《小小工程师-简易潜水器》教学设计-2026-2027学年沪科技版（五四制）（新版）小学科学五年级上册

《小小工程师—简易潜水器》教学设计-2026-2027学年沪科技版（五四制）（新版）小学科学五年级上册学情分析五年级学生在前两课已经掌握海洋资源、潜水艇沉浮科学原理，理解潜水艇依靠改变自重实现沉浮。学生具备基础动手组装能力，在之前课堂做过简单工程模型，能进行小组分工协作。但是学生在工程设计方面经验不足，容易只关注模型能不能沉浮，忽略结构稳固、密封、材料选择等工程约束；测试出现故障时，难以有条理排查问题。学生乐于动手制作，但是工程迭代优化意识薄弱，认为一次制作成功就完成任务，需要教师引导学生经历完整工程流程：明确任务、设计方案、制作组装、测试、改进迭代。教材分析本课是单元第三课时，属于工程实践课，落实单元项目式学习收尾。教材以小小工程师为主题，提出工程任务：设计制作简易潜水器，能够在水中自由上浮、下潜。教材完整呈现工程实践流程：明确任务要求、绘制设计方案、选材制作、测试模型、发现问题、迭代改进。教材列出工程约束条件：材料简易、结构安全、能够稳定控制沉浮。课本给出参考材料，同时提示学生思考选材理由、模型结构、密封要点。教材强调测试后要记录故障，针对性修改，引导学生建立工程迭代思想。本课把前面浮力原理知识转化为工程作品，融合科学观念、工程实践，落实新课标工程实践要求，完成单元学习闭环。核心素养教学目标科学观念：运用潜水艇沉浮原理，理解简易潜水器依靠进水排水改变自重，实现上浮下潜，巩固重力浮力的知识。科学思维：能够根据工程任务，分析模型设计约束条件，预测模型可能出现故障，根据测试现象推理故障原因，提出优化方案。探究实践：小组合作完成简易潜水器的方案设计、动手制作、水中测试，记录测试现象，针对问题迭代改进模型。态度责任：体验工程师完整工程实践流程，体会工程产品需要反复测试改进；在小组合作中学会分工、沟通，形成严谨的工程探究态度。教学重难点教学重点：依据沉浮原理，设计、制作简易潜水器模型，完成水中测试。

教学难点：根据测试中出现的故障，分析原因，对模型进行迭代优化，理解工程产品需要多次改进。教学过程情境导入，明确工程任务师：前面两节课，我们认识海洋资源，学习潜水艇沉浮的科学原理。真实深海潜水器技术复杂，今天我们化身小小工程师，完成工程挑战。请同学们阅读课本《小小工程师——简易潜水器》课文开头，看一看我们的工程任务是什么。

学生阅读教材开篇任务描述。

师：谁来说一说，本节课我们要完成的工程任务？

生：设计并制作简易潜水器模型，能够在水中自主上浮、下潜。

师：很好。课本还给出工程约束，我们一起来读：模型材料安全易得；能够控制进水和排水；结构稳定，不漏水。这就是我们的任务要求。工程师在动手制作之前，不会直接动手，先要思考设计方案。

设计意图：承接单元前两课知识，直接依托教材文本出示工程任务，明确工程目标，开启工程实践课堂。研读教材，讨论设计方案师：请大家阅读教材，思考：简易潜水器要模拟潜水艇压载水舱，模型需要包含哪几个核心部分？小组讨论，记录设计要点。

学生小组研读教材，讨论模型结构。

师：哪个小组汇报，简易潜水器模型需要哪些结构？

生小组代表：需要一个主体舱体，模拟压载水舱；舱体要有小孔，用来进水排水；连接导管，用来吹气、吸气，控制水进出舱体。

师：回答准确。舱体就是水舱，水从孔洞进出，改变舱体总重量。向导管吹气，舱内气体变多，水排出，重量减轻，模型上浮；吸气，舱内气压降低，水进入舱体，重量增加，模型下沉。大家对照课本原理图，理解这个过程。

师：课本提出思考问题，选材要考虑哪些因素？

生1：材料轻便，容易加工。

生2：舱体不能漏水，密封要好。

生3：材料安全，没有尖锐边角，避免划伤。

师：总结，选材要兼顾安全、密封、易加工。我们可用材料：小塑料瓶、软管、打孔工具、胶带。大家小组绘制简易设计草图，标注舱体、进水孔、导管位置，写出选用材料，完成设计方案。

学生小组绘制设计方案，教师巡视，指导学生画图，提醒学生标注结构。

设计意图：研读教材，拆解模型结构，小组构思方案，绘制设计草图，落实工程设计环节，培养工程思维。动手制作模型，教师巡视指导师：现在依据小组设计图纸，动手组装简易潜水器。制作时，请大家注意课本提示的安全要求：打孔小心，不要划伤手部；胶带密封导管和舱体连接处，减少漏水。小组做好分工，有人打孔、组装、固定。

学生分组动手制作模型。教师巡视，观察各组制作情况，及时提醒密封要点。

师（巡视提问）：你们小组导管和瓶身连接处，为什么要用胶带缠绕密封？

生：如果缝隙漏水，不通过导管控制，水会随便进出，潜水器就无法控制沉浮。

师：思考很到位，密封是模型成功的关键。

设计意图：按照教材工程流程，开展动手制作，落实探究实践目标，在制作中落实安全规范，小组分工协作。下水测试，记录现象师：模型组装完成，我们按照课本要求，开展下水测试。把潜水器放入水槽，缓慢吹气、吸气，观察模型上浮、下沉，把测试现象记录在课本记录表中。测试时，仔细观察，记录成功现象，同时记录故障。

学生分组下水测试，填写记录。

师：测试结束，请小组汇报，你们模型测试情况，遇到什么故障？

生小组1：我们模型放入水中，一直漂浮，无法下沉。

师：大家一起来分析，可能是什么原因？结合课本原理思考。

生：进水孔太小，或者孔没有打通，水进不到舱体里面，重量无法变大。

生小组2：我们模型下沉之后，无法上浮。

师：这个故障是什么原因？

生：导管接口漏气，吹气的时候气体漏走，不能把水排出去。

师：大家说得都很符合原理。课本告诉我们，测试的意义，就是发现模型存在的缺陷。出现故障，不是制作失败，而是找到改进方向。

设计意图：开展模型测试，记录现象，引导学生依据原理分析故障，落实工程测试环节，建立“故障是改进依据”的认知，突破难点。迭代改进模型，优化作品师：对照课本工程改进环节，根据测试发现的问题，小组修改潜水器。漏水就加固密封；进水不畅，调整进水孔大小；漏气，重新固定软管。修改完成，再次下水测试。

学生小组优化模型，二次测试。

师：请改进完成的小组展示作品，演示上浮、下沉，说一说你们做了哪些优化。

生：第一次软管接口漏气，我们加厚胶带密封，再次测试，吹气就能上浮，吸气就可以下潜。

师：非常棒。工程师设计产品，就是这样多次测试，不断修改迭代，才得到合格装备。课本的工程流程，就是明确任务→设计→制作→测试→改进。

设计意图：迭代优化模型，完整体验工程循环，体会工程设计反复改进的特点，落实本课工程实践核心。案例交流，评价作品师：小组之间互相观摩作品，评价要点参考课本：能不能稳定控制沉浮；结构是否牢固；制作是否规范安全。小组之间互相点评，说一说优点和还可以优化的地方。

学生开展作品互评。课堂小结师：今天我们化身小小工程师，完整经历工程实践全过程。我们依据潜水艇沉浮原理，设计简易潜水器，绘制图纸，动手制作，下水测试，发现故障，迭代改进。简易潜水器依靠改变舱体内水量，改变自身重量，实现上浮下潜，和真实潜水艇原理一致。通过本课学习，我们知道工程作品很少一次成功，反复测试、不断优化，是工程师解决问题的重要方式。本单元，我