新版沪科技版(五四制)科学二年级上册第4单元 小小工程师-纸桥《2 提高纸桥的承重本领》教学设计

新版沪科技版(五四制)科学二年级上册第4单元小小工程师——纸桥《2提高纸桥的承重本领》教学设计一、教材分析（一）单元定位本课隶属于沪科技版（五四制）二年级上册第4单元“小小工程师——纸桥”，本单元是2026版义务教育科学课程标准“技术与工程”领域低年级段的核心启蒙单元，整体遵循“认识结构→动手制作→优化改进→展示评价”的工程实践逻辑，共设置4课时：第1课《认识纸桥》引导学生了解桥的基本结构，完成基础平桥、单层瓦楞桥的制作；第2课即本课《提高纸桥的承重本领》，是单元的核心探究课，承担方法探究、思维进阶的功能；第3课《设计我的专属纸桥》引导学生综合运用所学方法完成个性化纸桥设计；第4课《纸桥展示会》完成作品展示与互评。单元整体贴合低年级学生“做中学、玩中学”的认知特点，重点落实工程设计中“优化迭代”的核心思想。（二）本课地位本课承接第1课的制作基础，以“提高纸桥承重”为核心任务，引导学生通过对比实验探究影响纸桥承重的核心因素，是学生首次接触“控制变量”实验方法的启蒙课，也是从“会制作”到“会优化”的能力提升课。教材配套资源中明确了实验的标准化参数：统一使用70gA4打印纸作为桥面材料，第五套人民币1元硬币（单枚重量约6.1g）作为承重重物，统一规格塑料桥墩（高度5cm、底面直径3cm）作为支撑材料，实验变量可覆盖桥面形状、桥面厚度、桥墩间距三类核心影响因素，所有活动设计符合低年级学生的动手能力与认知水平。（三）课标对接本课严格对接2026版义务教育科学课程标准低年级段“技术与工程”领域要求：1.能针对“提高纸桥承重”的具体任务提出可验证的猜想，尝试对原有纸桥方案进行优化；2.能使用简单材料制作优化后的纸桥，用“承重硬币数量”这一量化指标描述作品性能；3.体会工程设计需要反复测试、不断改进的特点，逐步形成实事求是、乐于探究的科学态度。二、学情分析（一）知识储备基础二年级学生已经完成第1课的学习，能准确说出纸桥由桥面、桥墩两个核心部分组成，会制作基础平桥与单层瓦楞桥，知道“瓦楞状的纸比平整的纸更结实”；生活中见过石拱桥、立交桥、钢索桥等不同类型的桥，对“结实的桥”有具象的生活认知，但对“哪些因素会影响桥的结实程度”没有系统的认知，存在“纸越厚桥越结实”“桥面越宽承重越高”等错误前概念。（二）能力发展特点低年级学生的注意力集中时长约为15-20分钟，具象思维占主导，动手操作意愿强烈，但逻辑思维仍处于发展阶段：变量控制意识薄弱，无法自主区分实验中的不变条件与可变条件；小组合作时容易出现“抢材料、抢操作”的情况，分工意识不足；记录能力以画图、填数字为主，无法完成大段文字记录。约30%的学生动手能力较强，能独立完成复杂的折纸操作，约20%的学生动手能力较弱，需要教师或同伴协助完成粘、折等操作。（三）兴趣点分析二年级学生对“比赛类”“挑战类”活动参与意愿极强，愿意为了获得更好的成绩反复尝试，适合用“承重挑战赛”的形式串联整节课的活动，充分调动学生的探究积极性。三、教学目标（一）知识与技能1.能准确说出3种以上提高纸桥承重的具体方法：将桥面折成多层瓦楞状、增加桥面厚度、缩小桥墩间距、将桥面做成拱形等，明确这些方法能提升纸桥承重的核心逻辑是分散重物压力、增强桥面抗弯曲能力。2.能独立使用1张70gA4纸完成优化后的纸桥制作，符合“仅可折、粘，不可添加其他辅助材料”的制作要求，优化后的纸桥承重不低于10枚1元硬币。3.能准确使用量化数据记录纸桥的承重结果，填写“画图标+填数字”形式的实验记录单，记录误差不超过2枚硬币。（二）过程与方法1.经历“提出问题→猜想假设→对比实验→验证结论→优化制作”的完整工程探究过程，初步建立“每次仅改变一个实验条件，其余条件保持一致”的控制变量意识，能用儿童化的语言表述对比实验的操作要求。2.能在小组分工中完成自己承担的任务：材料员能按要求领取、归还实验材料，操作员能轻拿轻放硬币、规范完成承重测试，记录员能准确填写实验数据，汇报员能清晰表述小组的探究方法与结果。3.能在探究过程中主动提出自己的设计思路，倾听同伴的不同意见，对原有方案进行2次以上的调整优化。（三）情感态度价值观1.对工程优化活动产生浓厚兴趣，感受“小改动带来大提升”的探究乐趣，愿意主动尝试不同的优化方法。2.养成实事求是的科学记录习惯，不随意篡改承重测试数据，失败时能主动寻找原因、反复尝试，不轻易放弃。3.体会工程师在设计建筑时反复优化、攻坚克难的工作特点，尊重工程人员的劳动成果。4.在小组合作中主动帮动手能力弱的同伴，体会团队协作的重要性，不争抢操作机会。四、教学重点探究桥面形状、桥面厚度、桥墩间距三类因素对纸桥承重的影响，掌握3种以上可落地的纸桥优化方法，能独立完成承重能力达标的优化纸桥制作。五、教学难点初步建立控制变量的实验意识，在对比实验中能自主保持除探究变量外其余实验条件完全一致，准确记录实验数据并基于数据得出结论。六、课前准备（一）教师准备1.演示教具：基础平桥、单层瓦楞桥、多层瓦楞桥、拱形桥、不同间距桥墩组各1套；精度0.1g的电子秤1台（用于演示1元硬币的重量，建立学生的量化认知）；多媒体课件1套（包含各类承重能力强的桥梁实景图、实验操作规范提示、实验记录单模板、承重挑战赛评分规则）。2.实验储备材料：70gA4打印纸100张、第五套1元硬币300枚、统一规格塑料桥墩80个、固体胶40支、安全剪刀20把、防掉落实验托盘20个（用于承接掉落的硬币，避免材料遗失）。3.评价材料：“最佳承重奖”“最佳创意奖”“最佳合作奖”定制奖牌各1块，鼓励贴纸50张，班级承重排行榜展板1块。（二）学生准备1.第1课制作的单层瓦楞桥作品1件。2.科学学具袋、铅笔、橡皮各1份。七、课时安排1课时，共计35分钟（符合五四制小学低年级课时标准）。八、教学过程（一）情境导入（5分钟）1.旧知回顾（1）教师展示收集的3件学生第1课制作的纸桥作品：“小朋友们，上节课我们都做了自己的第一座纸桥，谁还记得我们的纸桥是由哪两个部分组成的呀？”引导学生集体回答“桥面、桥墩”。（2）邀请3名作品的制作者上台现场测试承重，教师在黑板上记录测试数据：1号平桥承重2枚1元硬币，2号单层瓦楞桥承重6枚，3号单层瓦楞桥承重7枚。2.问题提出教师指着黑板上的测试数据提问：“大家看，同样都是用1张A4纸做的纸桥，最多的能放7枚硬币，最少的只能放2枚，差距特别大。如果我们想让纸桥放更多的硬币，变得更结实，有什么好办法吗？今天我们就一起来探究怎么提高纸桥的承重本领。”板书课题：2提高纸桥的承重本领。（二）新知讲授（10分钟）1.猜想假设梳理（1）请学生举手分享自己的猜想，教师将所有猜想板书在黑板右侧的“猜想墙”区域：把桥面折更多褶皱、把几张纸粘在一起加厚、把桥墩放近一点、把桥面做成拱形、把桥面做宽、给桥面加栏杆等。（2）教师引导学生辨析猜想的合理性：“大家的想法真多，可是如果我们同时把桥墩放近，又把纸加厚，最后承重变高了，我们能知道是哪个办法起的作用吗？”引导学生说出“一次只能改一个地方，其他的都要和原来一样”，用儿童化的语言传递控制变量的核心逻辑，不出现“变量”“对照组”等抽象术语。2.实验规范明确（1）教师出示统一的实验标准，边演示边讲解：①所有测试的桥墩高度都是5cm，初始间距为15cm，测试时桥墩不能随意移动；②基础对照组使用上节课制作的单层瓦楞桥，测试时硬币要轻轻放在桥面中间位置，不能靠在桥墩上，只要有1枚硬币掉落就算承重失败，掉落前的硬币总数就是纸桥的承重值；③测试新方法时，除了你要改的那个条件，其他条件都要和对照组完全一样，比如测试“加厚桥面”的效果时，桥墩间距还是15cm，桥面形状还是瓦楞状，只是把1张纸换成2张纸粘在一起。（2）教师现场演示“桥墩间距”的对比实验：先用对照组（15cm间距、单层瓦楞桥）测试，承重7枚；再仅调整桥墩间距为10cm，其余条件不变，测试承重13枚。引导学生得出“桥墩间距缩小，纸桥承重变高”的结论，让学生直观感受对比实验的操作方法。（3）教师出示适配低年级的实验记录单：左侧为“我改变的地方”画图区，学生可以画缩小的桥墩、加厚的纸、带褶皱的桥面等，右侧为“承重硬币数量”填写区，仅需要填数字即可，降低记录难度。（三）小组合作探究（12分钟）1.分组与分工全班按4人一组分为20组，提前明确分工：1号为材料员，负责领取、归还实验材料；2号为操作员，负责制作纸桥、放置硬币；3号为记录员，负责填写实验记录单；4号为汇报员，负责后续上台分享小组探究结果。教师提前将分工牌放在每组的实验桌上，避免学生争抢操作机会。2.探究要求明确教师用课件出示探究要求：①每个小组先选2个最想验证的猜想，按对比实验的要求完成测试，做好记录；②做完测试后，用你们觉得最有效的方法，制作一座承重能力最强的纸桥，准备参加班级“承重挑战赛”；③实验过程中要轻拿轻放，硬币掉在托盘里，不能乱扔，剪刀只能用来剪纸，不能对着同学；④小组里每个人都可以提想法，大家一起商量，如果有分歧可以举手找老师帮忙。3.巡视指导教师全程巡视，针对不同小组的问题进行个性化指导：①对同时改变多个条件的小组，及时提醒“我们先试试只改桥墩间距，看看能放多少硬币，好不好？等下我们再试加厚的办法”；②对动手能力弱的小组，教他们折多层瓦楞的技巧：“把纸折成波浪形的时候，折的边越小、越密，桥面就越结实”；③对记录不及时的小组，提醒记录员“刚才你们的桥放了12枚硬币，快把数字填上，等下忘记啦”；④对提前完成探究的小组，发放额外的A4纸，鼓励他们尝试“斜拉桥”“加护栏”等创意设计。（四）课堂练习：承重挑战赛（5分钟）1.比赛规则教师明确比赛规则：①每个小组的汇报员先上台介绍“我们用了哪几种优化方法”，再由操作员现场测试承重，教师负责数硬币，全班同学共同监督；②硬币必须全部放在桥面范围内，不能碰到桥墩，否则不算数；③承重最多的前3组获得“最佳承重奖”，设计最有创意的小组获得“最佳创意奖”，分工明确、没有争执的小组获得“最佳合作奖”。2.展示与总结（1）测试完成后，教师将所有小组的承重数据写在黑板的“承重排行榜”上，邀请前三名的小组分享经验：“我们小组把桥面折了5层密褶皱，把桥墩间距改成了10cm，所以能放22枚硬币”；邀请承重较低的小组分享改进思路：“我们的桥面粘的不牢，下次要多涂一点胶，折更多的褶皱”。（2）教师对照黑板上的“猜想墙”梳理结论：“今天我们通过实验发现，折更多褶皱、加厚桥面、缩小桥墩间距、做成拱形桥面，这些方法都能提高纸桥的承重，而把桥面做宽、加栏杆对承重的帮助不大，主要是提升安全性的。”（五）课堂小结（2分钟）1.教师引导学生集体回顾本课内容：“今天我们学到了哪些提高纸桥承重的好方法呀？做实验的时候要注意什么呀？”邀请2-3名学生回答后，教师梳理：我们知道了4种提高纸桥承重的方法，还知道了做实验的时候一次只能改一个条件，这样才能知道哪个方法真的有用。2.教师为获奖小组颁发奖牌，给所有参与的学生贴鼓励贴纸，表扬大家敢于尝试、实事求是的探究态度。（六）作业布置（1分钟）1.基础作业：回家给爸爸妈妈展示你今天做的纸桥，说一说你用了哪些提高承重的方法，和爸爸妈妈一起试试能不能再改进一下，让纸桥放更多的硬币。2.拓展作业：观察生活中的桥，找一找它们用了哪些提高承重的方法，拍照片或者画下来，下次上课和同学们分享。九、板书设计核心方法1.桥面折多层密瓦楞2.增加桥面厚度3.缩小桥墩间距4.做成拱形桥面猜想墙|承重排行榜（一）实施亮点1.整节课严格贴合2026版新课标低年级工程实践的要求，从学生已有的制作经验出发，用“承重挑战赛”的形式串联所有活动，学生参与度达100%，充分契合低年级学生“玩中学”的认知特点。2.实验参数统一、规范，控制变量的方法用儿童化语言传递，没有使用抽象术语，85%的小组能独立完成对比实验，有效突破了教学难点，符合低年级学生的思维发展水平。3.小组分工明确，每个学生都有对应任务，避免了“少数学生操作、多数学生旁观”的情况，过程性评价覆盖所有学生，既关注承重结果，也关注学生的探究态度与合作表现，符合素养导向的评价要求。（二）存在不足1.部分动手能力弱的小组使用固体胶粘多层桥面时粘不牢，导致桥面测试时散开，影响了测试结果，约10%的小组没有完成2个猜想的验证。2.少数小组为了获得更好的比赛成绩，放硬币时特意把硬