教科版五年级科学上册《制作“月球小车”》教学设计

教科版科学五年级上册教学设计

3.6制作“月球小车”

一、教材分析

本课是运动和力单元工程实践课，整合力与运动、太阳能能量转化、工程设

计流程三大核心知识。教材以真实月球探测车为情境，给出完整工程任务链条：

明确任务f制订方案f实施方案f测试改进一展示交流，配套材料清单、组装步

骤、设计图纸模板，引导学生综合运用摩擦力、动力、载重等力学知识解决真实

工程问题，落实STEM工程实践思想，衔接前面弹力、摩擦力、力改变物体运动

状态的理论内容，实现理论动手一体化。任务设置三重约束：总价W100元、整

车质量WIOOg、10秒载重通过凹凸沙地，培养学生成本、质量、性能多维度权

衡的工程思维。

二、学情分析

五年级学生已掌握摩擦力、拉力、重力、能量转化基础概念，具备简单手工

组装、小组合作探究能力，喜欢动手制作类实践活动。但存在三点不足：1.只会

单一运用力学知识，不会综合权衡载重、速度、重量、成本多个限制条件；2.缺

乏完整工程设计思维，不会绘制规范设计图、核算材料质量与总价；3.测试出现

故障后，难以自主分析摩擦力、动力不足、车身过重等问题并迭代改进。同时学

生对月球、月球探测车充满好奇心，适合用真实航天素材激发探究兴趣。

三、核心素养分析

科学观念

1.知道太阳能可转化为电能驱动电机，提供小车动力；

2.理解摩擦力、车身重量、车轮大小会直接影响小车在凹凸地面的运动速度

与载重能力;

3.明白月球无大气，无法依靠重力、弹力发条持续驱动，太阳能是合理动力

来源。

科学思维

L能根据任务约束（重量、价格、竞速）对比筛选材料，建立多变量权衡的

优化思维；

2.小车测试失败后，能推理故障原因：车身过重、动力不足、车轮摩擦力过

小、传动齿轮卡顿等，提出改进方案；

3.通过绘制多角度设计图，建立模型结构可视化思维。

探究实践

1.完整经历工程五步骤：明确任务一设计方案选材一组装制作一测试迭代一

展示评价；

2.独立完成材料质量、价格核算，规范绘制标注尺寸的小车设计图；

3.动手组装太阳能小车，完成沙地竞速载重测试，记录数据并针对性改良模

型。

态度责任

1.感受我国探月工程科技成就，树立航天科学自豪感；

2.养成节约材料、控制成本、严谨测量、反复调试的工程探究习惯；

3.小组分工协作，学会倾听他人方案、客观评价作品，包容改进中的失误。

四、教学重点

1.掌握完整工程实践流程，综合运动和力知识设计、制作太阳能月球小车；

2.根据重量、价格、性能三重限制合理选择材料，完成模型组装与沙地测试。

五、教学难点

1.多条件约束下优化设计：平衡整车重量、动力大小、成本、越野能力；

2.测试后自主分析小车卡顿、行驶缓慢、载重打滑等故障，提出有效改进措

施。

六、教具准备

教师教具

多媒体课件、嫦娥探月月球车实拍视频、教材素材图片、成品月球小车模型、

凹凸模拟沙坑、电子秤、计时器、橡皮、全套备选材料套装、材料清单展板。

学生分组器材

太阳能电池、大小电机、大小车轮、车身支架、齿轮、螺丝扎带、剪刀螺丝

刀、绘图本、铅笔、直尺、电子秤、记录表。

七、教学过程

一、导入新课

教师活动：播放玉兔号月球车月球行驶实拍视频，提问：月球表面凹凸不平，

没有加油站，月球车靠什么动力行驶？为什么我们不能用橡皮筋、重物驱动月球

车？出示本课成品太阳能月球小车模型，揭示本节课工程任务一一制作符合标

准的月球小车。

学生活动：观看视频，思考月球环境特点，自由发言猜想月球车动力，观察

成品小车结构。

设计意图：以真实航天工程情境激发学习兴趣，抛出核心问题，自然引出本

课工程实践主题。

二、讲授新课

（一）聚焦：明确工程任务

教师活动：出示教材任务要求，逐条拆解三大硬性指标：总价不超100元、

总质量W100克、载重1块橡皮10秒通过凹凸沙坑；讲解月球特殊环境：无

空气、昼夜温差大，排除重力、弹力驱动方式，点明太阳能动力的合理性；出示

备选材料与工具，介绍每种材料的质量、价格、性能差异。

学生活动：勾画任务限制条件，记录材料参数，小组讨论不同材料的优缺点，

思考选材需要兼顾哪些因素。

设计意图：让学生清晰工程任务约束，建立“设计不能随心所欲，要受条

件限制”的工程基本认知，为后续方案设计铺垫。

（二）探索：制订方案+实施方案

教师活动：

1.制订方案板块：讲解材料清单填写方法，示范核算总质量、总价；示范多

角度标注尺寸的规范设计图绘制方法，提示车轮、太阳能板、电机、支架四大核

心部件必须标注；组织小组讨论选材方案，巡视指导学生平衡重量、成本、动力。

2.实施方案板块：播放组装流程微课，分步讲解车架搭建、车轮电机安装、

太阳能板固定、电路接线四步操作要点；强调安全使用螺丝刀，电路接线绝缘注

意事项；巡视各组组装，及时纠正齿轮卡滞、电机固定不稳、线路接反等问题。

学生活动：小组合作填写材料清单、核算总价总质量，绘制多角度月球小车

设计图；依据设计方案领取材料，分步组装小车，互相配合完成机械结构与电路

连接。

设计意图：落实工程设计、动手实践两大核心环节，锻炼学生数据计算、绘

图建模、动手操作能力，在小组合作中分工解决制作难题。

（三）研讨：测试与改进

教师活动：布置统一测试场地（凹凸模拟沙坑），发放计时器、电子秤；组

织各组依次测试，记录三项数据：整车重量、总花费、通过沙坑用时；引导各组

针对失败现象提问：小车走得慢、打滑、载重不动、车身超重分别是什么原因？

带领学生从摩擦力、动力、重量、传动结构四个角度分析，梳理改进思路。

学生活动：分组称重、核算成本、沙地竞速测试；记录测试数据，小组复盘

故障问题，讨论更换大车轮、大功率太阳能板、轻量化支架等改良方案，动手修

改小车模型再次测试。

设计意图：通过真实测试暴露设计缺陷，引导学生运用运动和力知识推理分

析，实现“发现问题一分析问题一迭代优化”的科学探究闭环，突破教学

难点。

（四）拓展：展示与交流

教师活动：开展作品展示交流会，制定评价标准：达标三项指标、设计图完

整、成本控制合理、改良思路清晰；播放中国探月工程拓展短片，介绍真实玉兔、

玉兔二号月球车技术难点。

学生活动：小组上台展示小车，讲解设计思路、测试问题与改进方法；互评

其他小组作品，交流选材、组装、改良经验；观看航天视频，分享自己对月球探

测车的新想法。

设计意图：完成工程流程最后一步展示评价，同时链接航天科技，落实态度

责任素养，升华课堂主题。

三、课堂练习

选择题

1.月球上不能用橡皮筋弹力驱动小车，主要原因是()

A.月球引力太小B.弹力装置无法持续供能，月球无补给C.月球表面摩

擦力太大

答案：B

2.想要小车更快通过凹凸沙地，优先选择()

A.大尺寸宽轮胎车轮B.小尺寸窄车轮C.轻量化光滑塑料轮

答案：A

3.选择材料时首要遵守的硬性约束是()

A.外观好看B.总价W100元、总质量WlOOgC,零件数量多

答案：B

判断题

1.太阳能小车是将太阳能转化为电能，再转化为小车运动的机械能。(J)

2.车身支架越重，小车载重橡皮后行驶越稳定，不用控制总质量。(X)

3.车轮齿轮安装错位卡滞，会减小摩擦力，让小车跑得更快。(X)

情境题

小组制作的月球小车称重108克，载重橡皮后在沙坑打滑，15秒才通过终

点，请写出两条可行改进方案。

参考答案：①更换更轻的车身支架、小型电机，减轻整车总质量至100g以

内；②更换大尺寸防滑车轮，增大接触面摩擦力，同时选用大功率太阳能电池提

升动力。

四、课堂小结

今天我们完整完成了月球小车的工程实践，先明确任务里重量、价格、竞速

三条要求，再对比材料参数设计图纸、核算成本重量，分组动手组装太雨能小车。

测试时我们发现车身过重、车轮打滑、动力不足都会影响小车行驶，结合摩擦力、

能量转化知识调整改良。我们还知道月球没有空气，弹力、重力驱动无法长期使

用，太阳能是月球车最合适的动力。整个过程告诉我们，工程制作不能只看外观，

要综合多种条件权衡优化，我国玉兔月球车也是工程师反复调试才成功登月，今

后我们遇到动手实践任务，也要学会设计、测试、不断改进。

五、板书设计

制作“月球小车”

一、工程五步骤

明确任务一制订方案一组装制作一测试改进一展示交流

二、任务约束

总价W100元总质量WIOOg10秒载重过沙地

三、核心原理

太阳能f电能f机械能；摩擦力影响越野速度

四、故障改良

超重一轻量化；打滑一大防滑轮；慢速一加大动力

六、教学反思

成功之处

L以玉兔探月真实情境导入，学生探究积极性高，能主动结合月球环境理解

太阳能动力的优势；

2.完整落实工程实践全流程，选材核算、绘图、组装、测试迭代层层递进,

学生综合运用运动和力知识解决实际问题，科学思维与动手能力得到充分锻炼;

3.分组合作模式清晰，测试研讨环节给学生充足自主分析故障的空间，多数

小组能独立提出改良方案。

不足之处

1.课堂组装环节耗时较长，部分动手能力弱的小组未能完成二次改良测试;

2.材料质量、价格核算讲解速度偏快，