2026秋小学青岛版(五四制)科学四年级上册第二单元 物体的运动《10 制作鸡蛋保护装置》教学设计

2026秋小学青岛版(五四制)科学四年级上册第二单元物体的运动《10制作鸡蛋保护装置》教学设计一、教材分析（一）教材定位本课是2026秋青岛版（五四制）四年级上册科学第二单元《物体的运动》的第10课，属于《义务教育科学课程标准（2026年版）》中“技术与工程”学习领域，是单元的综合实践收官课。本单元前序课程依次为《运动的描述》《运动的快慢》《运动与力》《摩擦力》，学生已系统掌握“力可以改变物体的运动状态”“运动的物体具有能量”“摩擦力与接触面粗糙程度有关”等核心概念，本课是对上述力学知识的迁移应用，引导学生用科学原理解决实际工程问题，同时为五年级下册《简单机械》、六年级上册《建筑工程》等技术与工程领域内容做好思维铺垫，承担着衔接知识学习与实践应用、落实“做中学、用中学、创中学”要求的核心作用。（二）内容特点本课以“制作鸡蛋保护装置”为核心项目任务，将抽象的力学知识转化为可操作的实践活动，突出工程设计的完整流程，兼顾科学原理应用、动手操作能力培养与创新思维激发。教材设置了“明确任务”“设计方案”“制作测试”“优化改进”四个活动板块，符合小学生的认知规律，同时预留了充足的拓展空间，可结合航天工程、物流运输等真实生活场景延伸教学内容，落实科学核心素养的培养要求。（三）教学价值本课的核心教学价值在于打破“科学知识仅用于纸笔测试”的认知误区，让学生体会到科学原理可以解决真实生活问题：小到快递缓冲包装、运动鞋气垫，大到汽车安全气囊、航天器返回舱着陆系统，都是减小冲击力原理的应用，帮助学生建立“科学源于生活、服务于生活”的认知，同时培养学生严谨求实的实证意识、不怕失败的工程思维与分工协作的团队意识。二、学情分析（一）认知基础五四制四年级学生年龄集中在9-10岁，处于具体运算阶段向形式运算阶段过渡的关键期，已具备以下认知基础：一是熟练掌握本单元前序力学知识，能准确说出力的作用效果、摩擦力的影响因素等核心内容；二是对缓冲材料有直观认知，知道棉花、气泡膜、海绵等软质材料可以保护易碎物品；三是具备基本的动手操作能力，能独立使用剪刀、胶带等常用工具，参与过小组合作探究活动。（二）认知难点学生的认知短板主要体现在三个方面：一是工程设计思维缺乏系统性，普遍存在“重制作轻设计”的问题，设计方案时多凭直觉选择材料，不会主动关联已学的科学原理，也很少考虑重量、成本的限制条件；二是对变量控制的理解不足，测试失败后很难精准定位问题根源，常把原因归结为“运气不好”，不会从材料选择、结构设计等角度分析问题；三是抗挫能力不足，若第一次测试鸡蛋破碎，部分小组会出现放弃、互相埋怨的情况，对“工程设计需要反复优化”的认知不足。（三）学习兴趣点学生对动手实践类课程的参与热情极高，对“鸡蛋从高处落下不碎”的挑战任务充满好奇心，同时对航天返回舱、极限运动防护装备等前沿科技、生活热点内容兴趣浓厚，可通过情境创设充分调动学生的主观能动性。三、教学目标（一）知识与技能目标1.科学观念：明确鸡蛋落地破碎的核心原因是冲击力超过鸡蛋的承受极限（生鸡蛋抗冲击力约为4-6牛，无保护状态下从2米高度落下的落地冲击力约为22牛，远高于鸡蛋承受阈值），掌握缓冲法、减速法、加固法、悬挂法4种减小冲击力的常用方法，能说出每种方法对应的科学原理。2.操作技能：能根据任务要求绘制标注清晰的装置设计草图，正确使用剪刀、胶带、电子秤等工具制作鸡蛋保护装置，能按照规范流程完成装置测试，准确记录重量、成本、防护效果等核心数据。（二）过程与方法目标1.经历“明确任务—设计方案—制作原型—测试优化—展示交流”的完整工程设计流程，初步掌握工程问题的解决思路，提升问题解决能力与系统思维。2.通过小组合作探究，学会梳理整合同伴的不同意见，结合科学原理优化设计方案，提升合作探究能力与沟通表达能力。3.通过对比测试、变量控制等方法，学会用观察、数据记录的方式评估装置性能，形成“用数据说话”的实证意识，提升科学思维能力。（三）情感态度价值观目标1.感受减小冲击力原理在航天、交通、物流等领域的广泛应用，体会科学技术对生活的改变，提升对科学学科的学习兴趣与探究欲。2.体会工程设计“反复测试、持续优化”的特点，逐步形成不怕失败、严谨求实的科学态度，增强克服困难的信心。3.在小组合作中体会分工协作的重要性，学会尊重不同观点，增强团队责任意识。四、教学重点掌握减小冲击力的4种核心方法，结合已学力学知识完成鸡蛋保护装置的设计、制作与测试，经历完整的工程设计流程。五、教学难点平衡装置防护性能、重量、成本三个核心指标，能结合测试数据精准定位设计缺陷，完成装置的优化改进。六、课前准备（一）教师准备1.教具类：生鸡蛋20个（含10个备用）、2米高标准化测试台（配可开合释放挡板，保证装置自由下落、初始速度一致）、精确到1g的电子秤、护目镜12组、一次性手套若干、工具套装（剪刀、美工刀、直尺每组1套）。2.材料类：公用材料包含A4纸、气泡膜、棉花、吸管、橡皮筋、透明胶带、卡纸、海绵、轻质泡沫、细绳，所有材料明码标价：A4纸1张1元、10cm×10cm气泡膜2元、10g棉花1元、吸管1根0.5元、橡皮筋1根0.2元、10cm胶带0.1元、10cm×10cm卡纸1元、10cm×10cm海绵1.5元、10cm×10cm轻质泡沫1元、1m细绳0.3元。3.资料类：每组1份设计记录单、测试记录单，PPT课件含嫦娥六号返回舱着陆视频、汽车安全气囊碰撞测试视频、快递缓冲包装案例、往届学生优秀装置案例，黑板预先绘制测试成绩统计表格（含小组名称、防护效果、总重量、总成本、排名5个维度）。（二）学生准备每组自带1个生鸡蛋（提前标记姓名，防止混淆），可提前收集家中废旧缓冲材料（如快递气泡袋、旧泡沫块、废旧气球等，禁止携带现成鸡蛋托），提前预习本单元前4课的力学知识。七、课时安排共2课时，每课时40分钟：第1课时完成情境导入、原理讲解、方案设计与装置制作；第2课时完成装置测试、优化改进、展示交流与总结拓展。八、教学过程（一）导入（3分钟，第1课时）1.播放1分钟嫦娥六号返回舱着陆短视频，提问引导：“同学们，刚才我们看到的是2024年嫦娥六号返回舱从月球返回地球的画面，返回舱进入大气层时的速度超过每秒11公里，相当于每小时4万公里，但是着陆的时候不仅返回舱没有损坏，里面的月球样本也完好无损，你知道科学家用了哪些方法保护返回舱吗？”2.待学生发言后抛出核心任务：“如果让你保护一个生鸡蛋，让它从2米高的地方落下来不碎，你能想到哪些方法？今天我们就来当小小工程师，动手制作属于自己的鸡蛋保护装置。”（二）新授（17分钟，第1课时）1.明确任务要求（1）出示标准化任务卡，逐条讲解要求：①防护要求：装置需包裹1个生鸡蛋，从2米高度自由落下后，鸡蛋无裂纹、无蛋液泄漏即为防护成功；②重量要求：装置总重量（含鸡蛋，鸡蛋重量约为50g）不超过100g；③成本要求：按照材料价格表核算，总成本不超过10元；④评分规则：防护成功的前提下，总重量每低1g加0.5分，总成本每低1元加1分，得分越高排名越靠前。（2）用学生熟悉的场景解释限制条件：“我们的装置就像快递包装，既要保护里面的物品不碎，还要尽量轻、尽量便宜，不然快递费就会很贵，商家就会亏本，所以我们要平衡三个指标，不能只追求鸡蛋不碎。”2.探究减小冲击力的科学原理（1）提问引导：“鸡蛋从高处落下会碎，核心原因是落地的时候受到了很大的冲击力，我们的目标就是把冲击力降到4牛以下，也就是鸡蛋能承受的范围里。结合我们之前学的力与运动的知识，你能想到哪些方法减小冲击力？”组织小组讨论3分钟，梳理学生的发言。（2）分类讲解4种核心方法，结合生活实例帮助学生理解：①缓冲法：在鸡蛋周围添加软质材料，延长鸡蛋与地面碰撞的时间，就像我们从高处跳下来会弯腿一样，碰撞时间越长，受到的冲击力越小，生活中汽车安全气囊、运动鞋气垫用的就是缓冲法；②减速法：给装置增加降落伞、翼面等结构，增大空气阻力，减慢下落速度，速度越小，落地的冲击力就越小，降落伞、返回舱的减速发动机用的就是减速法；③加固法：给装置做一个硬质外壳，把落地的冲击力分散到外壳上，避免冲击力直接作用在鸡蛋上，快递的硬纸箱、汽车的防撞梁用的就是加固法；④悬挂法：用橡皮筋、细绳把鸡蛋吊在装置中间，落地的冲击力会被橡皮筋的弹力抵消，不会直接传到鸡蛋上，过山车的安全压杆、精密仪器的悬挂包装用的就是悬挂法。（3）强调组合应用：“大部分优秀的装置会同时用到2-3种方法，比如返回舱就同时用了减速法（降落伞、反推发动机）和缓冲法（底部缓冲材料），大家设计的时候可以灵活组合。”3.讲解工程设计流程出示工程设计流程图：明确任务→设计方案→制作原型→测试优化→展示交流，强调“设计是制作的前提，优化是成功的关键”，告诉学生第一次制作的装置可能会失败，只要找到问题优化调整，就可以做得更好。（三）小组合作（60分钟，含第1课时20分钟、第2课时40分钟）1.分组与分工（第1课时，2分钟）按照“异质分组”原则4人一组，每组明确分工：①设计员：梳理小组想法，绘制标注清晰的装置草图，标注每个部分用到的方法与作用；②材料员：根据设计方案领取材料，核算总成本，不能超过10元上限；③制作员：按照草图制作装置，使用工具时注意安全；④记录员：填写设计记录单、测试记录单，整理小组的交流内容。2.方案设计与审核（第1课时，18分钟）（1）每组发放设计记录单，要求填写：小组名称、设计思路（用到的减小冲击力的方法）、材料清单（材料名称、数量、单价、总成本）、装置草图、预计总重量，设计时间为15分钟。（2）教师巡视指导，针对常见问题及时引导：若小组只大量使用棉花、海绵等缓冲材料，提醒他们注意总重量不能超过100g；若小组只设计了降落伞没有缓冲结构，提醒他们降落伞只能减慢速度，落地时还是有冲击力，需要添加缓冲材料；若小组的硬质外壳没有内部缓冲，提醒他们硬壳会把冲击力直接传到鸡蛋上，容易破碎。（3）方案审核：每组设计完成后提交老师审核，确认符合重量、成本的初步要求后，方可领取材料进入制作环节。3.装置制作（第1课时，20分钟）（1）材料员按照审核通过的材料清单领取材料，领取时再次核算总成本，若超出预算需调整材料选择。（2）制作要求：使用剪刀、美工刀时注意安全，胶带不要浪费，鸡蛋安装完成后轻轻晃动装置，确认鸡蛋不会在内部碰撞硬结构，制作完成后用电子秤称重，若超过100g需拆除多余材料。（3）教师巡视，针对制作难点提供指导：如降落伞的伞绳要等长才能保证下降平稳，悬挂鸡蛋的橡皮筋要松紧合适，太松起不到缓冲作用，太紧容易勒破鸡蛋。4.测试与优化（第2课时，30分钟）（1）明确测试规则：每组派1名代表站在测试台旁，将装置放在2米高的释放挡板上，工作人员拉开挡板让装置自由下落，禁止用手扔、施加外力；地面记录员佩戴护目镜，装置落地后1分钟内拆开检查鸡蛋状态，如实记录防护效果、总重量、总成本，填写测试记录单。（2）第一轮测试：每组依次测试，教师将所有小组的测试结果同步填写在黑板的成绩统计表上，测试完成后引导学生梳理问题：防护失败的小组要找一找是缓冲不足、结构松散还是降落伞失效；防护成功但重量、成本偏高的小组要思考可以去掉哪些多余的材料。（3）优化调整：每组有10分钟优化时间，可补充领取不超过2元的材料，针对问题调整装置：如鸡蛋破碎的可增加内部缓冲、调整悬挂结构；重量超标的可拆除多余的棉花、更换更轻的材料；成本超标的可用自备的废旧材料替换付费材料。（4）第二轮测试：优化完成后进行第二次测试，记录最终成绩，若两次测试均成功，取成绩更好的一次计入最终排名。5.展示交流（第2课时，10分钟）每组派1名代表上台展示装置，介绍设计思路、用到的科学原理、测试中遇到的问题、优化调整的方法，之后全班投票评选3个奖项：①最佳防护奖：两次测试均成功，且从3米高度追加测试依然完好；②最佳创意奖：设计思路新颖，如用到自制气球降落伞、多方向悬挂结构等；③最佳性价比奖：防护成功的前提下，总重量最轻、总成本最低。教师为获奖小组颁发“小小工程师”纪念贴纸。（四）课堂练习（7分钟，第2课时）1.填空题（1）鸡蛋落地时受到的（冲击力）越大，越容易破碎，我们可以用（缓冲法）、（减速法）、（加固法）、（悬挂法）等方法减小冲击力。（2）工程设计的完整流程是（明确任务）、（设计方案）、（制作原型）、（测试优化）、（展示交流）。2.选择题（1）下面哪种方法不能有效减小鸡蛋落地的冲击力？（A）A.给鸡蛋直接包裹一层硬铁皮，内部没有缓冲材料B.给装置加装降落伞C.在鸡蛋周围塞满棉花（2）小明的装置第一次测试时鸡蛋碎了，下面做法正确的是（C）A.直接放弃，认为自己做不好B.埋怨队友制作不认真C.查找问题原因，调整装置后再测试3.简答题请举出3个生活中应用减小冲击力原理的例子，参考答案：汽车安全气囊、运动鞋的气垫、快递的气泡膜、电梯的底部缓冲器、过山车的缓冲垫等。（五）小结（3分钟，第2课时）教师带领学生梳理本节课核心内容：今天我们不仅掌握了减小冲击力的4种方法，还完整经历了工程师设计产品的全过程，知道了好的产品不是一次就做成功的，需要反复测试、不断优化，我们学到的科学知识都可以用来解决生活中的实际问题。（六）作业布置1.基础作业：整理本节课的设计记录单与测试记录单，写100字左右的活动收获，重点写自己遇到的问题与解决方法。2.拓展作业：回家后挑战更高的测试高度（如3楼，约10米），优化自己的鸡蛋保护装置，下次课分享优化思路。3.实践作业：观察家中、小区里用到减小冲击力原理的设计，拍摄3张照片，下次课上台交流。九、板书设计10制作鸡蛋保护装置1.核心问题：减小落地冲击力（鸡蛋承受极限：4-6牛）2.减小冲击力的方