2.認識工程教學(xué)設(shè)計【教材簡析】認識工程是六年級下冊小小工程師單元的第2課。教科書從學(xué)生對第1課房屋建造工程的回顧入手，引出本課對其他工程的學(xué)習(xí)和認識。本課主要包含三個活動：第一個活動是讓學(xué)生通過搜集、分析資料的方式了解港珠澳大橋的建設(shè)目的、意義，實際建設(shè)中受到的限制、挑戰(zhàn)，以及工程師攻克難關(guān)的過程和勇于創(chuàng)新的精神。第二個活動是在了解房屋和港珠澳大橋的建設(shè)過程后，讓學(xué)生采用歸納的方法對工程建設(shè)過程的相似步驟進行梳理。第三個活動是通過分析每一項工程的建設(shè)過程，讓學(xué)生了解工程與科技進步的關(guān)系。【學(xué)生分析】經(jīng)過第1課的學(xué)習(xí)后，學(xué)生對工程有了較高的學(xué)習(xí)興趣，并且能夠在小組活動中表現(xiàn)出一定的表達、傾聽、溝通和調(diào)整的能力。學(xué)生對于港珠澳大橋的認識，大多來源于新聞報道。因此，搜集資料、處理信息是本課的主要學(xué)習(xí)方式。在搜集文獻資料時，學(xué)生應(yīng)重點關(guān)注港珠澳大橋、“中國天眼”、高鐵、鳥巢、空間實驗室等宏大工程的規(guī)劃、建設(shè)歷程及其過程性資料。本課有助于培養(yǎng)學(xué)生搜集和分析處理信息的能力。【教學(xué)目標】科學(xué)概念目標1.許多發(fā)明創(chuàng)造來源于對生活的觀察，可以在自然界找到原型。2.工程建設(shè)需要運用相關(guān)科學(xué)知識以及技術(shù)的支撐來完成。3.工程需要在一定的限制條件下完成任務(wù)，要經(jīng)歷類似的建設(shè)過程。科學(xué)探究目標1.能通過閱讀資料知道工程建設(shè)需要面臨的限制條件有哪些，又是怎樣解決難題的。2.能根據(jù)工程案例歸納出工程建設(shè)過程的相似步驟。3.能了解工程建設(shè)所需的科學(xué)技術(shù)支持，分析工程與科學(xué)技術(shù)的關(guān)系。科學(xué)態(tài)度目標1.認識到工程建設(shè)的艱難，從而產(chǎn)生對建設(shè)者的敬仰之情。2.進一步喚起學(xué)習(xí)工程的興趣，激發(fā)做一名小小工程師的愿望。科學(xué)、技術(shù)、社會與環(huán)境目標1.進一步認識到科學(xué)技術(shù)與工程的相互關(guān)系。2.進一步認識到科學(xué)技術(shù)對社會發(fā)展的重要作用，人類的好奇心及社會的需求對科學(xué)技術(shù)發(fā)展的積極促進作用。【教學(xué)重難點】重點：根據(jù)港珠澳大橋工程案例，了解工程建設(shè)的艱巨與復(fù)雜，歸納工程建設(shè)過程的相似步驟。難點：根據(jù)四大工程案例分析工程與技術(shù)的關(guān)系。【教學(xué)準備】為學(xué)生準備：港珠澳大橋相關(guān)資料、學(xué)生活動手冊。教師準備：港珠澳大橋文字與視頻等資料，鳥巢、“中國天眼”、高鐵、空間實驗室的照片、技術(shù)簡圖等資料，班級記錄表、教學(xué)課件。【教學(xué)過程】一、聚焦（一）教師出示上節(jié)課的班級記錄表，引領(lǐng)學(xué)生回顧前知談話：我們先觀察上節(jié)課的班級記錄表，你們能回憶起上節(jié)課的知識嗎？住房有哪些主要的結(jié)構(gòu)與系統(tǒng)？建造住房具體的實施過程分哪些步驟？預(yù)設(shè)學(xué)生回答：住房有很多復(fù)雜的結(jié)構(gòu)與系統(tǒng)，包括承重結(jié)構(gòu)、供電系統(tǒng)、上下水系統(tǒng)等。實施過程主要包括規(guī)劃、設(shè)計、施工等步驟。（二）聚焦本課話題談話：我們一起看教科書第4頁的圖片。我們已經(jīng)了解了住房和它的建造過程，港珠澳大橋工程的建設(shè)過程又是怎樣的？它們在建設(shè)過程中有什么共同特點？我們帶著問題開始學(xué)習(xí)吧。設(shè)計意圖：引導(dǎo)學(xué)生將學(xué)習(xí)視角從住宅工程聚焦到港珠澳大橋工程。比較住房工程與港珠澳大橋工程，感受小型工程與大型工程的區(qū)別，進一步提升學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。二、探索（一）閱讀或觀看港珠澳大橋的相關(guān)資料，試著整理和歸納下面的問題1.利用教科書圖片引入。談話：我們一起通過教科書第5頁的圖片來感受港珠澳大橋的宏偉。2.學(xué)生閱讀資料。學(xué)生閱讀教科書第6頁的文字資料，思考以下四個問題。（1）為什么要建造港珠澳大橋？（2）大橋的建造面臨了哪些限制和挑戰(zhàn)？（3）這些問題都是怎樣解決的？（4）大橋的建造經(jīng)歷了哪些主要過程？3.教師指導(dǎo)學(xué)生逐一研究，解釋每個問題的指向。問題一：為什么要建造港珠澳大橋？談話：第一個問題指向建造港珠澳大橋的目的和意義，主要從政治、經(jīng)濟、文化、交通現(xiàn)狀等資料中篩選。問題二：大橋的建造面臨了哪些限制和挑戰(zhàn)？談話：第二個問題指向大橋的建造面臨的限制和挑戰(zhàn)，可以從周邊地理環(huán)境特點、建設(shè)施工標準等方面進行總結(jié)；也可以根據(jù)文中提供的線索，尋找建設(shè)橋、島、隧一體大橋的原因。問題三：這些問題都是怎樣解決的？談話：第三個問題指向解決辦法和克服困難的過程，大橋的建造需要巧妙的設(shè)計規(guī)劃和先進的技術(shù)做支持。問題四：大橋的建造經(jīng)歷了哪些主要過程？談話：第四個問題指向建造大橋的主要過程，需要從不同的資料中提煉，包括規(guī)劃準備階段和建設(shè)階段的重要時間節(jié)點。4.小組進行資料整理、分析。學(xué)生按照上一環(huán)節(jié)獲得的提示，處理文獻資料。小組內(nèi)學(xué)生補充各自課前搜集到的各種信息。組內(nèi)交流分享，共同完善本組答案。5.全班共同研討交流。問題一：為什么要建造港珠澳大橋？教師引導(dǎo)：大家通過觀看珠三角兩岸城市群地圖、土地面積占比與GDP占比、大灣區(qū)經(jīng)濟圈概念等資料文獻，能說說為什么要建造港珠澳大橋嗎？來源:Z#xx#k.Com預(yù)設(shè)學(xué)生回答：在經(jīng)濟、政治、文化方面有不同意義。問題二、三：大橋的建造曾面臨哪些限制和挑戰(zhàn)？這些問題都是怎樣解決的？學(xué)生活動：搜集信息，以“限制和挑戰(zhàn)”“解決辦法”兩項內(nèi)容對應(yīng)排列。限制和挑戰(zhàn)解決辦法大橋要經(jīng)過通向香港的唯一航道，橋面高度必須要超過80米，橋塔高度超過200米，而香港機場不允許有超過88米的建筑物出現(xiàn)在這片水域上修建六七千米長的海底隧道和22.9千米長的跨海大橋橋梁和隧道需要用島嶼連接，但這片海域上沒有任何可用的島嶼修建人工島建島的海床上有15到20米深的淤泥，機械會滑出，移走淤泥又會對海洋造成毀滅性污染用圓鋼筒圍島問題四：大橋的建造經(jīng)歷了哪些主要過程？提問：我這有新聞報道，大家能從中篩選出建設(shè)施工中的重要節(jié)點嗎？學(xué)生交流匯總：2009年12月15日，港珠澳大橋正式開工建設(shè)。2015年2月23日，青州航道橋56號墩索塔“中國結(jié)”結(jié)形撐首個節(jié)段（J3節(jié)段）吊裝成功。2015年8月23日，江海直達船航道橋首個“海豚”塔成功吊裝。2015年9月6日，主體工程220座墩臺全線完工。2016年6月29日，港珠澳大橋主體橋梁合龍。2016年9月27日，港珠澳大橋主體橋梁全線貫通。2017年7月7日，港珠澳大橋海底隧道正式貫通。2018年2月，港珠澳大橋主體工程通過交工驗收，具備通車試運營條件。6.教師總結(jié)。談話：大家回顧整理出的資料，再次感受大橋建造過程的困難與復(fù)雜。小結(jié)：從前期準備到建設(shè)完成的十余年間，港珠澳大橋在建造過程中遇到的困難還有很多。工程團隊不斷突破技術(shù)難關(guān)，才解決了這些難題。完成這類宏大的工程，依賴的核心是技術(shù)。設(shè)計意圖：本環(huán)節(jié)需要學(xué)生與教師共同從搜集的資料中整理、分析出四個問題的答案。通過學(xué)生明確信息尋找方向、拓展多種資料、整理處理信息、分析得出結(jié)論這一活動過程，培養(yǎng)學(xué)生搜集、處理、分析文獻資料并從中獲取信息的科學(xué)探究能力，加強對工程復(fù)雜性、科學(xué)性、系統(tǒng)性的理解。（二）梳理工程建設(shè)過程的相似步驟1.教師引導(dǎo)：通過上一環(huán)節(jié)中的時間線，我們梳理了港珠澳大橋建造的主要過程。對比上節(jié)課房屋建造的過程，我們來歸納一下工程建設(shè)過程要經(jīng)歷的步驟。2.小組討論交流：通過建造房屋工程與港珠澳大橋工程的對比，總結(jié)出兩個工程的相同點，即都需要規(guī)劃設(shè)計和施工建造兩大過程。3.教師點撥：通過港珠澳大橋工程案例中的時間點，計算整個工程所用的時間和從開工到竣工所用的時間，然后對所用的時間進行比較分析。預(yù)設(shè)學(xué)生發(fā)現(xiàn)：施工階段在整個工程中所占時間并不是最多的，占用時間最多的是前期的規(guī)劃和設(shè)計階段，如分析工程中的限制和挑戰(zhàn)以及研究相應(yīng)的解決辦法。4.歸納工程建設(shè)過程的相似步驟。（1）明確一個要解決的問題。房屋：解決住房問題，保證住宅安全、適用、衛(wèi)生、經(jīng)濟。港珠澳大橋：建造一座跨海大橋，連通珠三角地區(qū)東西部，縮短行程，為政治、經(jīng)濟、文化的傳遞提供一個紐帶。（2）在限制條件下進行設(shè)計。限制條件包括時間、費用、可用材料、環(huán)境、抵抗自然界的破壞能力等。（3）制作一個模型，測試這個模型，評估并改進。制作房屋模型，對樓體高度、結(jié)構(gòu)形式進行測試，確保建筑物的堅固性和安全性，從各個方面驗證建筑物的應(yīng)力。談話：以評估港珠澳大橋的四個可選方案為例，取舍原因如下。斜線方案會導(dǎo)致大橋阻水率過高，造成大橋周圍沉積沙土，伶仃洋可能變?yōu)榱尕旰樱晃鱾?cè)垂直線方案會割裂珠海市空間或破壞珠海沿海景觀；東側(cè)垂直線方案在港珠澳大橋東人工島的基礎(chǔ)上，修一條垂直連接線通往深圳蛇口，將擋住航道。因此舍棄了三種雙Y模式設(shè)計，最終確定采用Y型線路，分別連接香港、珠海和澳門三地。設(shè)計意圖：通過房屋與港珠澳大橋的對比，引導(dǎo)學(xué)生思考，設(shè)計完成后并不能直接施工，而是要按照設(shè)計制作模型，再對模型進行測試、評估和改進，循環(huán)往復(fù)，直到設(shè)計達到各種限制條件的要求，趨于完美，萬無一失。（4）實施建設(shè)。在實施建設(shè)過程中，要嚴格按照設(shè)計來施工，不可隨意更改。如果遇到設(shè)計中未出現(xiàn)的情況，要重新進行規(guī)劃設(shè)計，確定可行性后再進行施工。5.學(xué)生完成活動手冊記錄。學(xué)生跟隨教師一起完成活動手冊記錄。教師重點提示：要加強對設(shè)計在工程環(huán)節(jié)中的重要性的認識。設(shè)計意圖：教科書呈現(xiàn)了一個工程建設(shè)過程的簡要步驟示意圖，意圖有兩點：一是給學(xué)生提供一個歸納總結(jié)的參考；二是重點強化設(shè)計的往復(fù)過程，通過大橋的多個設(shè)計方案的取舍和改進實例，引起學(xué)生對設(shè)計在工程環(huán)節(jié)中的重要性的認識，指向工程的關(guān)鍵是設(shè)計這一核心概念。（三）了解這些宏大工程與科技進步的關(guān)系1.提問：回顧房屋和港珠澳大橋的建造過程，你知道工程中可能用到哪些技術(shù)嗎？預(yù)設(shè)學(xué)生回答：運輸、制造、冶煉、力學(xué)、建筑、電子、燃料、機械、通信等技術(shù)。2.觀察教科書中“天眼”、高鐵、“鳥 巢”體育場和“天宮”空間站四大工程的圖片，結(jié)合課前搜集的資料，分析這些工程分別采用了哪些技術(shù)。3.小組研討。師生共同總結(jié)：每一項宏大的工程都采用了大量上述技術(shù)，證明了工程離不開技術(shù)的支持。4.教師進一步舉例，列舉工程推動技術(shù)發(fā)展的例子。例如，建造鳥巢所需鋼材要求輕便且荷載能力大，國內(nèi)鋼鐵廠便專門研制了Q460E-Z35鋼材。又如，港珠澳大橋橋梁焊接的技術(shù)標準高，中鐵山橋集團便研發(fā)了世界上規(guī)模最大、精度最高的機器人焊接系統(tǒng)。5.提問：工程與技術(shù)有什么關(guān)系？學(xué)生開展自由討論。小結(jié)：工程利用了大量技術(shù)成果，建設(shè)工程的過程中遇到的難題也推動了技術(shù)的發(fā)展。6.總結(jié)：通過分析每一項工程的建設(shè)過程，我們都可以感受到科學(xué)技術(shù)在其中發(fā)揮的重要作用。每一項工程都包含了大量的科學(xué)原理，應(yīng)用了大量的科學(xué)技術(shù)，沒有科學(xué)技術(shù)的支撐，就不可能完成如此浩大的工程。與此同時，工程實施過程中面臨的各項困難和技術(shù)難關(guān)也是對科學(xué)技術(shù)提出的更高要求，推動著科學(xué)技術(shù)不斷發(fā)展。可以說，科學(xué)技術(shù)進步支持工程的實施，工程也推動著科學(xué)技術(shù)不斷發(fā)展。來源:學(xué)科網(wǎng)ZXXK設(shè)計意圖：小組分析討論的結(jié)果并不需要真正選擇出所有需要的技術(shù)，而是通過這種形式使學(xué)生主動感受到工程采用了大量技術(shù)，深化學(xué)生對工程與技術(shù)關(guān)系的認知。三、研討（一）通過兩節(jié)課的學(xué)習(xí)，我們對工程有了哪些認識？這些認識的依據(jù)是什么？學(xué)生圍繞這個問題開展交流討論。教師引導(dǎo)學(xué)生理解以下兩個方面的內(nèi)容。1.工程是一項復(fù)雜、整體、協(xié)調(diào)的工作。2.設(shè)計與施工同等重要，甚至設(shè)計更為重要。（二）完成一項工程要經(jīng)歷哪些重要的工作階段？1.學(xué)生開展自由討論。教師引導(dǎo)學(xué)生利用活動手冊梳理工程步驟并進行總結(jié)。2.師生交流總結(jié)：完成一項工程要經(jīng)歷重要的工作階段，包括明確一個要解決的問題；在限制條件下進行設(shè)計；制作一個模型；測試這個模型，評估并改進；再重新設(shè)計建立模型，再測試，再改進完善。循環(huán)往復(fù)，直到設(shè)計達到各種限制條件的要求，才開始實施建設(shè)。來源:Zxxk.Com（三）工程與技術(shù)的關(guān)系是怎樣的？1.學(xué)生交流討論。2.小結(jié)：工程項目包含大量的科學(xué)原理，利用大量的科學(xué)發(fā)現(xiàn)，不斷推動技術(shù)的發(fā)展。技術(shù)與工程是相互促進、相輔相成的關(guān)系。（四）假如讓我們做一名小小的工程師，我們都要完成哪些工作呢？1.教師引導(dǎo)學(xué)生積極討論，自由交流。2.學(xué)生匯報：發(fā)現(xiàn)建造工程的每個階段都很重要，都需要有專業(yè)知識和技能的工程師去做。最重要的是設(shè)計。來源:學(xué)科網(wǎng)ZXXK設(shè)計意圖：通過研討板塊梳理兩節(jié)課的學(xué)習(xí)過程，引導(dǎo)學(xué)生分享對工程的新認識，認識到設(shè)計與施工同樣重要，進一步深化學(xué)生對工程與技術(shù)關(guān)系的認知。四、拓展收集鐵塔的圖片，觀察鐵塔的結(jié)構(gòu)特點。來源:學(xué)*科*網(wǎng)設(shè)計意圖：引導(dǎo)學(xué)生思考鐵塔為什么如此牢固、穩(wěn)定，它的結(jié)構(gòu)有什么特點。為后面兩課設(shè)計塔臺的形狀及內(nèi)部結(jié)構(gòu)做準備。【板書設(shè)計】 【活動手冊使用說明】在探索板塊的第二個活動“梳理工程建設(shè)過程的相似步驟”中，學(xué)生跟隨教師一起完成活動手冊記錄