小学stem教学设计《制作小车》

一、课程概述本课程旨在通过引导小学生亲手设计并制作一辆能够滚动的小车，将科学（Science）、技术（Technology）、工程（Engineering）和数学（Mathematics）多学科知识进行有机融合与实践应用。学生将在探究小车运动原理、选择合适材料、动手组装调试以及优化改进的过程中，体验从创意构思到实际解决问题的完整工程流程，培养其科学探究能力、创新思维、动手实践能力与团队协作精神。这不仅是一次技术与工程的启蒙，更是对学生综合素养的全面锻炼，让他们在“做中学”、“玩中学”，感受STEM的魅力与实际应用价值。二、教学目标（一）科学（S）目标1.初步认识力与运动的简单关系，了解小车能够运动的基本原理（如滚动摩擦力、推力/拉力的作用）。2.探究不同材料（如轮子的形状、车身重量）对小车运动性能（如是否顺畅、速度、方向）的影响。（二）技术（T）目标1.学习使用常见工具（如儿童安全剪刀、胶水/胶带）进行简单的材料加工与连接。2.尝试运用不同的连接技术（如插接、粘贴、捆绑）组装小车部件。（三）工程（E）目标1.经历“提出问题—设计方案—动手制作—测试改进—展示交流”的工程设计与实践流程。2.能够根据设计目标选择合适的材料，并对小车结构进行简单的优化和调整。（四）数学（M）目标1.运用长度测量知识（如用直尺测量车身长度、轮距）。2.比较不同小车的运动距离或速度（可通过计数、简单计时或目测比较）。3.在设计中考虑对称性、稳定性等与形状和结构相关的数学概念。（五）综合素养目标1.培养创新意识，鼓励学生设计出具有个性化或独特功能的小车。2.提升动手操作能力和解决实际问题的能力。3.增强团队合作与沟通表达能力，学会倾听与分享。三、教学对象小学中年级（建议为3-4年级）学生四、教学时长建议2课时（每课时约40分钟，可根据实际情况调整）五、教学准备（一）教师准备1.PPT课件：包含小车图片、不同类型轮子、简单的动力方式示意图、工程设计流程图示等。2.教具：几辆不同结构和材质的成品小车模型（可自制或购买），展示用的木板或桌面跑道。3.材料样品：各类可供制作小车的材料样品，如不同大小的轮子、轴、车身材料等。4.工具材料：陈列常用工具和材料，供学生参考和选用。5.评价表：简易的学生作品评价标准或观察记录表。（二）学生准备（可分组进行）1.材料：*车身：小纸盒、塑料瓶（如饮料瓶）、泡沫块、雪糕棒、木板条等（任选或组合）。*轮子：瓶盖（如饮料瓶盖、药瓶瓶盖）、小滚轮、光盘等（至少4个，尽量成对）。*轴：细木棒、竹签、吸管（硬质）、细铁丝（需教师协助处理）等。*连接与固定材料：双面胶、胶带、热熔胶枪（教师操作或在指导下使用）、绳子、回形针等。*装饰材料：彩纸、彩笔、贴纸等（可选）。2.工具：儿童安全剪刀、直尺、铅笔、橡皮。**（注：鼓励学生利用废旧物品，培养环保意识。材料种类无需统一，提供多样性选择。）*六、教学过程（一）情境导入，激发兴趣（约5-7分钟）1.问题引入：教师提问：“同学们，我们平时出行会用到哪些交通工具？”引导学生说出汽车、自行车等。“这些车为什么能跑起来呢？它们都有什么共同的部件？”（引导学生关注轮子、车身等）。2.展示激趣：教师展示几辆不同的小车模型，让它们在桌面上滚动起来，引起学生兴趣。“今天，我们也要当一回小小工程师，自己动手设计并制作一辆属于我们自己的小车，让它也能在桌面上跑起来，你们有信心吗？”3.明确任务：揭示本课任务——制作一辆能够平稳滚动的小车。（二）新知探究，设计构思（约10-15分钟）1.科学原理初探：*提问：“小车要怎样才能滚动起来？”（需要轮子、轮子要能转动）。*引导学生观察轮子和轴的关系：轮子中间要有洞，轴要穿过轮子，轮子能绕轴自由转动。*简单演示：用一根竹签穿过两个瓶盖，观察是否能顺畅滚动，引出“轴”与“轮”的配合。2.材料特性讨论：*出示各种备选材料，引导学生讨论：“哪些材料适合做车身？为什么？”（轻便、易加工、有一定承重能力）“哪些材料适合做轮子？”（圆形、能滚动、有一定硬度）“轴用什么材料好？”（光滑、有一定硬度、粗细合适）。3.工程设计思维引导：*介绍简易的工程设计流程：“想（设计）—做（制作）—试（测试）—改（改进）”。*分组讨论：学生分组，围绕“我们的小车是什么样的？用什么材料做车身、轮子和轴？怎么把它们连接起来？”进行讨论。*绘制设计图：鼓励学生在活动手册或白纸上画出自己小组的小车设计草图，标注主要部件和所用材料。教师巡视指导，帮助学生将想法具体化。（三）动手实践，组装调试（约25-30分钟，可根据情况分为两课时中的主要操作部分）1.分发材料，明确要求：学生根据设计图领取或选取材料（提醒学生节约材料，安全使用工具）。2.分组制作，教师指导：*车身制作：根据设计，对所选车身材料进行裁剪、拼接。*轮子与轴的安装：这是关键步骤。引导学生思考如何将轮子固定在轴上，如何将轴安装在车身上，确保轮子能灵活转动且车身平稳。*例如：用吸管做轴套固定在车身两侧，再将竹签穿过吸管和轮子。*例如：在纸盒两侧钻孔，将轴穿过孔并固定轮子。*教师应巡回指导，关注学生的设计思路和动手过程，鼓励他们大胆尝试，并引导他们思考如何解决遇到的问题，例如“轮子总是掉怎么办？”“怎样让车跑得更直？”“车身歪了怎么办？”。*强调团队合作：小组内成员分工合作，如一人负责车身，一人负责轮轴，共同解决问题。3.初步测试与调整：学生完成初步组装后，在桌面上试推小车，观察小车是否能滚动、是否平稳。引导学生根据测试结果进行调整和优化，如调整轮子位置、加固连接点、减轻不必要的重量等。（四）展示交流，评价反思（约10-15分钟）1.作品展示：各小组派代表展示自己的小车，介绍设计理念、所用材料、制作过程中的难点及解决方法。2.性能比拼（可选，视时间和场地而定）：*直线竞速：在桌面上设置起点和简单的赛道，看哪辆小车跑得直、跑得远（可用吹气球提供动力或手推起始动力）。*载重挑战：看哪辆小车能承载一定重量的小物件（如一块橡皮）并顺利滚动。3.评价与反馈：*学生互评：从创意、美观、实用性（能否滚动）、结构稳定性等方面进行评价。*教师评价：肯定学生的努力和创意，关注过程中的表现（如合作、解决问题的能力），针对共性问题进行点评，引导学生思考如何进一步改进。例如：“这辆小车的轮子用得很特别，跑得很顺畅！”“如果这里能再加固一下，小车会更结实。”4.经验分享：邀请学生分享制作过程中的成功经验或遇到的挫折及感悟。（五）总结拓展，延伸思考（约5分钟）1.课堂小结：教师总结本课学习内容，回顾小车制作的基本步骤和科学原理，强调工程设计流程和团队合作的重要性。2.知识拓展：*提问：“我们今天制作的小车是靠什么力运动的？”（手的推力）“生活中的汽车、火车是靠什么动力前进的呢？”（引导学生思考不同的动力来源，如发动机、电力等）。*“如果我们想让小车跑得更快、更远，或者能自己动起来，还可以怎么改进呢？”（引出后续可能的探究方向，如添加动力装置：气球反冲、橡皮筋动力等）。3.布置作业（可选）：鼓励学生回家后和家人一起，尝试用不同的材料或方法改进自己的小车，或者设计一辆具有新功能的小车。七、教学评估1.过程性评估：通过观察学生在小组讨论、设计构思、动手制作、解决问题、团队合作等环节的参与度和表现进行评估。2.成果性评估：*学生制作的小车是否能实现基本功能（平稳滚动）。*设计图的完整性和合理性。*在展示交流环节的表达能力和对作品的理解程度。3.发展性评估：关注学生在活动中表现出的创新意识、探究精神和面对困难时的坚持与解决问题的能力是否得到提升。八、安全提示1.强调安全使用剪刀等工具，避免划伤。2.提醒学生不要将细小零件放入口中，防止误吞。3.使用热熔胶枪时，教师需亲自操作或在教师严密监控下由学生辅助，防止烫伤。4.对于可能用到的尖锐材料（如细铁丝），教师需提前处理或禁止使用。5.保持制作区域整洁，避免绊倒。九、教学延伸1.动力小车探究：引导学生探究给小车添加动力的方法，如气球反冲力、橡皮筋弹力等，制作动力小车。2.装饰与美化：鼓励学生对小车进行美化装饰，融入艺术元素（STEAM）。3.功能拓展：设计具有特定功能的小车，如载物小车、障碍小车等。4.比赛活动：举办班级或年级小车竞速赛、创意设计大赛等。十、教师反思建议1.本课材料的准备是否充分且具有开放性？是否能激发学生的多样化创意？2.教学过程中，对学生工程思维和解决问题能力的引导是否到位？3.学生在小组合作中是否真正实现了分