2026秋小学青岛版(五四制)科学五年级上册第五单元 能的转化《23 改装动力小车》教学设计

2026秋小学青岛版(五四制)科学五年级上册第五单元能的转化《23改装动力小车》教学设计一、教材分析（一）教材定位本教学设计对应2026年审定青岛版（五四制）小学科学五年级上册第五单元“能的转化”第23课《改装动力小车》，属于单元终结性实践类课程，承担着将单元抽象知识落地为工程实践应用的核心功能。本单元前序4课依次围绕“能量的存在形式”“不同能量的相互转化规律”“能量转化中的损耗”“常见动力装置的能量转化逻辑”展开教学，本节课以“改装动力小车”为项目载体，实现能量转化知识与技术工程实践的融合，符合《义务教育科学课程标准（2022年版）》（2026年落地修订版）中5-6年级“技术与工程”领域的学段要求，对应核心素养中“科学观念”“科学探究”“科学态度”“STSE意识”四个维度的培养目标。（二）内容逻辑教材内容设置遵循工程实践的基本逻辑：首先以“基础橡皮筋小车跑不远、载重低”的真实问题为引入，引导学生调用能的转化知识提出改装思路；其次设置方案设计、动手制作、测试优化、交流评价四个递进环节，明确控制变量的实验要求；最后设置拓展任务，引导学生思考节能改装的生活应用。整课内容既关注知识点的巩固，也突出工程思维的培养，每一个环节都暗含“能量转化效率决定动力输出效果”的核心逻辑，符合五年级学生的认知进阶规律。（三）教学价值本节课打破了传统知识讲授的局限，将“能的转化”从概念层面延伸到应用层面，学生在改装过程中既能巩固弹性势能、化学能、电能、机械能的转化路径，也能直观感知能量损耗的具体形式（如摩擦生热、传动损耗、空气阻力损耗等），同时能体会工程设计“需求-设计-制作-优化”的完整流程，为后续初中阶段的能量守恒、工程技术学习奠定基础。二、学情分析（一）知识储备五四制五年级学生已累计完成320课时以上的科学学习，前测数据显示：87%的学生能准确说出3种以上能量转化形式，79%的学生能区分弹性势能、化学能、电能等常见能量类型，68%的学生已掌握橡皮筋动力、反冲动力的基本原理，所有学生都有制作基础款橡皮筋动力小车的经验，能准确说出基础小车的初始性能（平均行驶距离3米、最大载重50g、最高速度0.5m/s），具备本节课学习的知识基础。（二）能力储备五年级学生已掌握螺丝刀、剪刀、胶带等常用工具的操作方法，62%的学生能独立完成简单装置的组装，54%的学生有小组合作完成探究任务的经验，但仅29%的学生能主动运用控制变量法开展实验，31%的学生存在“动力越大小车性能越好”的前概念误区，忽略车身重量、摩擦力、传动效率对能量转化效果的影响，是本节课需要重点引导突破的内容。（三）认知特点五年级学生以具象思维为主，对动手实践类任务的参与度高，但工程设计的逻辑性不足，遇到改装失败时容易出现归因偏差（如将跑不远的原因全部归为动力不足，忽略轮轴摩擦、车身过重等因素），需要教师搭建阶梯式的探究支架，引导学生逐步形成严谨的科学探究习惯。三、教学目标（一）知识与技能目标1.能准确说出改装动力小车用到的能量转化路径，包括“弹性势能→动能”“化学能→电能→机械能”“压缩空气弹性势能→动能”三类核心转化形式，识别改装过程中的能量损耗环节。2.能掌握动力小车改装的基本工程步骤，独立完成动力装置的安装、调试，会用控制变量法测试小车的行驶距离、载重、速度三类核心性能指标，能准确记录测试数据并计算平均值。3.能结合测试数据分析小车性能不足的原因，提出至少1种可行的优化方案，最终改装后的小车达到“行驶距离≥8米、载重≥200g、速度≥1.5m/s”三项标准中的任意一项。（二）过程与方法目标1.经历“问题引入-方案设计-动手改装-测试优化-交流评价”的完整工程实践过程，掌握工程设计的基本方法，提高问题解决能力和动手操作能力。2.通过小组分工合作完成改装任务，提高协作交流能力；通过对测试数据的整理、分析、对比，提高证据推理能力和逻辑思维能力。3.通过对不同改装方案的效果对比，熟练掌握控制变量法的应用要求，能主动排除无关变量对实验结果的干扰。（三）情感态度价值观目标1.体会能量转化知识在工程领域的应用价值，感受科学技术对生活的改变，提高对科学探究的兴趣。2.养成严谨求实的科学态度，遇到改装失败时能主动排查原因、调整方案，不轻易放弃，形成“工程设计需要反复优化”的认知。3.建立节能意识，知道减少能量损耗是提高能源利用效率的核心路径，能主动关注生活中交通工具的能量转化与节能设计。四、教学重点运用能的转化知识设计合理的改装方案，完成动力小车的改装与标准化测试，达到预设性能指标。五、教学难点主动运用控制变量法开展性能测试，准确分析能量损耗原因并对小车进行针对性优化。六、课前准备（一）教师准备1.教具与器材：基础款橡皮筋动力小车原型24台（供没有带自制小车的学生使用）、动力配件套装（不同粗细橡皮筋200根、3V直流电机24台、配套齿轮组24套、3V锂电池24块、螺旋桨24个、加厚气球50个、压缩空气储气罐配件12套、润滑油24瓶）、工具套装（十字螺丝刀24把、安全美工刀24把、剪刀24把、双面胶、透明胶带若干）、测试工具（电子天平8台、测距轮4个、秒表8个、50g钩码200个）。2.场地与课件：提前布置长10米、宽1米的标准化测试赛道4条，标注起点、1米、3米、5米、10米刻度线；制作多媒体课件，包含改装案例示意图、能量转化路径图、测试记录表模板、安全操作提示视频、校园动力小车挑战赛通知文件。3.前测准备：提前1周布置预作业，让学生提交改装初步思路，统计学生的改装需求，提前备足对应配件；提前测试所有动力配件的性能，确保电机、电池等器材无故障。（二）学生准备1.知识准备：复习第五单元“能的转化”相关知识点，梳理已学的能量转化形式。2.材料准备：每组携带1台自制的基础款橡皮筋动力小车，提前测试并记录小车的初始性能数据，准备科学记录本、铅笔、计算器。七、课时安排1课时，共40分钟。八、教学过程（一）导入环节（5分钟）1.情境引入（1）教师展示校园“绿色动力”小车挑战赛的官方通知，提问：“上周我们每个小组都制作了基础款橡皮筋动力小车，还记得我们测试的平均成绩吗？”学生回答：“最多跑3米，载1个50g的钩码就跑不动了！”（2）教师明确任务：“本次挑战赛设置了‘最长续航’‘最大载重’‘最快速度’三个赛道，入围要求分别是行驶距离≥8米、载重≥200g、行驶速度≥1.5m/s，今天我们就用第五单元学过的‘能的转化’知识，把我们的小车改装成符合参赛标准的作品。”2.旧知回顾教师提问：“我们学过哪些能量可以转化为小车的动能？”引导学生回答：橡皮筋的弹性势能、电池的化学能、压缩空气的能量等，顺势引入新课学习。设计意图：用真实的比赛任务驱动学习，快速激活学生的旧知储备，明确本节课的学习目标，激发学生的探究兴趣。（二）新授环节（10分钟）1.梳理改装核心原理教师结合课件讲解三类常见动力的能量转化逻辑与优缺点：（1）橡皮筋动力：能量转化路径为“弹性势能→动能”，优点是结构简单、无额外重量、成本低，缺点是动力持续时间短、能量释放速度不可控。（2）电机动力：能量转化路径为“化学能（锂电池）→电能→机械能”，优点是动力稳定、持续时间长、动力大小可调，缺点是电池增加车身重量、需要调试传动结构。（3）反冲动力：能量转化路径为“压缩空气弹性势能→动能”，优点是初始动力大、加速快，缺点是续航短、方向不易控制。2.明确工程改装流程教师结合流程图讲解改装的标准步骤：（1）明确需求：每组选定1个参赛赛道，明确具体的性能目标。（2）方案设计：画出改装示意图，标注动力形式、能量转化路径、配件清单、预计性能。（3）动手改装：按照方案领取配件、安装动力装置，调试传动结构。（4）测试优化：按照控制变量要求测试性能，针对问题调整方案。3.强调测试要求与安全规范（1）测试要求：测试时需保证除动力装置外，其他变量完全一致（车身重量、测试路面、初始放置位置、无外力推动），每个项目测试3次，取平均值作为最终成绩，减少误差。（2）安全规范：使用美工刀、螺丝刀时注意不要划伤手，电机只能接配套的3V电池，禁止短路，测试时赛道内禁止站人，避免小车撞击受伤。设计意图：为学生搭建探究支架，明确改装的原理、流程与规范，避免学生盲目动手，强化控制变量的科学实验意识，落实安全教学要求。（三）小组合作环节（15分钟）每组4人，提前明确分工：组长统筹进度、记录员填写方案与测试数据、材料员领取配件、操作员负责改装与测试。1.方案设计（3分钟）小组讨论选定参赛赛道，填写《改装方案表》，教师巡回指导，对不合理的方案提出引导性建议：比如针对想同时安装电机和橡皮筋的小组，提问“两种动力装置加起来的重量是多少？你觉得小车需要额外多消耗多少能量来带动这些配件？”引导学生优化方案，避免冗余设计。2.动手改装（7分钟）材料员凭审核通过的方案领取对应配件，小组合作完成改装，教师巡回观察，不直接干预学生操作，遇到问题时用引导性提问帮助学生排查：比如看到电机转动但车轮不动的小组，提问“电机的能量为什么没有传到车轮上？你看看齿轮有没有卡紧？”引导学生自主发现传动结构的问题。3.测试记录（3分钟）每组到对应赛道完成3次测试，记录员准确记录每次的性能数据，计算平均值。4.优化调整（2分钟）未达到入围标准的小组，结合测试数据排查原因，比如橡皮筋太细就更换更粗的橡皮筋、轮轴摩擦力太大就添加润滑油、车身太重就拆除不必要的配件，调整后再进行1次补测。设计意图：让学生经历完整的工程实践过程，落实学生的主体地位，在动手操作中深化对能的转化的理解，提高小组协作能力与问题解决能力。（四）课堂练习（5分钟）本环节采用展示交流式练习，每组派1名代表上台展示改装作品，完成3个问题的阐述：①我们选定的参赛赛道、用到的能量转化路径是什么？②我们的改装方案是什么？最终测试成绩是多少？③我们遇到了什么问题？是怎么解决的？示例交流：生：我们组选的是最长续航赛道，用的是电机动力，能量转化是化学能转电能再转机械能，我们第一次测试只跑了6米，后来发现轮轴没有涂润滑油，摩擦消耗了很多能量，涂了润滑油之后三次测试成绩分别是8米、8.5米、9米，平均8.5米，达到了入围标准。其他小组可以针对性提问，教师最后点评总结，重点引导学生理解“能量损耗是影响小车性能的重要因素，减少损耗就能提高能量利用效率”，巩固能的转化相关知识点。设计意图：通过展示交流锻炼学生的表达能力，在互评互学中巩固知识点，强化对能量转化与损耗的认知。（五）小结环节（3分钟）教师引导学生共同梳理本节课核心内容：1.我们今天用到了三类能量转化路径，分别是弹性势能转动能、化学能转电能再转机械能、压缩空气势能转动能。2.改装动力小车的工程流程是“明确需求-设计方案-动手改装-测试优化”，测试时要遵循控制变量、多次测试取平均值的原则。3.能量在转化过程中会有损耗，减少损耗就能提高能量的利用效率，这也是生活中节能技术的核心逻辑。设计意图：梳理本节课的核心知识点，将工程实践经验上升为可迁移的科学方法，联系生活实际落实情感态度目标。（六）作业布置（2分钟）1.基础作业：将本次改装的方案、测试数据、优化思路整理到科学记录本上，标注每个环节用到的能量转化形式。2.拓展作业：有兴趣的同学可以跨小组合作，设计一款同时满足续航、载重、速度要求的多功能动力小车，后续参加班级预选赛，优秀作品将代表班级参加校级挑战赛。3.实践作业：观察生活中的电动车、自行车、火箭等交通工具，记录它们的能量转化路径，下节课交流分享。九、板书设计能的转化路径改装流程测试要求橡皮筋：弹性势能→动能明确需求控制变量电机：化学能→电能→机械能设计方案多次测试反冲：压缩空气势能→动能动手改装减少损耗测试优化（一）预设成功点本节课采用项目式学习设计，以真实的比赛任务为驱动，符合五年级学生的兴趣特点，学生参与度预计可达100%，90%以上的小组能完成改装目标，既巩固了能的转化的核心知识点，也培养了学生的工程实践能力，有效落实科学核心素养的培养要求。（二）预设问题与改进方向1.部分小组可能存在分工不合理的问题，出现少数学生操作、其他学生旁观的情况，后续教学中需在方案设计阶段就检查每组的分工清单，确保每个学生都有明确的