2026秋小学冀人版科学五年级上册科技擂台《18 创意车模大比拼》教学设计

2026秋小学冀人版科学五年级上册科技擂台《18创意车模大比拼》教学设计一、教材分析（一）本课定位1.本课时是2026年秋季冀人版小学科学五年级上册“科技擂台”模块第18课《创意车模大比拼》，属于《义务教育科学课程标准（2026年版）》中“技术与工程”领域第三学段（5-6年级）的实践类课程，是对本单元前序“运动与力”“常见的能源”“工程设计基本流程”等知识点的综合应用载体，承担着单元知识落地、实践能力提升、创新思维培育的核心功能。2.教材内容结构分为四大模块：一是任务发布模块，明确创意车模的制作与比拼要求；二是设计筹备模块，引导学生结合已学知识梳理车模设计要点；三是制作调试模块，指导学生完成车模加工与性能优化；四是展示评价模块，通过公平比拼完成作品的多元评价，整体遵循“做中学、创中学、用中学”的实践教学逻辑，符合第三学段学生的认知发展规律。（二）课标对应要求1.符合2026新课标第三学段技术与工程领域要求：能基于所学知识开展简单的工程设计，完成作品制作并测试优化；能对自己和他人的作品提出可落地的改进建议；能理解工程设计中成本、功能、环保等要素的平衡关系。2.契合核心素养培育要求：落实科学观念（力与运动的关系、结构与功能的统一、能源的转化与利用）、科学思维（控制变量法、工程迭代思维、系统性思维）、探究实践（动手制作、合作探究、问题解决）、态度责任（环保意识、公平竞争、创新精神、技术服务生活的理念）的四维培育目标。二、学情分析（一）已有基础1.知识储备：五年级学生已经系统学习了重力、弹力、反冲力、摩擦力的相关知识，掌握了减小有害摩擦、增大有益摩擦的基本方法，了解太阳能、风能、化学能等常见能源的转化方式，具备车模设计的理论基础，85%以上的学生能准确说出2种以上提升小车运动速度的方法。2.能力基础：学生已经掌握简单绘图、美工刀、剪刀等工具的使用方法，具备初步的小组分工协作能力，能够完成简单的手工制作任务，且此前已经参与过2-3次小型工程实践活动，对“设计-制作-测试”的流程有初步认知，60%以上的学生能独立完成简单结构的手工制品。3.兴趣基础：五年级学生对动手实践类活动、竞技类活动兴趣浓厚，好胜心强，对车类玩具普遍存在探究欲望，90%以上的学生表示愿意参与车模制作比拼活动，能够主动参与到车模设计制作的全流程中。（二）存在不足1.工程思维不足：多数学生没有形成“设计-制作-测试-迭代-再测试”的闭环工程意识，遇到车模跑偏、动力不足等问题时容易放弃，缺乏基于测试数据调整方案的意识，仅30%的学生有过作品迭代优化的经历。2.参数设计能力薄弱：学生在设计时普遍缺乏对轴距、轮距、动力输出位置等核心参数的量化考量，多凭主观经验设计，容易出现车身侧翻、动力浪费等问题，仅20%的学生在设计时会主动标注核心尺寸参数。3.分工协作能力不均：部分小组存在分工模糊的问题，容易出现能力强的学生包揽全部任务、能力弱的学生参与度低的情况，部分学生无法平衡创意性与实用性的关系，要么车模造型精美但无法运行，要么性能达标但毫无创意。三、教学目标（一）知识与技能目标1.能准确说出影响车模运动速度、承重能力、运行稳定性的3类以上核心因素，包括摩擦力大小、动力输出效率、车身结构强度等。2.能独立绘制符合规范的车模设计图，包含俯视图、侧视图，准确标注车身长度、宽度、轴距、轮距等核心参数，列明材料清单、动力类型与小组成员分工。3.能规范使用热熔胶枪、圆头美工刀、直尺等工具完成车模制作，能借助秒表、卷尺、砝码等工具完成车模性能测试，掌握至少2种车模优化方法（如轮轴润滑、底盘加固等）。4.能运用控制变量法设计公平的比拼规则，明确速度、承重等测试环节的不变量与变量，准确识别测试中的不公平因素。（二）过程与方法目标1.经历“明确任务-方案设计-制作调试-展示比拼-迭代改进”的完整工程实践过程，形成初步的工程设计思维，能梳理出工程设计的核心环节。2.能通过观察测试现象，精准定位车模存在的问题，通过小组讨论提出可落地的优化方案，提升基于证据解决问题的能力。3.能在小组合作中明确分工，高效完成各自承担的任务，能通过清晰的表达交流设计思路，能客观评价自己与他人的作品，提出至少1条合理的改进建议。（三）情感态度与价值观目标1.对技术与工程实践产生浓厚兴趣，体会工程设计的迭代性，养成不怕失败、反复调试的探究精神，遇到测试失败时能主动分析原因而非放弃。2.树立废旧材料循环利用的环保意识，养成节约资源的良好习惯，能主动选择废旧材料作为制作原料。3.形成公平竞争的意识，尊重他人的创意与劳动成果，体会技术创新对生活的赋能作用，萌发对汽车工程、新能源技术的探究兴趣。四、教学重点1.掌握创意车模的核心设计要点，能制作符合“可运行、有创意、够环保”要求的车模作品，满足至少2项性能指标要求。2.理解公平比拼的规则设计逻辑，能按照规范完成车模性能测试与评价，主动遵守比拼规则。五、教学难点1.平衡车模的性能与创意，优化车身结构、动力系统，同时满足速度、承重、创意、环保四大维度的要求，实现功能与形式的统一。2.能精准定位车模运行中的问题，完成至少1次迭代优化，解决车模跑偏、动力不足、承重变形等常见问题。六、课前准备（一）教师准备1.教学资源：往届学生优秀车模展示视频、不同动力类型（橡皮筋动力、太阳能动力、风力动力、重力动力）的样例车模4个、车模设计图模板、量化评分表、《安全操作指南》PPT、比拼成绩公示板。2.工具与器材：带防烫套的热熔胶枪12把（每4人1把）、圆头美工刀12把、安全剪刀24把、直尺24把、铅笔芯粉末（用于润滑轮轴）12份、防火隔热垫12张、秒表4个、5米卷尺2个、标准砝码套装（10g-500g）4套、电子秤4个、3米长平整直道2条、防烫伤急救包1个、补充废旧材料（硬纸板、雪糕棍、旧车轮、橡皮筋等）若干。3.筹备工作：提前1周完成学生分组，按照“异质同构”原则4人1组，每组涵盖设计能力、动手能力、表达能力不同层级的学生，提前确认每组收集的废旧材料情况，对材料不足的小组提供补充材料；提前选拔3名公平公正的学生作为评委团成员，开展评分规则培训。（二）学生准备1.提前1周收集废旧材料，包括矿泉水瓶、硬纸板、旧玩具车轮、废旧电池盒、小马达、橡皮筋、雪糕棍、吸管、旧布料等，禁止使用尖锐金属、有毒胶水等有害材料。2.复习本单元前序课程中力与运动、能源转化的相关知识点，每组初步拟定1个车模创意方向，如火星探测车、城市救援车、新能源环保车等。3.提前预习工具安全使用规范，明确自己在小组中的分工意向（设计员、材料员、安全员、宣传员）。七、课时安排本课程共安排2课时，每课时40分钟，合计80分钟：（一）第1课时：完成任务导入、核心知识点讲解、小组方案设计、车模初制作。（二）第2课时：完成车模调试优化、展示比拼、课堂小结、作业布置。八、教学过程（一）导入环节（第1课时，5分钟）1.教师现场演示两款对比车模：第一款为随意拼接的不合格车模，一推就跑偏，放置100g砝码后底盘立即变形；第二款为优秀样例车模，3米直道跑仅用时1.8秒，放置500g砝码后车身无变形，且采用火星探测车造型，搭载可折叠太阳能板。2.教师抛出问题：“两款车模同时参加比拼，哪一款能拿到更高的分数？决定分数高低的核心因素有哪些？”引导学生结合已学知识发言，梳理出速度、承重、造型、材料等核心评价维度。3.教师发布本节课核心任务：“今天我们就以小组为单位，设计制作属于自己的创意车模，参加班级创意车模大比拼，比拼总分为100分，四个维度各占25分，最终将评出团体奖项与单项奖项，大家有没有信心做出最好的车模？”（二）新授环节（第1课时，10分钟）1.讲解比拼规则与评分标准（1）速度项（25分）：统一在3米平整直道测试，原地释放车模不得助推，每组测试3次取最快成绩，用时最短的小组得25分，其余小组每比最快时间多0.2秒扣1分，扣完为止。（2）承重项（25分）：在车身中部放置标准砝码，静置10秒车身无明显变形即为达标，承重最大的小组得25分，其余小组每比最大承重少50g扣1分，扣完为止。（3）创意项（25分）：由教师+3名学生代表组成的评委团打分，其中造型主题性占10分（贴合环保、未来交通、救援等正向主题）、功能创新性占10分（如防撞设计、可折叠货箱、清洁能源动力等）、介绍流畅度占5分，各项得分相加去掉最高分与最低分后取平均值即为创意项最终得分。（4）环保项（25分）：统计废旧材料占总材料的比例，比例100%的得25分，每降低10%扣2分，使用有害材料的直接扣除全部环保项分数。2.讲解车模设计核心要点（1）速度优化要点：引导学生回顾摩擦力相关知识，明确轮轴处添加铅笔芯粉末润滑、选择表面光滑的车轮、车身做流线型设计可减小空气阻力、选择合适的动力装置（如多根橡皮筋并联、高功率小马达、大尺寸太阳能板）可提升动力输出效率。（2）承重优化要点：引导学生回顾结构稳定性相关知识，明确车身框架采用三角形结构、底盘加厚加固、轮距加宽（不超过车身宽度的1.2倍）可提升车身稳定性与承重能力，避免侧翻、变形等问题。（3）设计图规范要求：教师出示标准设计图模板，要求学生绘制俯视图与侧视图，标注车身长度、宽度、轴距、轮距等参数，列明材料清单与动力类型，标注小组成员分工，设计图经教师审核通过后方可开始制作。3.讲解安全操作规范（1）使用热熔胶枪时不得触碰枪头，闲置时放置在防火隔热垫上，出现烫伤立即举手告知老师，用急救包中的烫伤膏处理。（2）使用美工刀时刀刃朝向桌面，不得对着他人，裁剪硬纸板时用垫板垫在下方，避免划伤桌面或手指。（3）工具使用完后立即放回工具收纳盒，不得拿着工具打闹，出现材料、工具短缺的情况举手找老师领取，不得随意拿其他小组的物品。（三）小组合作环节（第1课时25分钟+第2课时15分钟，合计40分钟）1.方案设计阶段（第1课时，10分钟）（1）各组按照提前确定的分工开展工作：设计员牵头绘制设计图，材料员整理本组收集的废旧材料，安全员负责提醒小组遵守安全规范，宣传员准备后续的作品介绍内容，所有成员共同讨论确定车模的主题、动力类型、结构设计。（2）教师巡回指导，针对各组的设计方案提出优化建议：如针对轮距过窄的小组，提醒其加宽轮距避免侧翻；针对仅用1根橡皮筋作为动力的小组，建议其用2-3根橡皮筋并联提升动力；针对用薄纸板做底盘的小组，建议其用两层硬纸板粘贴或者加雪糕棍横梁加固；所有设计方案审核通过后，各组方可领取工具开始制作。2.制作调试阶段（第1课时15分钟+第2课时15分钟，合计30分钟）（1）各组按照设计图开展制作，遇到问题先小组讨论解决，无法解决的举手向老师求助，教师要引导学生自主分析问题原因，而非直接给出解决方案：如车模跑偏时，引导学生观察两侧轮轴是否平行、车轮是否有卡顿；如动力不足时，引导学生检查轮轴是否润滑、橡皮筋绕的圈数是否足够、太阳能板是否正对光源。（2）各组完成初制作后，在班级预留的小型测试区开展3次以上测试，记录每次测试的问题，针对问题完成至少1次迭代优化：如车模承重时底盘变形，就在底盘增加2根雪糕棍做横梁；如橡皮筋容易断裂，就更换更粗的橡皮筋或者调整绕圈的松紧度；如车轮容易脱落，就用热熔胶加固轮轴连接处。（四）课堂练习（比拼展示环节，第2课时，15分钟）1.评委团就位：教师+3名提前选拔的学生代表组成评委团，安排2名学生作为记录员，负责统计速度、承重的测试数据，所有数据当场公示在成绩公示板上。2.作品介绍：每组派宣传员上台介绍本组车模，介绍时间控制在1分钟以内，内容包括车模名称、设计主题、所用材料、动力类型、设计亮点。3.分项测试：（1）速度测试：每组依次在3米直道测试3次，记录员记录最快的一次成绩，当场公示，若出现车模跑偏跑出赛道的情况，该次成绩无效，可重新测试1次。（2）承重测试：各组依次测试最大承重，从100g开始每次增加50g，静置10秒不变形则继续加砝码，直到车身变形为止，记录最大承重并公示。（3）创意与环保评分：评委团根据各组的作品介绍、材料使用情况现场打分，去掉最高分与最低分后取平均值，当场公示。4.成绩统计：记录员汇总各组四项得分，计算总分，当场公布排名，评出团体一等奖1名、二等奖2名、三等奖3名，单项奖最快速度奖、最大承重奖、最佳创意奖、最环保奖各1名，教师为获奖小组颁发小奖品（科学实验套装、车模零配件等）。（五）小结环节（第2课时，5分钟）1.获奖小组分享：邀请一等奖小组分享设计制作经验，重点讲解遇到的核心问题与解决方法；邀请1-2组成绩不理想的小组分享问题所在，提出后续的改进思路，其余小组可以主动为其提出优化建议。2.教师总结：“今天我们完整经历了工程设计的全流程，把之前学过的力与运动、结构稳定性、能源转化的知识都用到了实践中，老师看到了大家非常多很棒的创意，很多同学用废旧材料做出了性能优异的车模。大家要记住，工程设计从来都不是一次就能成功的，反复调试、不断改进才能做出更好的作品，我们今天的车模还有很大的优化空间，希望大家后续继续完善。”（六）作业布置（第2课时，5分钟）1.基础作业：各组结合本次比拼中暴露的问题，撰写1份车模优化方案，明确需要调整的参数、更换的材料、优化的方向，下周将优化后的车模带来班级进行二次测试，对比优化前后的性能变化。2.拓展作业：查阅资料了解当前新能源汽车的核心技术，比如刀片电池、自动驾驶、换电技术等，撰写100字左右的小感想，下节课上课前进行分享，也可以结合新能源技术的特点，设计一款未来汽车的草图。九、板书设计创意车模大比拼■评分维度（总分100）减摩擦：润滑轮轴、光滑车轮、流线型车身增动力：优化动力装置