资源描述：
2022年春新教科版科学五年级下册教材分析第二单元 船的研究单元概述船是日常生产生活中常见而重要的交通运输工具，船的发展史也是人类科技进步的历史，体现了人们发现问题、解决问题的过程，蕴含着丰富的科学教学资源和教育价值。本单元以船的材料、结构、动力等发展演变过程中的重要节点为内容，引导学生在认识、设计、制作船的实践活动中，初步感知浮力，体验生产生活需求对科学技术发展的推动作用；以船的演化史为线索，引导学生认识船只经历了“浮的材料沉的材料”“自然动力机械动力”等发展历程；结合这些发展演化过程中的节点展开设计与制作船的动手实践活动，让学生深入体验人类为了提升船只的载重量、稳定性、动力性能，对造船材料、内外部构造、动力装置等进行的不断改进和发明。根据课程标准的要求，小学阶段不再强调“浮力”概念，也不再具体研究浮力、重力与物体沉浮的关系。因此本单元将重点引导学生运用技术与工程的思想和方法，在情景化、真实化的实践活动中，体验社会需求转化为一个个具体的工程技术问题的过程。促使学生通过设计、制作、评测与完善等过程，运用科学、数学、技术和工程等学习方式，在优化工程模型中发展动手能力，积累解决问题的方法和经验，丰富科学概念的内涵和外延。本单元内容的编排，符合五年级学生的兴趣、动手能力等水平特征，单元和分课时聚焦的目标清晰，贴近五年级学生的最近发展区。单元学习活动和目标结构紧密，前后课时之间又保持较好的独立性，保证学生能在每一课中经历一个相对完整的科学学习活动，很好地实现了科学思维与科学知识、技能的多维融合。本单元的学习目标来自课程标准中56年级的下列相关学习内容。1.2观察常用材料的漂浮能力、导热性等性能，说出它们的主要用途。5.1知道地球不需要接触物体就可以对物体施加引力。16.2.1知道重大的发明和技术会给人类社会发展带来的深远影响和变化。17.1知道很多发明可以在自然界找到原型，能够说出工程师利用科学原理发明创造的实例。18.2.2将自己简单的创意转化为模型或实物。3.2简单评估完成一个产品或系统的可行性，预想使用效果。18.3.3从经济效益、社会效益、环境效益等方面评价某个工程设计，并提出改进和完善建议。以上学习内容，主要指向技术与工程领域的3个主要概念“人们为了使生产和生活更加便利、快捷、舒适，创造了丰富多彩的人工世界”“技术的核心是发明，是人们对自然的利用和改造”和“工程的关键是设计，工程是运用科学和技术进行设计、解决实际问题和制造产品的活动”。人类对科学加以巧妙运用以适应环境、改善生活而产生了以发明为核心的技术；为实现自己的需要，对已有的物质材料和生活环境加以系统性的开发、生产、加工、建造等而产生了以建造为核心的工程。技术与工程在人类文明发展史上，与科学具有同等价值和地位。以上概念目标的达成，关键在于实践。学生需要在一个个技术与工程的实践性学习活动中，获得丰富的感性认识和动手能力。在本单元的学习中，学生对造船材料、内外部构造、动力装置的分项实践性探究，依托船演化的内在逻辑，组合成了设计制作一个工程产品的完整过程，为学生提供了“产生问题设计作品完成项目”的基本活动经验，突出了“做中学”“做中悟”的特征，有利于学生养成综合所学的各方面知识通过“动手做”解决问题的习惯，体验“做”的成功和乐趣，体会科学技术对个人生活和社会发展的影响。“船的研究”单元共7课，其学习内容贴近学生生活，所涉及的实验资源丰富，材料易得易用，适合学生亲手操作，便于教师组织学生开展学习活动。第1课“船的历史”是单元起始课。在引出学习主题，了解学生关于船的前认知之外，还将引导学生在比较船的不同中，认识船只在体积、材料、构造、动力等方面的科学技术演化特点，并借助“独木舟负载物体”“船的形状与阻力关系”的体验活动，生发后续研究的问题和兴趣。第2课“用浮的材料造船”承接第1课中的“独木舟负载物体”生成的“不稳定”“装载量少”问题，通过设计、制作、测量与完善竹筏模型的过程，体验浮的材料可以制作船并感受浮力。同时在改进竹筏以获得更大载重量和稳定性的活动中，认识到相应结构对船功能的影响。第3课是“用沉的材料造船”。用沉的材料造船是造船技术的一次巨大变革，可以让学生感受科学与技术的紧密联系推动了人类文明的发展。借助橡皮泥和铝箔两种沉的材料造船的活动，学生将再次经历“问题设计制作测试完善”的技术与工程学习过程。对“我们用了什么方法，让橡皮泥和铝箔漂浮在水面上”“为了让船型橡皮泥和铝箔稳定地浮在水面上，我们又用了什么方法”两个问题的研讨，学生还将体会到形状对船只稳定性影响的感性认识。第4课“增加船的载重量”是让铝箔船装载更多的货物，保持船体的稳定性，继续指向生活和生产需求促进了技术进步，使得船结构和造船技术不断发展。用12厘米12厘米铝箔设计制造不同底面积的船，研究它们载重量差异的活动，融合技术工程与数学的知识，还渗透着最优化的思想。通过对“船的载重量跟什么因素有关”和“怎样提高船的载重量”的研讨，学生将体会到船排开水的体积与船受到浮力大小之间关系的认识。在解决“货物”弹珠滚动问题的活动中，既要引导学生认识船舱结构对提高船只稳定性的作用，也要引发学生对船舱起到增加船的稳固性和隔水性能等作用的认识。第5课是“给船装上动力”。随着船只结构的完善、载重量的提高、运用的日益广泛，人们有了给船安装新动力，让船行驶得更快、更远、更持久，解放劳动力的新需求，风和蒸汽是船动力发展史上具有里程碑意义的技术进步。在给船装上风力装置的研究中，生发出自然风力不稳定、不易控制等问题，引出更持久、更可控的蒸汽动力。在给船装上风帆和蒸汽喷发装置的活动后，也自然产生了保持和控制船只行驶方向加上船舵的新问题。第6课“设计我们的小船”和第7课“制作与测试我们的小船”，围绕船的材料、结构、动力等重要特点，比较完整地介绍了船的技术演变史后，选择材料，设计和制作一艘符合一定性能标准的小船，是对前五课的学习成果的综合运用。为使自己的小船更符合任务要求，学生需要反复优化自己的设计、进行成本控制、自我评估与反思改进，这是深化学生技术与工程等实践能力、展现创意创新的重要活动。本单元围绕造船材料、船体结构和动力系统科技创新的重要节点，通过先分步研究，再综合运用的方式，重现了人类运用科学、技术和工程创造丰富多彩的人工世界的典型事例。在保证各课时包含相对独立的技术与工程学习活动之时，又以船的发展史为逻辑线索，大项目构建、小项目推进，展示一个人工产品发生、发展的完整过程。因而，教师要从单元整体认识各课的教学目标、内容、学习方法、教学过程以及评估标准入手，把“技术与工程”的思想和方法渗透在每一个学习活动中，又各有侧重，努力做到学习目标的层次性和完整性，体现协调、进阶发展的特点。单元教学目标科学概念目标不同时期的船具有不同的特点和发展趋势。科学技术在改变着船，推动着船的发展。船由船舱、船舵、龙骨等多个系统组成，它们具有不同的作用。浮的材料和沉的材料都可以制造船，改变材料的结构可以改变船的载重量和稳定性。相同质量和相同大小的材料，制作的船体积越大，受到的浮力越大，就越容易浮在水面上。一个人工产品的完成一般会经历“问题设计制作测试完善”等技术与工程过程。人类的生产和生活需求推动着科学、技术与工程的发展，船的技术发展推动了人类社会的发展和文明进程。科学探究目标通过实验认识船的形状、结构与阻力、载重量和稳定性之间的关系。探索用多种沉浮材料造船，不断改进船的形状和结构，提高船的载重量和稳定性。尝试将情景转化为具体的工程技术问题，通过设计、制作、评测与完善等过程，运用科学、数学、技术、工程等学习方式，在优化工程模型中发展动手能力。经历“设计制作测试分析改进再设计”工程实验典型过程。能根据问题或要求进行设计，并按设计方案制作或改进小船。综合运用所学知识和方法，设计和制作一艘符合一定标准的小船，并不断完善它的性能。科学态度目标在认识船的发展史中，感受劳动人民的聪明才智。在设计制作船的活动中，体验“做”的成功和乐趣，激发运用科学、技术与工程研究和解决问题的兴趣，培养综合所学知识通过“动手做”解决问题的习惯。在设计制作一艘小船的活动中，建立质量和成本等意识。能够根据任务要求，从资源可行性、社会环境效益等方面开展评估活动。科学、技术、社会与环境目标感受船的发明和技术革新给人类社会发展带来的深远变化和影响。了解人类的需求是科学技术发展的动力，技术的发展和应用影响着社会发展。感受到技术与工程在人类文明发展史上与科学具有同等价值和地位，为人类发展做出了巨大贡献。单元词汇船能航行或停泊在水域进行运输或作业的交通工具。独木舟由桨来驱动的窄而比较长的无篷小船。树干独木舟是一种由中空树干做成的简易独木舟。摇橹木船用橹来操纵方向和驱动前进的木结构的船，通常将橹装在船尾，是一种在江河中航行的早期船舶。帆船船体上有桅杆，三角形的船帆悬挂在贯穿船头和船尾的长帆桁上，是一种利用风力驱动前进的船。蒸汽船用蒸汽机作为前进动力的船。轮船原始的轮船是用人力踩踏木轮驱动前进的；近代轮船是以蒸汽推动外部的明轮轮桨的蒸汽船；现代轮船大都由钢铁制成，使用涡轮发动机，以螺旋桨驱动船前进。潜艇又称潜水艇，是能潜入水下进行作战和活动的舰艇。艇体由耐压壳体和非耐压壳体构成，并有专门的水柜，用来排水、注水，产生正负浮力，以便上浮和下潜。载重量船舶的载重能力，是船装载的货物、燃料、储备品、船员和乘客的总重量。载重量的计算公式为载重量满载排水量-空船排水量，单位是吨。浮力指流体液体、气体、胶体等作用于浸在流体里的物体部分或全部的向上托起的力。物体在流体中受到的浮力，与其在流体中的体积和流体的密度有关。与物体本身的密度、运动状态、浸没在流体中的深度等因素无关。渡船航行于江河、湖泊、海峡及岛屿之间的运输船，主要用于载运旅客、货物、车辆和列车渡过江河、湖泊、海峡。双体船一种带有两个平行船体的小船。特点是稳定性好、甲板面积较大，常用作内河或沿海的客船、渡船、工程船等。船舱是指甲板以下的各种用途空间，包括船首舱、船尾舱、客舱、货舱、机舱、锅炉舱和各种专门用途船舱。动力系统指驱动船前进的动力，主要包括风等自然力、人力、蒸汽机及其他发动机等。船舵驾驶船的主要装置，用来操纵和控制船舶航向。船舵位于水下，安装在船尾或船尾以下，当船舵水平运动时，船会从一侧移动到另一侧。在小型船只上，船舵由舵柄或船轮操纵，大型现代舰船通常使用控制杆或数字控制来掌舵。材料清单木条直径5厘米以上或独木舟模型、船型模型相同大小形状、细线、垫圈、钩码、竹子或木棒、绳子橡皮筋、毛根纽纽棒、细铁丝、螺母、橡皮泥、铝箔、小水槽、大水槽、尺子、剪刀、玻璃弹珠、卡纸、小电扇制造风、小电动机、小风扇、喷气装置、吸管船舵、泡沫板、桐木板、泡沫胶、双面胶、电池、导线、开关、秒表、软尺、学生活动手册。分课时教材分析与教学建议2.1.船的历史背景和教学目标船是人类最伟大的发明之一。船的诞生，使人类有了跨越河流、远航大海的能力，极大地提高了生产力，促进了生产生活资料和文化的交流。不同种类船的形状、材料、构造、动力系统的差别，以及乘船出行的经历，为学生初识船的类别和功能等特征提供了丰富的体验。研究认为，船经历了“浮具筏独木舟木板船舫现代船”的发展历程。从浮的材料到沉的材料，从自然动力到机械动力，船的载重量、稳定性、动力性能不断优化和完善。本课从“关于船，你知道什么，还想研究什么”导入，在暴露学生已有知识经验的基础上，通过观看教师提供的丰富资料，了解船的发展史。学习一门学科的历史是理解其概念的重要途径。教科书对不同时期、不同类型的船在体积、船体材料、动力、功能等方面进行了比较，使学生认识船的演化特征与趋势。借助船发展史的认识，感受到船演化与科技发展的内在关系，这既是单元发展暗线，也是后续活动的铺垫。“研究独木舟”环节的“独木舟负载物体”“船型与阻力关系”两项活动，为学生提供了初步感知船的载重、稳定和水阻特性的探究实践，为学生后几课的学习生发问题和激发兴趣。科学概念目标不同时期、不同类型的船具有不同的特点和发展趋势。造船的技术发展推动着人类社会的发展和文明进程。科学探究目标通过观察比较，认识不同时期船的特点。通过制作独木舟模型的活动，感受“最初的小船”的样子和船的载重量、稳定性和水阻特性。通过“独木舟负载物体”“船型与阻力关系”的实验认识到船的外形、结构和稳定性、阻力之间的关系。科学态度目标感受船的发展历程，感受劳动人民的聪明才智。科学、技术、社会与环境目标感受船的发明和技术革新对人类社会发展带来的深远影响和变化。教学准备为学生准备木条直径5厘米左右或独木舟模型、船型模型相同大小形状、细线、垫圈、钩码、刻刀、水槽、班级记录表等。教师准备学生实验材料一套、教学课件等。学生活动手册说明比较两种船的特点项目摇橹木船轮船体积船体材料动力本课活动手册中的“比较两种船的特点”表格，要求学生比较摇橹木船和轮船的特点。两种船有同有异，但教科书着重于船的技术发展变化，所以课堂活动记录应侧重于记录两种船的不同。学生活动手册中的表格最左一列只列举了体积、船体材料和动力三个比较点，教师最好加以拓展，引导学生发现摇橹木船和轮船更多的不同，更全面地了解造船技术的巨大进步以及船的发展历史与趋势。2.2.用浮的材料造船背景和教学目标在前一课的学习中，学生对船的载重量、船体材料、构造、动力系统的演化有了初步了解，并在制作和测试独木舟的探索活动中发现了独木舟存在载重量小和稳定性差的问题。通过本课的学习，学生将在设计、制作、测量与完善竹筏木排模型以获得更大载重量和更好稳定性的活动中，感受浮力，认识到相应结构对船功能的影响。用技术与工程的学习方式设计与制作竹筏木排，动手动脑解决独木舟载重量小和稳定性差的过程，学生在获得丰富的动手实践的机会时，还将体验先人依据社会需求改造船只的历程。在完成设计制作竹筏木排模型后，教科书再次引导学生对比竹筏木排与独木舟，在发现载重量和稳定性进步的同时，引出竹筏木排不能确保乘船者或者货物保持干燥，载重量依然不够大等不足。最后，通过竹筏木排与摇橹木船、宝船的对比，给学生指出新的研究方向造一艘防水小船。本课根据船发展的历史过程，在设计改造竹筏木排的过程中，深化学生对船的认知，发展动手能力和激发研究兴趣，积累用技术与工程解决问题的方法经验。科学概念目标浮的材料可以制作船，改变材料的结构可以改变船的载重量和稳定性。生产生活需求推动了造船技术的进步。科学探究目标经历设计与制作竹筏木排模型的过程。根据设计目标，对制作的竹筏木排的性能进行测评，并不断改进结构提高船的载重量和稳定性。通过探究，认识到船的结构与载重量和稳定性有关。科学态度目标能利用新的材料，完成设计和制作竹筏木排的任务，培养创新精神。科学、技术、社会与环境目标感受船的技术革新对人类社会发展带来的深远影响和变化。教学准备为学生准备30厘米竹竿木条数根、水槽、绳子橡皮筋、毛根纽纽棒、细铁丝、胶带、钩码重物等。教师准备学生材料一套、教学课件等。学生活动手册说明比较独木舟和竹筏项目独木舟竹筏体积载重量稳定性本课的活动手册中的“比较独木舟和竹筏”表格，列举了“体积”“载重量”“稳定性”三个项目。相对而言，竹筏体积和载重量更大，稳定性也更好。除这3项比较内容外，教师还可以引导学生从“是否容易浸水”“牢固程度”等方面进一步比较，发现两者更多的不同之处，为进一步改进船的材料和结构做铺垫。2.3.用沉的材料造船背景和教学目标顺着“浮的材料可以造船”的思路，人类自然也在思考和探索“沉的材料也可以造船吗”。从用浮的材料造船到用沉的材料造船，其间经历了数千年，受技术的影响，直到19世纪初铁船才在欧洲出现，这是造船技术的一次巨大变革。本课借助学生熟悉的橡皮泥以及易于加工制作的铝箔两种沉的材料，通过设计与制作一艘可以承载一定重量的船，再次引导学生经历“问题设计制作测试完善”的技术与工程学习过程，感受科学与技术推动着人类文明的发展。教科书从“浮的材料可以造船，沉的材料也可以造船吗”引入学习。生活中，学生见到较多的就是钢铁造的轮船，因此对于沉的材料能造船理解难度不大。学生也能够依据生活经验把橡皮泥和铝箔做成船型，让船浮在水面上。但是学生一般不会主动思考其中的原因，因而教科书除文字介绍沉的材料做成船型会增大浮力外，还在“研讨”环节中用“我们用了什么方法，让橡皮泥和铝箔漂浮在水面上”提问，意在让学生尝试结合学习体验，回顾与总结，从方法层面帮助学生初步感知浮力增大的缘由。学生操作过程中会遇到沉的材料制作的船“稳定性”不足的问题，也会在不断改进与调试中提高船的稳定性。教科书中除了让学生研讨“为了让船型橡皮泥和铝箔稳定地漂浮在水面上，我们又用了什么方法”外，还提供了渡船和双体帆船的资料帮助学生理解。科学概念目标沉的材料可以造船。相同质量的橡皮泥、相同大小的铝箔，做成船的体积越大，受到的浮力越大，越容易浮在水面上。认识到船的稳定性与其结构有关。了解其他技术的发展推动了造船技术的发展。科学探究目标探索用橡皮泥和铝箔造船，不断改进船的形状来承载一定重量。经历“设计制作测试分析改进再设计”的工程设计的典型过程。通过操作、阅读资料等形式来改进船的稳定性。科学态度目标体会到不断改进设计对结果的影响。从船的发展历程学习中，激发创造欲望。科学、技术、社会与环境目标感受到科学和技术紧密相连，它们为人类的发展做出了巨大贡献。教学准备为学生准备水槽、防水橡皮泥、铝箔、垫圈等。教师准备学生材料一套、教学课件等。学生活动手册说明让橡皮泥和铝箔漂浮在水面上设计图测试记录橡皮泥船铝箔船本课在活动手册中的表格要求学生画出橡皮泥船和铝箔船的设计图，并将两种船装载金属垫圈的测试个数记录下来。如果有条件，可以让学生把多次设计和测试的动态过程记录下来。2.4.增加船的载重量背景和教学目标通过前三课的学习，学生体验了造船是一个不断优化和改进的过程，知道了把材料做成中空的形状，可以增大体积，更容易漂浮在水面上。从本课开始，学生将根据真实船舶的需求进行设计制作，解决载重量、持续动力等技术问题。也就是说，对船的研究将从定性走向定量，即从制作材料的研究到船体大小的研究，再顺其自然到对船动力的研究。对五年级的学生而言，计算不规则船型体积是有难度的。因此，本课教学让学生设计制作的船模是方形的，这样的操作一方面便于计算体积大小，另一方面方形船模实际指向的是船舱的雏形。本课的设计思路先从生活实际出发聚焦问题，人们需要越来越大的船来满足生活需求；再用三张大小相同的铝箔做成不同底面积的船，比较它们的载重量，并总结增加船的载重量有哪些方法；最后从“弹珠会滚动，导致船容易侧翻”的问题入手，引导学生体会船舱的作用。科学概念目标技术可以改变船的载重量，推动着船的发展。船舱中合理放置重物有利于增加船的载重量。船的载重量与船只体积大小有关，相同重量和相同大小的材料，制作的船型体积越大，船的载重量就越大。科学探究目标能够运用具体尺寸进行设计和制作不同底面积的铝箔船。根据计算和测试结果，不断改进船的形状和结构，提高船的载重量和稳定性。科学、技术、社会与环境目标乐于对铝箔船载重实验进行探究。真实记录自己观察到的现象，并根据载重数据开展交流研讨。科学态度目标了解人类的需求是科学技术发展的动力，技术的发展和应用影响着社会发展。教学准备为学生准备三张12厘米12厘米的铝箔厚度70微米以上更易操作、垫圈、弹珠、刻度尺、学生活动手册等。教师准备学生实验材料一套、教学课件等。学生活动手册说明设计铝箔船并测试载重量船型1船型2船型3示意图最大载重量本课的活动手册共有1项内容。表格中的“示意图”一栏对应探索活动1和探索活动2，让学生用画图的形式展示设计方案，并可在三种船型示意图的下面添加完成制作后的体积计算过程。表格中“最大载重量”一栏填写每一种船型最多能承载几个垫圈，这个实验可多做几次，取最大值。这一栏中的数据可以和上面的船型体积大小数据进行更直观的比较，得出实验结论。2.5.给船装上动力背景和教学目标给浮在水面上的船只装上动力系统，让它能够自己行驶起来，这对学生而言是一个极具吸引力的探究项目。通过第1课对船的历史的学习，学生已经了解到，驱动船只的动力可以是多种多样的，动力系统的发展也是一个不断改进和完善的过程。本课围绕“如何让船动起来”这一主题开展项目探究，具体将从动力提供、方向控制等技术方面继续设计和制作。整个项目注重培养学生“动手做”解决问题的意识，并为第6课、第7课的学习做好铺垫。本课的设计思路先从“人力无法满足大船航行所需要的动力”这个矛盾中引出项目主题给船装上新动力；再给小船设计安装风帆、电动风轮、蒸汽装置等动力，让船行驶起来；接着，尝试给船装上船舵，控制小船的行驶方向；最后拓展到潜艇的介绍。科学概念目标科学技术在改变着船的动力系统，推动着船的发展。船可以通过舵来控制行进的方向。科学探究目标能根据不同要求，给小船提供动力。通过实验能解释船行进方向与舵之间的关系。科学态度目标在认识船的动力发展史中，感受劳动人民的聪明才智。体验给船装上动力的成功和乐趣。科学、技术、社会与环境目标感受船的动力技术的革新对人类社会发展带来的深远变化和影响。了解人类的需求是科学技术发展的动力，技术的发展和应用影响着社会发展。教学准备为学生准备模型船、竹筷、卡纸做帆用、风扇、小马达带风轮、电池盒带电池、导线、蒸汽装置按教科书要求、长嘴打火机、舵、水槽、双面胶、泡沫胶、记录单等。可分组准备教师准备学生实验材料一套、教学课件等。学生活动手册说明限于篇幅，学生活动手册中没有安排本课内容，建议教师根据实际情况设计简单的记录表。2.6.设计我们的小船背景和教学目标本单元内容隶属于技术与工程领域，整个单元以“造船”这项工程贯穿始终。单元前五课学习所用的船只基本由教师提供，后两课则需要学生亲自动手设计制作小船，每一课内容都对学生极具吸引力。工程的关键是设计。本课以设计小船为载体，让学生像工程师一样经历完整的工程设计过程，培养学生的工程思维、解决问题的能力以及团队协作的素养，体会设计对产品制作的重要性。在前面的学习中，学生已经对船的历史、造船的材料、船的结构特点、船的载重量、船的动力系统等有了较充分的了解，同时在探究中已经积累了一些动手“造船”经验，这些都可视作技术工程的支持性课程。有了这些课程作支撑，学生又具备了一定的认知和技能基础，再来开展设计、制作、测试我们的小船活动，就会有比较好的基础。本课的设计思路学生在明确造船的要求和材料后，充分调动已有的认知和技能进行方案设计；再通过小组合作与组间交流等方式对设计方案不断修正与完善；最后小组形成一个较为理想的造船方案。科学概念目标轮船的制作需要考虑船的大小、船的形状、船体材料、载重量、稳固性、动力系统等因素。工程设计一般会经历“问题设计制作测试完善”等过程。科学探究目标针对具体任务，按照设计的基本步骤来设计一艘小船。能将自己简单的创意转化为设计图、模型或实物。对自己或他人设计的想法、草图提出改进建议，并说明理由。科学态度目标在设计小船的过程中，培养综合运用所学知识解决问题的习惯。在设计小船的活动中，建立质量和成本等意识。敢于对小船的设计方案质疑并虚心听取别人的合理建议。科学、技术、社会与环境目标体会工程的关键是设计，工程师的工作是运用科学和技术进行设计、制造产品，解决实际问题。教学准备为学生准备泡沫板、木板、铝箔、泡沫胶、小电动机、小风扇、电池、导线、开关、喷气装置、纸张、木条、钩码、记录表、学生活动手册等。教师准备学生实验材料一套、教学课件等。学生活动手册说明画出小船设计图，并标上材料、结构等名称（1小格代表1平方厘米）。本课的活动手册共有1项内容，用于制订方案部分的记录。此部分要画出小船设计图，并标上材料、结构等名称。教师要在学生画图前提醒他们综合考虑船体和动力装置的配比大小，要用铅笔制图，便于后期修改。教师还可让学生仿照教科书上的设计图，在图示下面添加经费预算和其他组的建议等信息。2.7.制作与测试我们的小船背景和教学目标本课紧接着第6课的内容。在前一课的学习中，学生在教师的引导下，紧紧围绕共同的学习任务，在问题的驱动下设计了小船。同时，各小组通过组内以及组际间的充分论证，完善了本组的设计方案。本课的设计思路先引导学生按照设计图进行制作，制作环节中让学生像工程师一样严格按照图纸进行选材和制作，感受设计的重要性；制作完成后再进行测试，学生下水试航时对照教科书的三项测试标准，不断调整、改进和优化小船。最后，要求学生给每一艘小船写一份说明书，举办一次班级小船展览会。在第6、第7课的学习中，学生不仅应用了本单元前5课所学的知识和技能，更重要的是他们面对一个真实的任务造一艘小船，经历明确问题、设计方案、动手制作、迭代改进等步骤，将科学、技术、工程、数学、写作等有机地融为一体，综合应用跨学科知识，体验产品发明的过程，发展实践能力和工程思维。科学概念目标工程设计一般会经历“问题设计制作测试完善”等过程。科学探究目标能按照设计方案制作小船。能根据测试过程中发现的问题，不断调整和优化小船。能从多个角度评价小船的制作过程。科学态度目标在制作小船的过程中，建立质量和成本等意识。在制作小船的活动中，愿意跟同伴合作探究，体验“做”的成功和乐趣，培养综合运用所学的知识与技能解决问题的习惯。科学、技术、社会与环境目标感受技术与工程在人类文明史上与科学有同等价值和地位，为人类的发展做出了巨大贡献。教学准备为学生准备泡沫板、木板、铝箔、泡沫胶、小电动机、小风扇、电池、导线、开关、喷气装置、纸张、木条、钩码、学生活动手册等。教师准备学生实验材料一套、航模水槽大水槽、教学课件等。学生活动手册说明在设计、制作和测试中，对自己的工作进行评价。本课的活动手册共有1项内容。船的设计、制作和测试评价量表用于测试、评估与改进活动中，学生可参照标准改进自己的小船。评价量表要尽量前置，让学生的活动有标可依、有标可检。参考资料船的发展史人们把船舶作为运输工具的时间，几乎和人类文明史一样悠久。从远古的独木舟到现代的运输船舶，船的发展大体经历了四个时代舟筏时代、帆船时代、蒸汽机船时代和柴油机船时代。舟筏时代人们早在石器时代之前就开始用舟筏运输。他们将巨大树干用火烧或用石斧加工成中空的独木舟，他们还将树干、竹竿捆扎成筏。后来，人类又用原木加工成的木板来造船。帆船时代据记载，远在公元前4000年，古埃及就有了帆船。中国帆船也有二千多年的历史。帆船最大的特点就是能够借助大自然的风力进行远距离航行。蒸汽机船时代1807年，美国人富尔顿首次在“克莱蒙脱”号船上用蒸汽机驱动船只，从此机械力开始代替自然力，船舶的发展进入新的阶段。早期蒸汽机是安装在木帆船上的。1850年以后，逐渐用铁作为造船材料。柴油机船时代第一艘柴油机船是1903年建造的。柴油机船问世后，发展迅速，逐渐取代了蒸汽机船。现如今科技飞速进步，造船的技术和水平也在不断提升，船只朝着大型化、多样化的方向发展。不断创新的中国造船技术漫长的岁月中，中国古代造船技术取得过一系列重大的成就，曾长期居于世界领先地位，并对后世产生了巨大的影响。比如，15世纪初期，处于明朝的中国拥有当时世界上最先进的造船技术和最大的远洋船队。庞大的船队由260多艘大型木制帆船组成，在中国官员郑和的带领下，先后七次下西洋，在沿途经过的亚非30多个国家和地区，传播了中国的文化与友谊，展示了中国人高超的造船技术和航海本领。20世纪末，中国造船技术有了突飞猛进的发展，各造船厂陆续生产高技术船舶。世界首艘海洋风车安装船就是由中国为英国建造的，主要用于在海上安装发电风车，此船自动化程度很高，曾被英国评为全球十大高质量船舶之一。这艘海洋风车安装船填补了国内乃至国际船舶制造史上的一项空白，是中国船舶工业发展史上的一座丰碑。在造船技术的支撑下，中国造船业发展迅速。目前，除豪华游船等少数船型外，中国已经能够建造符合国际规范、航行于任何海域的船舶。船舶工业是技术密集型行业，只有不断地进行技术创新，才能在激烈的国际竞争中处于优势地位。独木舟独木舟是一种用单根树干挖成的小舟，需要借助桨驱动。独木舟的优点在于制作简单，不易有漏水、散架的风险。它可以说是人类最古老的水域交通工具之一。原始的独木舟几乎在全世界都有发现。2002年，在浙江萧山跨湖桥遗址发掘出土的独木舟，距今70008000年，是迄今发现的世界上年代最早的独木舟。中国新石器时代遗址浙江湖州钱山漾、浙江余姚河姆渡、福建连江、广东化州都出土过独木舟或船桨的残骸，这些文物已有50009000年的历史。在英国、荷兰、埃及、印度等地都发现过独木舟的考古证据。时至今日，非洲及美洲原住民的一些部落还在按照古法制作独木舟。中国古代独木舟大致有三种类型。第一种是平底独木舟，底是平的，或接近平底，发掘出土的跨湖桥独木舟的残骸头尾呈方形，没有起翘。第二种是尖头方尾独木舟，它的头部尖尖的，向上翘起，尾部是方的。它的底也是平的。如1965年在江苏武进淹城内城河出土的一条独木舟，尖头敞尾，尖头微上翘，舟尾敞开宽而平，属于尖头方尾独木舟一类。其中一条长4.22米、舱上口宽0.32米、深0.45米，尾舱宽0.69米，系用楠木制成。第三种是尖头尖尾独木舟，舟头翘起，尾部也起翘。如1958年在江苏武进淹城出土的一条独木舟，舟形如梭，两端小而尖，尖角上翘，属于尖头尖尾独木舟一类。舟舱中间宽，全长11米、舱上口宽0.9米、深0.45米，系用整段楠木挖空制成。经碳14测定，这舟距今已有2800年历史，当属西周时期遗物。如今的舰船是从以上三种类型独木舟演变过来的。明代宝船明代古船继承、集成、发扬了中华历代千年造船的宝贵经验。在郑和七下西洋的伟大壮举中，“体势巍然”的宝船，一直是人们视线的焦点。明代宝船从技术方面看有以下特点龙骨位于船的底部，它扩大了船的侧面面积；舭部是船底和船侧间的弯曲部分，通过较厚的木料设计，起到平衡稳定的作用；舷侧骨架是船体中连接船底和甲板的两舷侧壁，与船底、甲板、舱壁等相互连接、相互支持，构成船体结构的主船体，以保持船体的正常形状；纵桁是沿船长方向设置在甲板与舷侧骨架中的桁材，传统结构保证了全船的纵向强度。此外，浸水舱、舭龙骨起到纵向与横向的减摇作用；船体结构上增设多道横舱壁，将一整个舱按功能分割成多个小舱，既加强横向结构强度又极大提高了抗沉能力；桅帆总体设计上采用纵帆型布局、硬帆式结构，帆篷面上带着撑条相当于筋的加固作用，硬帆加强板条结构提高了帆篷受风效率，适应海上风云变化可以灵活调整船头方向、转角切风航行；借助风力、洋流、长橹、人力划桨、拉纤等使船可以在各种状态下航行。这一切使中国木帆船的尺度、性能、强度都达到了世界领先水平。因而英国著名科学家李约瑟在中国科学技术史中评述明代宝船达到了17世纪前世界木帆船的顶峰。载人潜水器海水深度每增加约10米，压强就会增加一个大气压。全球海洋平均深度4000米，压强相当于一只大象站在你的大脚趾上。因此，目前人类几乎没有触及海底最深处。载人潜水器是指具有水下观察和作业能力的潜水装置，分为两种类型，分别是载人探险型和载人作业型。前者下潜能力强，但活动范围极其有限，水下持久性短。后者的优势在于具有水下考察、海底勘探、海底开发和打捞、救生等能力，并可以作为潜水人员水下活动的作业基地。载人潜水器，特别是深海载人潜水器，是海洋开发的前沿与制高点之一，其水平可以体现出一个国家材料、控制、海洋学等领域的综合科技实力。深海潜水器不是完全自主运行的，必须依靠母船补充能量和氧气。每次海试结束后，深海潜水器都会被收回到母船上，而不是在海中独立行驶，深海潜水器体积小，航程较短。中国是继美、法、俄、日之后世界上第五个掌握大深度载人深潜技术的国家。在全球载人潜水器中，“蛟龙”号属于第一梯队。2012年，它在西太平洋的马里亚纳海沟海试成功到达7062米海底，创造了当时作业类载人潜水器新的世界纪录。中国第二台深海载人潜水器“深海勇士”号的作业能力达到水下4500米2017年，其国产化达95以上，每个潜次的成本约为“蛟龙”号的20。在“蛟龙”号研制与应用的基础上，进一步提升中国载人深潜核心技术及关键部件自主创新能力。全海深载人潜水器“奋斗者”号是国家“十三五”重点研发计划“深海关键技术与装备”专项支持的深海重大科技装备，由“蛟龙”号和“深海勇士”号的研发力量为主的科研团队承担。2020年11月10日，“奋斗者”号载人潜水器在马里亚纳海沟成功坐底，坐底深度10909米。浮力浮力是指流体液体、气体、胶体等作用于浸在流体里的物体全部或部分的向上托起的力。浮力起因于流体内部的压强随深度的增加而增加。如果把固体浸在液体中，固体侧面受到的压力互相平衡，下面受到的压力总大于上面受到的压力，所以它所受到的合力总是竖直向上的。浮力的大小等于物体所排开的液体受到的重力，所以浮力与液体的密度有关。例如，铁块在水中是下沉的，但却能在水银中浮起。排水量船的大小是用排水量来表示的。排水量是指船装满货物后排开水的重量，也就是船满载后受到水的浮力。根据物体漂浮的条件，即可得出下列公式排水量浮力船自身的重量满载时货物的重量吃水线吃水线表示轮船浸入水中的深度，在船旁用油漆画上很多水平横线，用以表示不同载重时的吃水深度。最高吃水线表示最大的安全载重量。潜艇潜艇在水中可以自由浮沉，因此它是军事上的一种重要舰艇。它可以潜入水下航行，进行作战或侦察，是根据阿基米德原理制造的。当它潜水和上浮时是靠改变它自身的重力来实现的。潜艇的侧面有水舱，当需要它下潜时，使水舱充水，于是艇身重力增大，潜艇就逐渐下沉。当水舱中充入适量的水时，潜艇就能在水中任何位置上停留，此时潜艇的重力等于浮力。当潜艇需要上浮时，可用压缩空气将水排出，当艇身的重力减小到小于浮力时即浮出水面。轮船的发展过程古代的轮船像车一样，有两个车轮似的轮子，装在船的两侧或尾部，在轮子周围装有若干桨板，用人力转动轮子，桨板不断向后拨水使船前进。所以轮船也称“车船”或“明轮船”。自从蒸汽机出现后，就有人设想用蒸汽机带动明轮，推动船只行驶。1802年，英国人薛明敦采用瓦特改进的蒸汽机，建造了“夏洛蒂邓达斯”号机动轮船，由于当时用的是马拉船只，机动船遭到马拉船业主的反对，只好搁置不用。这件事被在英国考察的美国科学家富尔顿知道了，他制造了类似的“克莱蒙脱”号船，定期航行
展开阅读全文