1.3学习任务单：设计包含前测问题、模型制作步骤提示、观察记录与解释框架的《探究学习单》。2.学生准备2.1预习与物品：观察自己或家人做一个简单的肢体动作（如屈臂、抬腿），初步思考有哪些部位参与；无需特别携带物品。3.环境布置3.1座位安排：课前将课桌分组摆放，便于4人小组合作探究与模型制作。五、教学过程第一、导入环节1.情境创设与问题激发：1.1教师播放一段简短的体育比赛精彩集锦（如体操、篮球），或邀请一位学生现场表演一个标准的投篮预备动作。大家看，无论是运动员的腾空翻转，还是刚才这位同学帅气的投篮姿势，都离不开我们身体精密的运动。现在，请大家跟着我一起，慢慢地做一个屈臂、再伸臂的动作。好，做完请大家保持屈臂的姿势，用另一只手轻轻触摸你的上臂，感觉到了什么在变化？“对，有块肌肉变硬、鼓起来了！”（课堂用语）1.2教师提出核心驱动问题：一个如此简单的屈臂动作，我们的身体内部究竟是如何实现的？是哪些“零件”在参与工作？它们又是怎样默契配合，像一台精密的机器一样运转的呢？这节课，我们就化身“小小机械工程师”，一起来揭秘身体运动的奥秘。1.3路径明晰：首先，我们要认识参与运动的三大“核心部件”；然后，最关键的一步，我们要尝试亲手制作一个能模拟手臂运动的物理模型；最后，用我们自己的模型来解释运动的原理。让我们先从触摸和观察自己的身体开始吧！第二、新授环节任务一：触摸与定位——认识运动系统的“三要素”1.教师活动：教师引导学生进行身体探索。“请大家再次屈臂，仔细摸一摸：中间坚硬的部分是什么？（骨骼）连接上下臂，可以弯曲的地方叫什么？（关节）刚才变硬、鼓起来的部分是？（肌肉）”结合人体骨骼模型或动画，明确指认上臂的肱骨、前臂的尺骨桡骨、肘关节以及肱二头肌、肱三头肌的大致位置。教师强调：“骨骼是支架，关节是枢纽，肌肉是动力源。它们三个，一个都不能少。”（课堂用语）随后，提出引导性问题：“可是，肌肉软软的，是怎么带动硬邦邦的骨骼运动的呢？它们直接连在一起吗？”2.学生活动：学生根据指令触摸自己身体的相应部位，与同伴交流触摸感受。观察模型或动画，尝试说出骨骼、关节、肌肉的名称及其在运动中的初步作用。对教师的引导性问题产生好奇，进行初步猜测。3.即时评价标准：1.能否通过触摸准确指认自身的主要骨骼、关节和肌肉。2.能否用语言初步描述三者的大致功能（如：骨骼支撑、关节转动、肌肉发力）。3.在倾听同伴和教师讲解时是否专注。4.形成知识、思维、方法清单：★身体的运动主要由骨骼、关节和肌肉协同完成。★骨骼构成身体的支架，具有支撑和保护作用。★关节是骨与骨之间的连接处，使身体能够灵活运动（如铰链关节、球窝关节）。★肌肉附着在骨骼上，通过收缩与舒张产生力量，是运动的动力来源。▲认识人体结构的重要方法是观察与触摸（有保护、有限度）。任务二：观察与聚焦——揭秘“肌肉附着”的奥秘1.教师活动：针对上一任务末尾的问题，教师不直接给出答案，而是播放慢镜头动画，清晰展示肱二头肌如何通过肌腱跨越肘关节，上端附着在肩胛骨，下端附着在前臂的桡骨上。“看，肌肉就像一条橡皮筋，它的两头通过坚韧的‘绳索’——肌腱，牢牢地‘绑’在了不同的骨头上。它并不是直接包在骨头外面的哦！”（课堂用语）引导学生用手比划肌肉的走向和附着点。2.学生活动：学生专注观看动画，跟随教师的解说，用手在自己或同伴手臂上比划肌肉（肱二头肌）的走向和两端的大致附着位置。修正或深化之前对肌肉如何连接骨骼的认识。3.即时评价标准：1.观看动画时能否提取关键信息：肌肉通过肌腱附着于不同骨骼。2.能否通过手势比划大致复现肌肉的跨越关节的附着特征。4.形成知识、思维、方法清单：★肌肉通过肌腱跨越关节连接在不同的骨骼上。这是肌肉能够牵动骨骼产生运动的结构基础。▲理解复杂结构时，利用高质量的动画或剖面图是化不可见为可见的有效手段。▲科学描述需要精确，从“肌肉连在骨头上”到“肌肉通过肌腱跨越关节连接在不同骨头上”，是思维的进步。任务三：设计与规划——构思我们的“运动模型”1.教师活动：教师出示模型制作材料（卡纸条、橡皮筋、两脚钉）。“现在，我们要用这些材料，做一个能模拟屈臂和伸臂的模型。小组讨论一下：这些材料分别代表我们身体的哪个部分？为什么？”教师巡视，聆听各组的初步设想，并适时点拨：“想一想，关节要能活动，该怎么连接？要让‘骨头’动起来，‘肌肉’该怎么装？”鼓励学生先画个简单的设计草图。2.学生活动：学生以小组为单位，观察材料，展开热烈讨论。尝试将材料与身体结构对应（卡纸骨骼，两脚钉关节，橡皮筋肌肉）。争论焦点可能在于橡皮筋如何安装才能模拟肌肉功能。绘制或口头描述初步的设计方案。3.即时评价标准：1.小组讨论是否围绕核心问题（材料与结构的对应关系）展开。2.提出的设计方案是否体现了“肌肉跨越关节连接两骨”的核心思想。3.组内成员是否都参与了讨论并表达了自己的想法。4.形成知识、思维、方法清单：★模型是对真实物体或过程的简化表征，用于帮助我们理解和解释。★构建模型前，明确各组件的对应关系（模型代表什么）是关键的一步。▲设计思维包括：明确问题、头脑风暴、形成方案。小组合作能汇集多元想法。任务四：制作与调试——构建动态的协同模型1.教师活动：教师允许各组开始动手制作。巡视中，进行差异化指导：对于进展顺利的小组，提问深化：“你们的模型只有一条‘肌肉’，能完成屈和伸两个动作吗？真实的手臂是怎样的？”引导其思考拮抗肌群（如肱二头肌和肱三头肌）的配合。对于遇到困难的小组，提供“脚手架”：“看看，是不是让这根橡皮筋穿过关节，两头分别固定在上下两根‘骨头’上试试？”（课堂用语）鼓励学生测试、观察、调整。2.学生活动：学生小组合作，根据设计（或调整后的想法）动手组装模型。在操作中不断测试：拉动一条橡皮筋，观察“骨骼”如何运动；思考如何安装另一条橡皮筋以实现相反方向的运动。经历“制作测试发现问题调整再测试”的迭代过程。3.即时评价标准：1.操作是否安全、有序，工具使用是否得当。2.制作的模型能否动态演示屈、伸（或类似）动作。3.在面对不成功的情况时，小组是否尝试分析原因并进行调整，而非轻易放弃。4.形成知识、思维、方法清单：★一个关节的运动通常由两组作用相反的肌肉共同控制，它们协同配合完成屈伸等动作。★科学探究往往不是一次成功的，基于观察结果进行调试和改进是重要的科学实践。▲动手操作是检验想法、深化理解不可或缺的环节。模型的价值在于其可操作性和解释力。任务五：展示与阐释——用模型演说运动原理1.教师活动：邀请12个有代表性（如成功体现拮抗肌、或调试过程典型）的小组上台展示。教师充当主持人，引导展示小组：“请你们一边操作模型，一边像工程师一样向大家解说：模型的各个部分代表什么？当我们拉动这根‘肌肉’时，模型是如何运动的？这对应了我们身体的什么过程？”（课堂用语）引导台下学生作为“评审团”认真倾听和提问。2.学生活动：展示小组边操作模型，边用语言解释运动机制。台下学生认真观看，依据理解提出疑问或进行补充（如：“你们拉动的是肱二头肌，那肱三头肌这时候是放松的还是收缩的？”）。通过观察不同小组的模型，拓宽对模型多样性的认识。3.即时评价标准：1.展示者的解说是否将模型组件与身体结构、动作过程清晰对应。2.解说是否包含了“肌肉收缩牵拉骨骼围绕关节运动”的动态协同描述。3.听众能否提出有针对性或建设性的问题。4.形成知识、思维、方法清单：★完整的科学解释需要将模型操作与真实过程清晰对应。★在屈臂动作中：肱二头肌收缩，肱三头肌舒张，牵动前臂骨骼围绕肘关节向上弯曲。伸臂时反之。★科学交流要求表达清晰、逻辑分明，并能回应他人的质疑。▲同一个原理可以用不同的模型来表现，模型的优劣取决于其解释的清晰度和准确性。第三、当堂巩固训练巩固训练将分为三个层次，学生可根据自身理解情况选择完成至少一个层次。基础层（聚焦原理复现）：请根据本节课所学，填写完整句子：“当我们做屈臂动作时，______收缩，______舒张，拉动______围绕______运动。”同桌互相检查陈述的科学性。综合层（情境迁移应用）：出示一幅运动员踢足球的图片（腿部动作）。提问：“请类比手臂的运动原理，推测一下，在完成这个踢球动作时，他腿部哪些主要的骨骼、关节和肌肉在协同工作？尝试描述它们可能的配合方式。”此任务鼓励学生将刚建立的模型和解释框架迁移到新的、但结构相似的肢体部位。挑战层（开放模型优化）：“今天我们制作的模型主要模拟了屈伸运动。你能想办法改进或重新设计一个模型，来模拟我们手腕的旋转或脖子的左右转动吗？请画出设计草图并简要说明思路。”此任务面向学有余力的学生，引导他们思考不同类型关节（如球窝关节）的运动机制。反馈机制：基础层练习通过同桌互评快速反馈；综合层问题请几位学生分享答案，教师和其他学生共同评价其迁移的合理性，教师最后总结系统分析的思路；挑战层设计进行课堂简要展示或课后张贴交流，激励创新思维。第四、课堂小结“同学们，今天这趟‘身体机械探秘之旅’即将到站。请大家闭上眼睛，在脑海里‘放电影’，回顾一下我们从提出问题到解决问题，经历了哪些关键的步骤？”（课堂用语）引导学生自主进行结构化总结：我们从观察现象出发，认识了骨骼、关节、肌肉这三大要素；然后通过动画破解了肌肉附着的秘密；最精彩的是我们亲手建模、调试，最终用自己做的模型把运动的原理讲清楚了。这就是科学家常用的“建模”方法——用看得见、摸得着的东西，来解释看不见的原理。布置分层作业：必做作业是完善《探究学习单》上的记录，并向家人用模型（或画图）解释手臂运动。选做作业有二：一是查阅资料，了解一种关节损伤（如脱臼）与运动保护知识；二是尝试用其他材料（如乐高、黏土）制作一个更精美的运动模型。最后，留下一个“引子”：“我们的模型需要用手去拉橡皮筋，那身体里，又是谁在‘命令’肌肉收缩呢？下节课我们一起探索。”六、作业设计1.基础性作业（必做）：1.2.整理课堂笔记，用图文结合的方式，描绘出屈臂运动时骨骼、关节、肌肉的协同工作示意图，并附上简要的文字说明。2.3.完成学习单上的核心概念填空与判断题，巩固对本课基础知识的掌握。4.拓展性作业（鼓励大多数学生完成）：1.5.“家庭科学讲师”任务：利用自己课堂制作的模型，或者用筷子、橡皮筋等家中常见物品重新制作一个简易模型，向父母或兄弟姐妹讲解手臂运动的原理。请家人为你的讲解清晰度和模型效果打分（或写一句评语）。2.6.观察并记录一种体育运动（如跳绳、跑步）中，身体哪些主要部位参与了运动，尝试分析其中一处关节（如膝关节）在运动中的作用。7.探究性/创造性作业（学有余力学生选做）：1.8.“关节类型探秘”小研究：查阅书籍或网络资料，了解人体除了像肘关节这样的“铰链关节”，还有哪些类型的关节（如球窝关节、滑动关节等）。选择一种，研究它的结构特点和主要功能，并用绘画或超轻黏土制作一个该类型关节的模型。2.9.“仿生机械臂”创意设计：受人体手臂运动原理的启发，设计一个能完成“抓取提起”动作的简易机械臂草图或模型方案（可使用吸管、线、纸盒等材料），思考如何用“马达”（代替肌肉）和“转轴”（代替关节）来实现运动。七、本节知识清单及拓展★运动系统的构成：身体的运动依赖于骨骼、关节、肌肉三者的协同工作。这是一个经典的“结构适应功能”的生物系统范例。★骨骼的功能：骨骼是人体的支架，赋予身体基本形状；它保护内部柔软器官（如颅骨保护大脑）；它与肌肉配合，在运动中发挥杠杆作用。它不是inert（惰性）的，而是活的组织。★关节的功能与类型：关节是骨与骨之间的连接，其核心功能是提供灵活性并承受负荷。铰链关节（如肘、膝）主要允许单向屈伸；球窝关节（如肩、髋）允许多方向旋转，灵活性更高。★肌肉的动力作用：骨骼肌是运动的动力来源。它们具有收缩和舒张的特性。肌肉收缩时变短、变硬，产生拉力；舒张时恢复原状。★肌肉的附着方式：肌肉通过坚韧的肌腱跨越关节，连接在不同的骨骼上。这是理解运动机制的结构关键。例如，肱二头肌下端附着在前臂桡骨，收缩时拉动前臂向大臂靠拢。★协同与拮抗：围绕一个关节，通常配布着作用相反的两组肌肉，称为拮抗肌（如肘关节处的肱二头肌和肱三头肌）。它们协同配合：一组收缩时，另一组相应舒张，从而实现平滑、可控的运动。★屈臂运动的机制模型：屈臂时，肱二头肌收缩，肱三头肌舒张，牵动前臂骨骼（桡骨、尺骨）围绕肘关节（支点）向上臂方向运动。伸臂时，过程相反。▲模型方法：模型是对真实事物或过程的简化表示，用于帮助理解和解释。一个好的模型应抓住主要特征，不必完全复现所有细节。我们制作的橡皮筋卡纸模型，核心价值在于揭示了“肌肉跨越关节牵拉骨骼”的原理。▲系统思维：分析身体运动时，不应孤立看待骨骼、关节或肌肉，而应将其视为一个系统。系统的功能（产生运动）是通过各组成部分的相互作用和协作实现的。▲肌腱vs.韧带：易混淆点。肌腱连接肌肉和骨骼，传递肌肉的拉力；韧带连接骨与骨，位于关节周围，主要功能是稳定关节，限制其过度活动。▲关节的保护：关节腔内有滑液，起到润滑作用；关节软骨覆盖在骨端，减少摩擦和缓冲震动。科学运动，避免冲击，是保护关节健康的关键。▲拓展：神经系统的控制：所有肌肉的收缩与舒张，都受到神经系统的精确控制。大脑发出指令，通过神经传递到肌肉，指挥其何时收缩、收缩多大力。这是我们下节课将要探索的领域。▲拓展：仿生学应用：人体运动系统的精妙设计是工程仿生的灵感源泉。例如，机器人关节的设计、假肢的驱动方式，都借鉴了骨骼、关节、肌肉的协同原理。八、教学反思假设本课教学已实施完毕，基于观察与反馈，进行如下复盘。从教学目标达成度看，通过模型展示环节学生的讲解和巩固训练的回答，约80%的学生能够准确运用“收缩”、“舒张”、“牵拉”、“围绕关节”等术语动态描述屈臂过程，表明知识目标与能力目标中的“解释”层面基本达成。然而，在“设计”模型环节，仅约半数小组能独立构思出体现“肌肉跨越关节”的初始方案，更多小组是在动手试错或教师点拨后调整实现，这说明将理解转化为设计方案的能力（高阶建模能力）需要更长期的培养。情感目标在小组合作的热烈氛围和成功调试模型的欢呼声中得到生动体现。对各环节有效性的评估：导入环节的“触摸感知”迅速将学生注意力引向自身，建立了强烈代入感。新授环节的五个任务逻辑链清晰，从“认识零件”到“理解装配原理”再到“自己组装调试”，符合认知建构规律。其中，任务二（动画观察）是化解核心难点的关键“脚手架”，它将微观、隐蔽的肌腱附着可视化，效果显著。任务四（制作调试）是课堂高潮与思维深化点，差异化的巡视指导确保了不同进度小组都能获得支持并走向成功。当堂巩固的分层设计照顾了多样性，但时间稍显仓促，综合层迁移问题的讨论未能充分展开。对不同层次学生的表现剖析：善于观察和动手能力强的学生在本课如鱼得水，他们是小组模型制作的“工程师”，并能在挑战层作业中展现创造力。习惯于被动听讲的学生，在小组讨论初期参与度不高，但当进入动手制作环节，由于任务明确具体（装好、能