《专题研究 我的机器》教学设计-2026-2027学年冀人版（新教材）小学科学五年级上册

《专题研究我的机器》教学设计-2026-2027学年冀人版（新教材）小学科学五年级上册一、学情分析本课属于单元专题工程实践课，经过本单元前面课时学习，学生已经掌握杠杆、轮轴、滑轮、斜面四类简单机械原理，也学习机器分为动力、传动、工作、控制四大组成部分。五年级学生具备基础动手制作能力，能够利用卡纸、吸管、瓶盖、小木棍等常见材料完成简易模型制作，但是工程设计思维较为薄弱，大多只想到单一零件，很难综合组合两种及以上简单机械完成机器设计；容易忽略任务约束条件，设计想法天马行空，但是落地制作的时候遇到材料、结构稳定性等现实问题。小组合作当中，会出现分工不清晰，部分同学参与度不足的现象。学生不熟悉完整工程流程，不清楚设计、制作、测试、迭代改进的完整过程，需要依托教材专题研究流程，一步步引导学生经历完整项目式探究过程，重点锻炼综合运用知识解决实际问题的能力。二、教材分析《专题研究我的机器》是第二单元的总结实践专题课，新教材开篇回顾单元全部知识：杠杆、滑轮、轮轴、斜面都是简单机械，现实当中很多机器，都是多种简单机械组合而成。教材明确专题研究任务：综合运用本单元学到的知识，设计并且制作一台简单机器模型，完成指定任务。教材完整给出工程研究实施步骤：明确任务、构思设计、绘制设计方案、动手制作模型、测试机器、发现问题进行改进、最后展示交流成果。课文给出提示：设计图纸需要标注机器用到哪些简单机械，标注动力、传动、工作、控制四个部分；制作优先选择身边易得安全材料；测试之后要记录机器存在的缺陷，思考优化方案。教材同时给出成果展示的多种形式，模型实物、设计图纸、研究报告都可以作为展示载体。本课跳出纯粹理论探究，侧重工程物化实践，把单元全部科学概念转化为动手实践，落实技术与工程领域课标要求，对学生单元学习成果进行综合性检验，提升工程创新、小组协作能力。三、核心素养教学目标（依据2022版义务教育科学课程标准）1.科学观念：巩固杠杆、轮轴、滑轮、斜面简单机械知识；理解复杂机器由多种简单机械组合而成，机器包含动力、传动、工作、控制四大组成部分。2.科学思维：经历工程设计完整流程，能够结合任务需求构思机器方案，预判模型可能出现的问题；根据测试现象分析故障原因，提出改进思路，发展模型建构、批判性思维。3.探究实践：小组合作确定机器设计任务，绘制标注完整的设计图纸；利用身边材料完成简易机器模型制作；开展模型测试，根据测试结果调整优化模型；能够以多种形式展示小组专题研究成果。4.态度责任：体会工程设计需要不断测试改进；学会小组分工协作，接纳同伴合理建议；感受简单机械对生活技术的价值，激发工程创造兴趣。四、教学重难点教学重点：经历“明确任务—设计绘图—制作—测试—改进—展示”完整专题研究流程；设计机器模型，至少组合两种简单机械，区分机器四大组成部分。教学难点：结合现实材料条件，平衡创意想法和可实现性；根据测试现象，准确找到模型故障原因，提出有效的改进方案。五、教学过程单元回顾，明确专题任务教师引导学生阅读教材专题研究开篇文本：“本单元，我们学习了杠杆、滑轮、轮轴、斜面等简单机械。生活中很多机器，都是由多种简单机械组合而成的。请运用本单元所学，设计并制作一台简单的机器，完成一项任务。”

师：前面几节课，我们分别学习了四种简单机械，还通过自行车的结构，认识一台完整机器包含动力、传动、工作、控制四大部分。今天我们开展专题研究《我的机器》，不再只是观察现成机器，而是我们自己化身工程师，亲手设计制作属于我们自己的机器模型。

师：请同学们读课本，想一想，我们做这个专题研究，完整的步骤分为哪几步？

生：先确定任务，构思设计，画图纸，动手做，测试，发现问题再改进，最后展示。

师：没错，课本给我们工程师工作流程，这就是工程设计完整流程。我们小组要先确定机器要完成什么任务。老师提供几个参考任务，大家小组可以选择，也可以自己构思新任务：任务一，制作一台可以把小物体抬升到一定高度的简易机器；任务二，简易开门装置；任务三，简易分拣推送小物件机器。我们小组要确定一个明确任务，我们机器模型就要实现这个功能。

板书课题：专题研究我的机器

【设计意图】研读教材开篇文本，回顾单元全部知识，明确专题研究的工程任务，梳理完整研究流程，让学生清楚本节课实践路径。研读教材设计环节：构思方案，绘制设计图纸教师引导学生阅读教材当中设计部分的课文提示：绘制设计图，图纸上要画出机器结构，标注清楚机器用到哪些简单机械，标注哪里是动力部分、传动部分、工作部分、控制部分，同时写下小组准备选用的制作材料。

师：现在各个小组讨论，确定你们小组机器要完成什么任务。小组思考，要完成这个任务，我们可以选用哪两种或者多种简单机械互相配合？大家要想一想我们手边可以拿到的材料：小木棍、瓶盖、吸管、硬卡纸、棉线、回形针等，设计不能脱离材料现实条件。

师：老师提问一个小组，你们小组打算完成什么任务？准备使用哪几种简单机械？

生：我们小组想要做抬升小物体机器，打算用滑轮和杠杆组合起来。滑轮实现抬升，杠杆当做控制手柄。

师：构思很不错，那请大家想一想，你们机器的动力部分、传动部分、工作部分、控制部分分别是什么？

生：手拨动杠杆作为动力；棉线作为传动；挂钩承载物体是工作部分；杠杆手柄作为控制部分。

师：大家设计的时候，就要像这样把四个部分全部考虑进去。构思完成之后，按照课本要求，绘制设计图纸，图纸不能只是画画，一定要做好文字标注，写清楚材料，标注简单机械类型、机器四大部分。

学生小组开展构思研讨，绘制机器设计图纸，教师巡视课堂，针对部分小组设计过于复杂，材料无法实现的情况进行引导调整。

师：老师提醒大家，课本提示，设计要考虑可行性，想法很精彩，但是我们手边材料有限，不要设计现实制作不出来的结构。

【设计意图】落实教材设计绘图要求，通过问答引导学生将单元知识融入自己机器方案，训练学生工程构思能力，引导学生兼顾创意和现实条件，规避设计脱离实际的问题。研读教材制作与测试改进环节教师引导学生阅读教材制作板块课文：依据设计图纸，选择安全易得的材料开展制作；组装完成之后，开展测试，看一看机器能不能完成预定任务；观察机器工作出现什么故障，记录故障现象，分析原因，修改我们模型，迭代优化。

师：图纸完成，我们进入制作环节。小组内部要做好分工，有人裁剪材料，有人组装搭建，有人对照图纸核对结构。制作过程当中，如果发现图纸当中某个结构很难实现，小组可以讨论适度调整方案。

学生小组动手制作机器模型，教师巡视，提醒学生注意工具使用安全。

模型初步组装完成之后，进入课本要求的测试环节。

师：模型做完不等于研究结束，工程师必须测试机器。请每个小组按照自己最初设定任务，测试你的机器，看一看机器能不能顺利完成任务。如果机器卡顿、不能完成任务，请记录故障现象，小组讨论，分析问题根源在哪里。

师：老师采访一组同学，你们测试的时候机器出现什么问题？猜想是什么原因？准备怎么改进？

生：我们抬升物体机器，滑轮支架不稳，抬重物的时候支架歪倒。我们打算增加支架底部卡纸，加大底座，让底座更重更稳。

师：非常好，这就是课本强调的改进环节。工程设计很少一次就成功，出现故障，找到原因，修改模型，就是非常重要的研究过程。大家不要害怕模型不成功，测试、反思、改进，恰恰是专题研究的价值。

各个小组根据测试当中发现的问题，对机器模型进行调整优化。

【设计意图】严格遵循教材制作、测试、改进的专题流程，引导学生正确看待模型失败，训练学生根据现象分析故障，迭代优化模型的工程思维，落实探究实践素养。研读教材展示交流板块教师阅读教材展示部分文本：专题研究成果可以有多种展示方式，可以展示实物模型，讲解设计思路；也可以展示设计图纸，提交专题研究记录报告，讲清楚机器用到哪些简单机械，遇到什么问题，如何改进。

师：现在我们进入成果展示环节，每个小组派代表上台展示。展示的时候，要讲清楚：第一，你们小组机器要完成什么任务；第二，机器使用了哪几种简单机械；第三，机器的动力、传动、工作、控制分别是什么；第四，测试的时候遇到什么问题，做了哪些改进。

各小组依次上台展示交流，其他同学认真倾听，听完之后可以提出合理建议。

师：听完各个小组展示，大家发现，我们把杠杆、滑轮、轮轴、斜面互相组合，就可以做出功能不一样的机器，这就是复杂机器的由来，和我们课本讲的知识完全对应。很多现实生活当中的机械设备，也是这样，把多种简单机械组合，实现复杂功能。

【设计意图】落实教材多元成果展示要求，通过小组汇报复盘整个专题研究完整过程，巩固单元核心科学观念，锻炼学生表达交流能力。课堂小结师：今天我们完成专题研究《我的机器》，请同学们回顾，我们完整经历哪几个工程步骤？复杂机器是怎样构成？机器包含哪四个组成部分？工程设计当中为什么需要测试和改进？

学生发言总结，教师梳理完善：本次专题研究完整经历明确任务、构思设计绘图、制作模型、测试、改进、展示