2022年春新教科版科學五年級下冊教材分析第二單元 船的研究單元概述船是日常生產生活中常見而重要的交通運輸工具，船的發展史也是人類科技進步的歷史，體現了人們發現問題、解決問題的過程，蘊含著豐富的科學教學資源和教育價值。本單元以船的材料、結構、動力等發展演變過程中的重要節點為內容，引導學生在認識、設計、制作船的實踐活動中，初步感知浮力，體驗生產生活需求對科學技術發展的推動作用；以船的演化史為線索，引導學生認識船只經歷了“浮的材料沉的材料”“自然動力機械動力”等發展歷程；結合這些發展演化過程中的節點展開設計與制作船的動手實踐活動，讓學生深入體驗人類為了提升船只的載重量、穩定性、動力性能，對造船材料、內外部構造、動力裝置等進行的不斷改進和發明。根據課程標準的要求，小學階段不再強調“浮力”概念，也不再具體研究浮力、重力與物體沉浮的關系。因此本單元將重點引導學生運用技術與工程的思想和方法，在情景化、真實化的實踐活動中，體驗社會需求轉化為一個個具體的工程技術問題的過程。促使學生通過設計、制作、評測與完善等過程，運用科學、數學、技術和工程等學習方式，在優化工程模型中發展動手能力，積累解決問題的方法和經驗，豐富科學概念的內涵和外延。本單元內容的編排，符合五年級學生的興趣、動手能力等水平特征，單元和分課時聚焦的目標清晰，貼近五年級學生的最近發展區。單元學習活動和目標結構緊密，前后課時之間又保持較好的獨立性，保證學生能在每一課中經歷一個相對完整的科學學習活動，很好地實現了科學思維與科學知識、技能的多維融合。本單元的學習目標來自課程標準中56年級的下列相關學習內容。1.2觀察常用材料的漂浮能力、導熱性等性能，說出它們的主要用途。5.1知道地球不需要接觸物體就可以對物體施加引力。16.2.1知道重大的發明和技術會給人類社會發展帶來的深遠影響和變化。17.1知道很多發明可以在自然界找到原型，能夠說出工程師利用科學原理發明創造的實例。18.2.2將自己簡單的創意轉化為模型或實物。3.2簡單評估完成一個產品或系統的可行性，預想使用效果。18.3.3從經濟效益、社會效益、環境效益等方面評價某個工程設計，并提出改進和完善建議。以上學習內容，主要指向技術與工程領域的3個主要概念：“人們為了使生產和生活更加便利、快捷、舒適，創造了豐富多彩的人工世界”“技術的核心是發明，是人們對自然的利用和改造”和“工程的關鍵是設計，工程是運用科學和技術進行設計、解決實際問題和制造產品的活動”。人類對科學加以巧妙運用以適應環境、改善生活而產生了以發明為核心的技術；為實現自己的需要，對已有的物質材料和生活環境加以系統性的開發、生產、加工、建造等而產生了以建造為核心的工程。技術與工程在人類文明發展史上，與科學具有同等價值和地位。以上概念目標的達成，關鍵在于實踐。學生需要在一個個技術與工程的實踐性學習活動中，獲得豐富的感性認識和動手能力。在本單元的學習中，學生對造船材料、內外部構造、動力裝置的分項實踐性探究，依托船演化的內在邏輯，組合成了設計制作一個工程產品的完整過程，為學生提供了“產生問題設計作品完成項目”的基本活動經驗，突出了“做中學”“做中悟”的特征，有利于學生養成綜合所學的各方面知識通過“動手做”解決問題的習慣，體驗“做”的成功和樂趣，體會科學技術對個人生活和社會發展的影響。“船的研究”單元共7課，其學習內容貼近學生生活，所涉及的實驗資源豐富，材料易得易用，適合學生親手操作，便于教師組織學生開展學習活動。第1課“船的歷史”是單元起始課。在引出學習主題，了解學生關于船的前認知之外，還將引導學生在比較船的不同中，認識船只在體積、材料、構造、動力等方面的科學技術演化特點，并借助“獨木舟負載物體”“船的形狀與阻力關系”的體驗活動，生發后續研究的問題和興趣。第2課“用浮的材料造船”承接第1課中的“獨木舟負載物體”生成的“不穩定”“裝載量少”問題，通過設計、制作、測量與完善竹筏模型的過程，體驗浮的材料可以制作船并感受浮力。同時在改進竹筏以獲得更大載重量和穩定性的活動中，認識到相應結構對船功能的影響。第3課是“用沉的材料造船”。用沉的材料造船是造船技術的一次巨大變革，可以讓學生感受科學與技術的緊密聯系推動了人類文明的發展。借助橡皮泥和鋁箔兩種沉的材料造船的活動，學生將再次經歷“問題設計制作測試完善”的技術與工程學習過程。對“我們用了什么方法，讓橡皮泥和鋁箔漂浮在水面上?”“為了讓船型橡皮泥和鋁箔穩定地浮在水面上，我們又用了什么方法?”兩個問題的研討，學生還將體會到形狀對船只穩定性影響的感性認識。第4課“增加船的載重量”是讓鋁箔船裝載更多的貨物，保持船體的穩定性，繼續指向生活和生產需求促進了技術進步，使得船結構和造船技術不斷發展。用12厘米12厘米鋁箔設計制造不同底面積的船，研究它們載重量差異的活動，融合技術工程與數學的知識，還滲透著最優化的思想。通過對“船的載重量跟什么因素有關”和“怎樣提高船的載重量”的研討，學生將體會到船排開水的體積與船受到浮力大小之間關系的認識。在解決“貨物”(彈珠)滾動問題的活動中，既要引導學生認識船艙結構對提高船只穩定性的作用，也要引發學生對船艙起到增加船的穩固性和隔水性能等作用的認識。第5課是“給船裝上動力”。隨著船只結構的完善、載重量的提高、運用的日益廣泛，人們有了給船安裝新動力，讓船行駛得更快、更遠、更持久，解放勞動力的新需求，風和蒸汽是船動力發展史上具有里程碑意義的技術進步。在給船裝上風力裝置的研究中，生發出自然風力不穩定、不易控制等問題，引出更持久、更可控的蒸汽動力。在給船裝上風帆和蒸汽噴發裝置的活動后，也自然產生了保持和控制船只行駛方向加上船舵的新問題。第6課“設計我們的小船”和第7課“制作與測試我們的小船”，圍繞船的材料、結構、動力等重要特點，比較完整地介紹了船的技術演變史后，選擇材料，設計和制作一艘符合一定性能標準的小船，是對前五課的學習成果的綜合運用。為使自己的小船更符合任務要求，學生需要反復優化自己的設計、進行成本控制、自我評估與反思改進，這是深化學生技術與工程等實踐能力、展現創意創新的重要活動。本單元圍繞造船材料、船體結構和動力系統科技創新的重要節點，通過先分步研究，再綜合運用的方式，重現了人類運用科學、技術和工程創造豐富多彩的人工世界的典型事例。在保證各課時包含相對獨立的技術與工程學習活動之時，又以船的發展史為邏輯線索，大項目構建、小項目推進，展示一個人工產品發生、發展的完整過程。因而，教師要從單元整體認識各課的教學目標、內容、學習方法、教學過程以及評估標準入手，把“技術與工程”的思想和方法滲透在每一個學習活動中，又各有側重，努力做到學習目標的層次性和完整性，體現協調、進階發展的特點。單元教學目標科學概念目標不同時期的船具有不同的特點和發展趨勢。科學技術在改變著船，推動著船的發展。船由船艙、船舵、龍骨等多個系統組成，它們具有不同的作用。浮的材料和沉的材料都可以制造船，改變材料的結構可以改變船的載重量和穩定性。相同質量和相同大小的材料，制作的船體積越大，受到的浮力越大，就越容易浮在水面上。一個人工產品的完成一般會經歷“問題設計制作測試完善”等技術與工程過程。人類的生產和生活需求推動著科學、技術與工程的發展，船的技術發展推動了人類社會的發展和文明進程。科學探究目標通過實驗認識船的形狀、結構與阻力、載重量和穩定性之間的關系。探索用多種沉浮材料造船，不斷改進船的形狀和結構，提高船的載重量和穩定性。嘗試將情景轉化為具體的工程技術問題，通過設計、制作、評測與完善等過程，運用科學、數學、技術、工程等學習方式，在優化工程模型中發展動手能力。經歷“設計制作測試分析改進再設計”工程實驗典型過程。能根據問題或要求進行設計，并按設計方案制作或改進小船。綜合運用所學知識和方法，設計和制作一艘符合一定標準的小船，并不斷完善它的性能。科學態度目標在認識船的發展史中，感受勞動人民的聰明才智。在設計制作船的活動中，體驗“做”的成功和樂趣，激發運用科學、技術與工程研究和解決問題的興趣，培養綜合所學知識通過“動手做”解決問題的習慣。在設計制作一艘小船的活動中，建立質量和成本等意識。能夠根據任務要求，從資源可行性、社會環境效益等方面開展評估活動。科學、技術、社會與環境目標感受船的發明和技術革新給人類社會發展帶來的深遠變化和影響。了解人類的需求是科學技術發展的動力，技術的發展和應用影響著社會發展。感受到技術與工程在人類文明發展史上與科學具有同等價值和地位，為人類發展做出了巨大貢獻。單元詞匯船：能航行或停泊在水域進行運輸或作業的交通工具。獨木舟：由槳來驅動的窄而比較長的無篷小船。樹干獨木舟是一種由中空樹干做成的簡易獨木舟。搖櫓木船：用櫓來操縱方向和驅動前進的木結構的船，通常將櫓裝在船尾，是一種在江河中航行的早期船舶。帆船：船體上有桅桿，三角形的船帆懸掛在貫穿船頭和船尾的長帆桁上，是一種利用風力驅動前進的船。蒸汽船：用蒸汽機作為前進動力的船。輪船：原始的輪船是用人力踩踏木輪驅動前進的；近代輪船是以蒸汽推動外部的明輪輪槳的蒸汽船；現代輪船大都由鋼鐵制成，使用渦輪發動機，以螺旋槳驅動船前進。潛艇：又稱潛水艇，是能潛入水下進行作戰和活動的艦艇。艇體由耐壓殼體和非耐壓殼體構成，并有專門的水柜，用來排水、注水，產生正負浮力，以便上浮和下潛。載重量：船舶的載重能力，是船裝載的貨物、燃料、儲備品、船員和乘客的總重量。載重量的計算公式為：載重量=滿載排水量-空船排水量，單位是噸。浮力：指流體(液體、氣體、膠體等)作用于浸在流體里的物體(部分或全部)的向上托起的力。物體在流體中受到的浮力，與其在流體中的體積和流體的密度有關。與物體本身的密度、運動狀態、浸沒在流體中的深度等因素無關。渡船：航行于江河、湖泊、海峽及島嶼之間的運輸船，主要用于載運旅客、貨物、車輛和列車渡過江河、湖泊、海峽。雙體船：一種帶有兩個平行船體的小船。特點是穩定性好、甲板面積較大，常用作內河或沿海的客船、渡船、工程船等。船艙：是指甲板以下的各種用途空間，包括船首艙、船尾艙、客艙、貨艙、機艙、鍋爐艙和各種專門用途船艙。動力系統：指驅動船前進的動力，主要包括風等自然力、人力、蒸汽機及其他發動機等。船舵：駕駛船的主要裝置，用來操縱和控制船舶航向。船舵位于水下，安裝在船尾或船尾以下，當船舵水平運動時，船會從一側移動到另一側。在小型船只上，船舵由舵柄或船輪操縱，大型現代艦船通常使用控制桿或數字控制來掌舵。材料清單木條(直徑5厘米以上)或獨木舟模型、船型模型(相同大小形狀)、細線、墊圈、鉤碼、竹子或木棒、繩子(橡皮筋、毛根紐紐棒、細鐵絲)、螺母、橡皮泥、鋁箔、小水槽、大水槽、尺子、剪刀、玻璃彈珠、卡紙、小電扇(制造風)、小電動機、小風扇、噴氣裝置、吸管(船舵)、泡沫板、桐木板、泡沫膠、雙面膠、電池、導線、開關、秒表、軟尺、學生活動手冊。分課時教材分析與教學建議2.1.船的歷史背景和教學目標船是人類最偉大的發明之一。船的誕生，使人類有了跨越河流、遠航大海的能力，極大地提高了生產力，促進了生產生活資料和文化的交流。不同種類船的形狀、材料、構造、動力系統的差別，以及乘船出行的經歷，為學生初識船的類別和功能等特征提供了豐富的體驗。研究認為，船經歷了“浮具筏獨木舟木板船舫現代船”的發展歷程。從浮的材料到沉的材料，從自然動力到機械動力，船的載重量、穩定性、動力性能不斷優化和完善。本課從“關于船，你知道什么，還想研究什么?”導入，在暴露學生已有知識經驗的基礎上，通過觀看教師提供的豐富資料，了解船的發展史。學習一門學科的歷史是理解其概念的重要途徑。教科書對不同時期、不同類型的船在體積、船體材料、動力、功能等方面進行了比較，使學生認識船的演化特征與趨勢。借助船發展史的認識，感受到船演化與科技發展的內在關系，這既是單元發展暗線，也是后續活動的鋪墊。“研究獨木舟”環節的“獨木舟負載物體”“船型與阻力關系”兩項活動，為學生提供了初步感知船的載重、穩定和水阻特性的探究實踐，為學生后幾課的學習生發問題和激發興趣。科學概念目標不同時期、不同類型的船具有不同的特點和發展趨勢。造船的技術發展推動著人類社會的發展和文明進程。科學探究目標通過觀察比較，認識不同時期船的特點。通過制作獨木舟模型的活動，感受“最初的小船”的樣子和船的載重量、穩定性和水阻特性。通過“獨木舟負載物體”“船型與阻力關系”的實驗認識到船的外形、結構和穩定性、阻力之間的關系。科學態度目標感受船的發展歷程，感受勞動人民的聰明才智。科學、技術、社會與環境目標感受船的發明和技術革新對人類社會發展帶來的深遠影響和變化。教學準備為學生準備：木條(直徑5厘米左右)或獨木舟模型、船型模型(相同大小形狀)、細線、墊圈、鉤碼、刻刀、水槽、班級記錄表等。教師準備：學生實驗材料一套、教學課件等。學生活動手冊說明比較兩種船的特點項目搖櫓木船輪船體積船體材料動力本課活動手冊中的“比較兩種船的特點”表格，要求學生比較搖櫓木船和輪船的特點。兩種船有同有異，但教科書著重于船的技術發展變化，所以課堂活動記錄應側重于記錄兩種船的不同。學生活動手冊中的表格最左一列只列舉了體積、船體材料和動力三個比較點，教師最好加以拓展，引導學生發現搖櫓木船和輪船更多的不同，更全面地了解造船技術的巨大進步以及船的發展歷史與趨勢。2.2.用浮的材料造船背景和教學目標在前一課的學習中，學生對船的載重量、船體材料、構造、動力系統的演化有了初步了解，并在制作和測試獨木舟的探索活動中發現了獨木舟存在載重量小和穩定性差的問題。通過本課的學習，學生將在設計、制作、測量與完善竹筏(木排)模型以獲得更大載重量和更好穩定性的活動中，感受浮力，認識到相應結構對船功能的影響。用技術與工程的學習方式設計與制作竹筏(木排)，動手動腦解決獨木舟載重量小和穩定性差的過程，學生在獲得豐富的動手實踐的機會時，還將體驗先人依據社會需求改造船只的歷程。在完成設計制作竹筏(木排)模型后，教科書再次引導學生對比竹筏(木排)與獨木舟，在發現載重量和穩定性進步的同時，引出竹筏(木排)不能確保乘船者或者貨物保持干燥，載重量依然不夠大等不足。最后，通過竹筏(木排)與搖櫓木船、寶船的對比，給學生指出新的研究方向造一艘防水小船。本課根據船發展的歷史過程，在設計改造竹筏(木排)的過程中，深化學生對船的認知，發展動手能力和激發研究興趣，積累用技術與工程解決問題的方法經驗。科學概念目標浮的材料可以制作船，改變材料的結構可以改變船的載重量和穩定性。生產生活需求推動了造船技術的進步。科學探究目標經歷設計與制作竹筏(木排)模型的過程。根據設計目標，對制作的竹筏(木排)的性能進行測評，并不斷改進結構提高船的載重量和穩定性。通過探究，認識到船的結構與載重量和穩定性有關。科學態度目標能利用新的材料，完成設計和制作竹筏(木排)的任務，培養創新精神。科學、技術、社會與環境目標感受船的技術革新對人類社會發展帶來的深遠影響和變化。教學準備為學生準備：30厘米竹竿(木條)數根、水槽、繩子(橡皮筋、毛根紐紐棒、細鐵絲)、膠帶、鉤碼(重物)等。教師準備：學生材料一套、教學課件等。學生活動手冊說明比較獨木舟和竹筏項目獨木舟竹筏體積載重量穩定性本課的活動手冊中的“比較獨木舟和竹筏”表格，列舉了“體積”“載重量”“穩定性”三個項目。相對而言，竹筏體積和載重量更大，穩定性也更好。除這3項比較內容外，教師還可以引導學生從“是否容易浸水”“牢固程度”等方面進一步比較，發現兩者更多的不同之處，為進一步改進船的材料和結構做鋪墊。2.3.用沉的材料造船背景和教學目標順著“浮的材料可以造船”的思路，人類自然也在思考和探索“沉的材料也可以造船嗎?”。從用浮的材料造船到用沉的材料造船，其間經歷了數千年，受技術的影響，直到19世紀初鐵船才在歐洲出現，這是造船技術的一次巨大變革。本課借助學生熟悉的橡皮泥以及易于加工制作的鋁箔兩種沉的材料，通過設計與制作一艘可以承載一定重量的船，再次引導學生經歷“問題設計制作測試完善”的技術與工程學習過程，感受科學與技術推動著人類文明的發展。教科書從“浮的材料可以造船，沉的材料也可以造船嗎?”引入學習。生活中，學生見到較多的就是鋼鐵造的輪船，因此對于沉的材料能造船理解難度不大。學生也能夠依據生活經驗把橡皮泥和鋁箔做成船型，讓船浮在水面上。但是學生一般不會主動思考其中的原因，因而教科書除文字介紹沉的材料做成船型會增大浮力外，還在“研討”環節中用“我們用了什么方法，讓橡皮泥和鋁箔漂浮在水面上?”提問，意在讓學生嘗試結合學習體驗，回顧與總結，從方法層面幫助學生初步感知浮力增大的緣由。學生操作過程中會遇到沉的材料制作的船“穩定性”不足的問題，也會在不斷改進與調試中提高船的穩定性。教科書中除了讓學生研討“為了讓船型橡皮泥和鋁箔穩定地漂浮在水面上，我們又用了什么方法?”外，還提供了渡船和雙體帆船的資料幫助學生理解。科學概念目標沉的材料可以造船。相同質量的橡皮泥、相同大小的鋁箔，做成船的體積越大，受到的浮力越大，越容易浮在水面上。認識到船的穩定性與其結構有關。了解其他技術的發展推動了造船技術的發展。科學探究目標探索用橡皮泥和鋁箔造船，不斷改進船的形狀來承載一定重量。經歷“設計制作測試分析改進再設計”的工程設計的典型過程。通過操作、閱讀資料等形式來改進船的穩定性。科學態度目標體會到不斷改進設計對結果的影響。從船的發展歷程學習中，激發創造欲望。科學、技術、社會與環境目標感受到科學和技術緊密相連，它們為人類的發展做出了巨大貢獻。教學準備為學生準備：水槽、防水橡皮泥、鋁箔、墊圈等。教師準備：學生材料一套、教學課件等。學生活動手冊說明讓橡皮泥和鋁箔漂浮在水面上設計圖測試記錄橡皮泥船鋁箔船本課在活動手冊中的表格要求學生畫出橡皮泥船和鋁箔船的設計圖，并將兩種船裝載金屬墊圈的測試個數記錄下來。如果有條件，可以讓學生把多次設計和測試的動態過程記錄下來。2.4.增加船的載重量背景和教學目標通過前三課的學習，學生體驗了造船是一個不斷優化和改進的過程，知道了把材料做成中空的形狀，可以增大體積，更容易漂浮在水面上。從本課開始，學生將根據真實船舶的需求進行設計制作，解決載重量、持續動力等技術問題。也就是說，對船的研究將從定性走向定量，即從制作材料的研究到船體大小的研究，再順其自然到對船動力的研究。對五年級的學生而言，計算不規則船型體積是有難度的。因此，本課教學讓學生設計制作的船模是方形的，這樣的操作一方面便于計算體積大小，另一方面方形船模實際指向的是船艙的雛形。本課的設計思路：先從生活實際出發聚焦問題，人們需要越來越大的船來滿足生活需求；再用三張大小相同的鋁箔做成不同底面積的船，比較它們的載重量，并總結增加船的載重量有哪些方法；最后從“彈珠會滾動，導致船容易側翻”的問題入手，引導學生體會船艙的作用。科學概念目標技術可以改變船的載重量，推動著船的發展。船艙中合理放置重物有利于增加船的載重量。船的載重量與船只體積大小有關，相同重量和相同大小的材料，制作的船型體積越大，船的載重量就越大。科學探究目標能夠運用具體尺寸進行設計和制作不同底面積的鋁箔船。根據計算和測試結果，不斷改進船的形狀和結構，提高船的載重量和穩定性。科學、技術、社會與環境目標樂于對鋁箔船載重實驗進行探究。真實記錄自己觀察到的現象，并根據載重數據開展交流研討。科學態度目標了解人類的需求是科學技術發展的動力，技術的發展和應用影響著社會發展。教學準備為學生準備：三張12厘米12厘米的鋁箔(厚度70微米以上更易操作)、墊圈、彈珠、刻度尺、學生活動手冊等。教師準備：學生實驗材料一套、教學課件等。學生活動手冊說明設計鋁箔船并測試載重量船型1船型2船型3示意圖最大載重量本課的活動手冊共有1項內容。表格中的“示意圖”一欄對應探索活動1和探索活動2，讓學生用畫圖的形式展示設計方案，并可在三種船型示意圖的下面添加完成制作后的體積計算過程。表格中“最大載重量”一欄填寫每一種船型最多能承載幾個墊圈，這個實驗可多做幾次，取最大值。這一欄中的數據可以和上面的船型體積大小數據進行更直觀的比較，得出實驗結論。2.5.給船裝上動力背景和教學目標給浮在水面上的船只裝上動力系統，讓它能夠自己行駛起來，這對學生而言是一個極具吸引力的探究項目。通過第1課對船的歷史的學習，學生已經了解到，驅動船只的動力可以是多種多樣的，動力系統的發展也是一個不斷改進和完善的過程。本課圍繞“如何讓船動起來”這一主題開展項目探究，具體將從動力提供、方向控制等技術方面繼續設計和制作。整個項目注重培養學生“動手做”解決問題的意識，并為第6課、第7課的學習做好鋪墊。本課的設計思路：先從“人力無法滿足大船航行所需要的動力”這個矛盾中引出項目主題給船裝上新動力；再給小船設計安裝風帆、電動風輪、蒸汽裝置等動力，讓船行駛起來；接著，嘗試給船裝上船舵，控制小船的行駛方向；最后拓展到潛艇的介紹。科學概念目標科學技術在改變著船的動力系統，推動著船的發展。船可以通過舵來控制行進的方向。科學探究目標能根據不同要求，給小船提供動力。通過實驗能解釋船行進方向與舵之間的關系。科學態度目標在認識船的動力發展史中，感受勞動人民的聰明才智。體驗給船裝上動力的成功和樂趣。科學、技術、社會與環境目標感受船的動力技術的革新對人類社會發展帶來的深遠變化和影響。了解人類的需求是科學技術發展的動力，技術的發展和應用影響著社會發展。教學準備為學生準備：模型船、竹筷、卡紙(做帆用)、風扇、小馬達(帶風輪)、電池盒(帶電池)、導線、蒸汽裝置(按教科書要求)、長嘴打火機、舵、水槽、雙面膠、泡沫膠、記錄單等。(可分組準備)教師準備：學生實驗材料一套、教學課件等。學生活動手冊說明限于篇幅，學生活動手冊中沒有安排本課內容，建議教師根據實際情況設計簡單的記錄表。2.6.設計我們的小船背景和教學目標本單元內容隸屬于技術與工程領域，整個單元以“造船”這項工程貫穿始終。單元前五課學習所用的船只基本由教師提供，后兩課則需要學生親自動手設計制作小船，每一課內容都對學生極具吸引力。工程的關鍵是設計。本課以設計小船為載體，讓學生像工程師一樣經歷完整的工程設計過程，培養學生的工程思維、解決問題的能力以及團隊協作的素養，體會設計對產品制作的重要性。在前面的學習中，學生已經對船的歷史、造船的材料、船的結構特點、船的載重量、船的動力系統等有了較充分的了解，同時在探究中已經積累了一些動手“造船”經驗，這些都可視作技術工程的支持性課程。有了這些課程作支撐，學生又具備了一定的認知和技能基礎，再來開展設計、制作、測試我們的小船活動，就會有比較好的基礎。本課的設計思路：學生在明確造船的要求和材料后，充分調動已有的認知和技能進行方案設計；再通過小組合作與組間交流等方式對設計方案不斷修正與完善；最后小組形成一個較為理想的造船方案。科學概念目標輪船的制作需要考慮船的大小、船的形狀、船體材料、載重量、穩固性、動力系統等因素。工程設計一般會經歷“問題設計制作測試完善”等過程。科學探究目標針對具體任務，按照設計的基本步驟來設計一艘小船。能將自己簡單的創意轉化為設計圖、模型或實物。對自己或他人設計的想法、草圖提出改進建議，并說明理由。科學態度目標在設計小船的過程中，培養綜合運用所學知識解決問題的習慣。在設計小船的活動中，建立質量和成本等意識。敢于對小船的設計方案質疑并虛心聽取別人的合理建議。科學、技術、社會與環境目標體會工程的關鍵是設計，工程師的工作是運用科學和技術進行設計、制造產品，解決實際問題。教學準備為學生準備：泡沫板、木板、鋁箔、泡沫膠、小電動機、小風扇、電池、導線、開關、噴氣裝置、紙張、木條、鉤碼、記錄表、學生活動手冊等。教師準備：學生實驗材料一套、教學課件等。學生活動手冊說明畫出小船設計圖，并標上材料、結構等名稱（1小格代表1平方厘米）。本課的活動手冊共有1項內容，用于制訂方案部分的記錄。此部分要畫出小船設計圖，并標上材料、結構等名稱。教師要在學生畫圖前提醒他們綜合考慮船體和動力裝置的配比大小，要用鉛筆制圖，便于后期修改。教師還可讓學生仿照教科書上的設計圖，在圖示下面添加經費預算和其他組的建議等信息。2.7.制作與測試我們的小船背景和教學目標本課緊接著第6課的內容。在前一課的學習中，學生在教師的引導下，緊緊圍繞共同的學習任務，在問題的驅動下設計了小船。同時，各小組通過組內以及組際間的充分論證，完善了本組的設計方案。本課的設計思路：先引導學生按照設計圖進行制作，制作環節中讓學生像工程師一樣嚴格按照圖紙進行選材和制作，感受設計的重要性；制作完成后再進行測試，學生下水試航時對照教科書的三項測試標準，不斷調整、改進和優化小船。最后，要求學生給每一艘小船寫一份說明書，舉辦一次班級小船展覽會。在第6、第7課的學習中，學生不僅應用了本單元前5課所學的知識和技能，更重要的是他們面對一個真實的任務造一艘小船，經歷明確問題、設計方案、動手制作、迭代改進等步驟，將科學、技術、工程、數學、寫作等有機地融為一體，綜合應用跨學科知識，體驗產品發明的過程，發展實踐能力和工程思維。科學概念目標工程設計一般會經歷“問題設計制作測試完善”等過程。科學探究目標能按照設計方案制作小船。能根據測試過程中發現的問題，不斷調整和優化小船。能從多個角度評價小船的制作過程。科學態度目標在制作小船的過程中，建立質量和成本等意識。在制作小船的活動中，愿意跟同伴合作探究，體驗“做”的成功和樂趣，培養綜合運用所學的知識與技能解決問題的習慣。科學、技術、社會與環境目標感受技術與工程在人類文明史上與科學有同等價值和地位，為人類的發展做出了巨大貢獻。教學準備為學生準備：泡沫板、木板、鋁箔、泡沫膠、小電動機、小風扇、電池、導線、開關、噴氣裝置、紙張、木條、鉤碼、學生活動手冊等。教師準備：學生實驗材料一套、航模水槽(大水槽)、教學課件等。學生活動手冊說明在設計、制作和測試中，對自己的工作進行評價。本課的活動手冊共有1項內容。船的設計、制作和測試評價量表用于測試、評估與改進活動中，學生可參照標準改進自己的小船。評價量表要盡量前置，讓學生的活動有標可依、有標可檢。參考資料船的發展史人們把船舶作為運輸工具的時間，幾乎和人類文明史一樣悠久。從遠古的獨木舟到現代的運輸船舶，船的發展大體經歷了四個時代：舟筏時代、帆船時代、蒸汽機船時代和柴油機船時代。舟筏時代人們早在石器時代之前就開始用舟筏運輸。他們將巨大樹干用火燒或用石斧加工成中空的獨木舟，他們還將樹干、竹竿捆扎成筏。后來，人類又用原木加工成的木板來造船。帆船時代據記載，遠在公元前4000年，古埃及就有了帆船。中國帆船也有二千多年的歷史。帆船最大的特點就是能夠借助大自然的風力進行遠距離航行。蒸汽機船時代1807年，美國人富爾頓首次在“克萊蒙脫”號船上用蒸汽機驅動船只，從此機械力開始代替自然力，船舶的發展進入新的階段。早期蒸汽機是安裝在木帆船上的。1850年以后，逐漸用鐵作為造船材料。柴油機船時代第一艘柴油機船是1903年建造的。柴油機船問世后，發展迅速，逐漸取代了蒸汽機船。現如今科技飛速進步，造船的技術和水平也在不斷提升，船只朝著大型化、多樣化的方向發展。不斷創新的中國造船技術漫長的歲月中，中國古代造船技術取得過一系列重大的成就，曾長期居于世界領先地位，并對后世產生了巨大的影響。比如，15世紀初期，處于明朝的中國擁有當時世界上最先進的造船技術和最大的遠洋船隊。龐大的船隊由260多艘大型木制帆船組成，在中國官員鄭和的帶領下，先后七次下西洋，在沿途經過的亞非30多個國家和地區，傳播了中國的文化與友誼，展示了中國人高超的造船技術和航海本領。20世紀末，中國造船技術有了突飛猛進的發展，各造船廠陸續生產高技術船舶。世界首艘海洋風車安裝船就是由中國為英國建造的，主要用于在海上安裝發電風車，此船自動化程度很高，曾被英國評為全球十大高質量船舶之一。這艘海洋風車安裝船填補了國內乃至國際船舶制造史上的一項空白，是中國船舶工業發展史上的一座豐碑。在造船技術的支撐下，中國造船業發展迅速。目前，除豪華游船等少數船型外，中國已經能夠建造符合國際規范、航行于任何海域的船舶。船舶工業是技術密集型行業，只有不斷地進行技術創新，才能在激烈的國際競爭中處于優勢地位。獨木舟獨木舟是一種用單根樹干挖成的小舟，需要借助槳驅動。獨木舟的優點在于制作簡單，不易有漏水、散架的風險。它可以說是人類最古老的水域交通工具之一。原始的獨木舟幾乎在全世界都有發現。2002年，在浙江蕭山跨湖橋遺址發掘出土的獨木舟，距今70008000年，是迄今發現的世界上年代最早的獨木舟。中國新石器時代遺址浙江湖州錢山漾、浙江余姚河姆渡、福建連江、廣東化州都出土過獨木舟或船槳的殘骸，這些文物已有50009000年的歷史。在英國、荷蘭、埃及、印度等地都發現過獨木舟的考古證據。時至今日，非洲及美洲原住民的一些部落還在按照古法制作獨木舟。中國古代獨木舟大致有三種類型。第一種是平底獨木舟，底是平的，或接近平底，發掘出土的跨湖橋獨木舟的殘骸頭尾呈方形，沒有起翹。第二種是尖頭方尾獨木舟，它的頭部尖尖的，向上翹起，尾部是方的。它的底也是平的。如1965年在江蘇武進淹城內城河出土的一條獨木舟，尖頭敞尾，尖頭微上翹，舟尾敞開寬而平，屬于尖頭方尾獨木舟一類。其中一條長4.22米、艙上口寬0.32米、深0.45米，尾艙寬0.69米，系用楠木制成。第三種是尖頭尖尾獨木舟，舟頭翹起，尾部也起翹。如1958年在江蘇武進淹城出土的一條獨木舟，舟形如梭，兩端小而尖，尖角上翹，屬于尖頭尖尾獨木舟一類。舟艙中間寬，全長11米、艙上口寬0.9米、深0.45米，系用整段楠木挖空制成。經碳14測定，這舟距今已有2800年歷史，當屬西周時期遺物。如今的艦船是從以上三種類型獨木舟演變過來的。明代寶船明代古船繼承、集成、發揚了中華歷代千年造船的寶貴經驗。在鄭和七下西洋的偉大壯舉中，“體勢巍然”的寶船，一直是人們視線的焦點。明代寶船從技術方面看有以下特點：龍骨位于船的底部，它擴大了船的側面面積；舭部是船底和船側間的彎曲部分，通過較厚的木料設計，起到平衡穩定的作用；舷側骨架是船體中連接船底和甲板的兩舷側壁，與船底、甲板、艙壁等相互連接、相互支持，構成船體結構的主船體，以保持船體的正常形狀；縱桁是沿船長方向設置在甲板與舷側骨架中的桁材，傳統結構保證了全船的縱向強度。此外，浸水艙、舭龍骨起到縱向與橫向的減搖作用；船體結構上增設多道橫艙壁，將一整個艙按功能分割成多個小艙，既加強橫向結構強度又極大提高了抗沉能力；桅帆總體設計上采用縱帆型布局、硬帆式結構，帆篷面上帶著撐條相當于筋的加固作用，硬帆加強板條結構提高了帆篷受風效率，適應海上風云變化可以靈活調整船頭方向、轉角切風航行；借助風力、洋流、長櫓、人力劃槳、拉纖等使船可以在各種狀態下航行。這一切使中國木帆船的尺度、性能、強度都達到了世界領先水平。因而英國著名科學家李約瑟在中國科學技術史中評述明代寶船達到了17世紀前世界木帆船的頂峰。載人潛水器海水深度每增加約10米，壓強就會增加一個大氣壓。全球海洋平均深度4000米，壓強相當于一只大象站在你的大腳趾上。因此，目前人類幾乎沒有觸及海底最深處。載人潛水器是指具有水下觀察和作業能力的潛水裝置，分為兩種類型，分別是載人探險型和載人作業型。前者下潛能力強，但活動范圍極其有限，水下持久性短。后者的優勢在于具有水下考察、海底勘探、海底開發和打撈、救生等能力，并可以作為潛水人員水下活動的作業基地。載人潛水器，特別是深海載人潛水器，是海洋開發的前沿與制高點之一，其水平可以體現出一個國家材料、控制、海洋學等領域的綜合科技實力。深海潛水器不是完全自主運行的，必須依靠母船補充能量和氧氣。每次海試結束后，深海潛水器都會被收回到母船上，而不是在海中獨立行駛，深海潛水器體積小，航程較短。中國是繼美、法、俄、日之后世界上第五個掌握大深度載人深潛技術的國家。在全球載人潛水器中，“蛟龍”號屬于第一梯隊。2012年，它在西太平洋的馬里亞納海溝海試成功到達7062米海底，創造了當時作業類載人潛水器新的世界紀錄。中國第二臺深海載人潛水器“深海勇士”號的作業能力達到水下4500米(2017年)，其國產化達95%以上，每個潛次的成本約為“蛟龍”號的20%。在“蛟龍”號研制與應用的基礎上，進一步提升中國載人深潛核心技術及關鍵部件自主創新能力。全海深載人潛水器“奮斗者”號是國家“十三五”重點研發計劃“深海關鍵技術與裝備”專項支持的深海重大科技裝備，由“蛟龍”號和“深海勇士”號的研發力量為主的科研團隊承擔。2020年11月10日，“奮斗者”號載人潛水器在馬里亞納海溝成功坐底，坐底深度10909米。浮力浮力是指流體(液體、氣體、膠體等)作用于浸在流體里的物體(全部或部分)的向上托起的力。浮力起因于流體內部的壓強隨深度的增加而增加。如果把固體浸在液體中，固體側面受到的壓力互相平衡，下面受到的壓力總大于上面受到的壓力，所以它所受到的合力總是豎直向上的。浮力的大小等于物體所排開的液體受到的重力，所以浮力與液體的密度有關。例如，鐵塊在水中是下沉的，但卻能在水銀中浮起。排水量船的大小是用排水量來表示的。排水量是指船裝滿貨物后排開水的重量，也就是船滿載后受到水的浮力。根據物體漂浮的條件，即可得出下列公式：排水量(浮力)=船自身的重量+滿載時貨物的重量吃水線吃水線表示輪船浸入水中的深度，在船旁用油漆畫上很多水平橫線，用以表示不同載重時的吃水深度。最高吃水線表示最大的安全載重量。潛艇潛艇在水中可以自由浮沉，因此它是軍事上的一種重要艦艇。它可以潛入水下航行，進行作戰或偵察，是根據阿基米德原理制造的。當它潛水和上浮時是靠改變它自身的重力來實現的。潛艇的側面有水艙，當需要它下潛時，使水艙充水，于是艇身重力增大，潛艇就逐漸下沉。當水艙中充入適量的水時，潛艇就能在水中任何位置上停留，此時潛艇的重力等于浮力。當潛艇需要上浮時，可用壓縮空氣將水排出，當艇身的重力減小到小于浮力時即浮出水面。輪船的發展過程古代的輪船像車一樣，有兩個車輪似的輪子，裝在船的兩側或尾部，在輪子周圍裝有若干槳板，用人力轉動輪子，槳板不斷向后撥水使船前進。所以輪船也稱“車船”或“明輪船”。自從蒸汽機出現后，就有人設想用蒸汽機帶動明輪，推動船只行駛。1802年，英國人薛明敦采用瓦特改進的蒸汽機，建造了“夏洛蒂鄧達斯”號機動輪船，由于當時用的是馬拉船只，機動船遭到馬拉船業主的反對，只好擱置不用。這件事被在英國考察的美國科學家富爾頓知道了，他制造了類似的“克萊蒙脫”號船，定期航行