科学六年级上册（2024）科技擂台生涯链接 材料工程师教学设计

这是一份科学六年级上册（2024）科技擂台生涯链接 材料工程师教学设计教案主要包含了学情分析，教材分析，核心素养教学目标，教学重难点，教学过程，课堂小结等内容，欢迎下载使用。
六年级学生已经具备物质材料相关基础认知，在前期课程中学习过不同材料的导热、硬度、防水等基础性能，能够区分塑料、金属、泡沫、陶瓷等常见材料，具备基础的观察对比、小组讨论、案例分析能力。该年龄段学生抽象思维逐步发展，但对于真实工程职业认知较为浅显，大多只知道科学家，对材料工程师这类工程技术岗位了解较少，容易把工程师简单等同于“修理机器”。学生对新材料、科技产品充满好奇心，但难以建立“材料性能—产品设计—职业工作”之间的逻辑链条，部分学生看待职业只看到光鲜成果，忽略研发过程中的反复试验、失败修改。同时六年级学生具备一定信息搜集、整理表达能力，适合开展案例研读、职业情景模拟、小组思辨活动，能够结合生活物品反向推导材料研发的意义，完成生涯启蒙学习。
二、教材分析
本课属于2026秋新教材冀人版六年级上册科技擂台板块的生涯拓展学习内容，归属于物质科学与技术工程交叉领域，是单元工程实践内容的职业延伸板块。教材文本核心内容：生活中各式各样的物品，性能由所用材料决定。材料工程师专门研究各类材料，改良旧材料、研发新型材料，测试材料性能，让材料满足不同产品的使用需求。小到水杯、运动服饰，大到航天飞行器、建筑构件，都离不开材料工程师的工作。材料工程师需要掌握物质特性知识，做大量对比测试，不断调试修改材料配方，平衡性能、安全、成本多重条件，新材料推动社会科技不断进步。教材设置生活案例阅读、思考交流板块，引导学生联系身边物品，思考材料背后的研发工作，实现科学知识向职业认知迁移。本课不侧重动手实验，重在生涯启蒙，打通课堂科学知识与真实社会生产，为后续《保温物品大比拼》工程实践课做好铺垫，帮助学生理解工程实践不只是动手制作，前期材料选择、性能测试同样是工程师的核心工作，落实新课标技术与工程领域“了解科学技术相关职业”的学习要求。
三、核心素养教学目标（依据2022版义务教育科学课程标准）
1.科学观念：知道材料性能决定物品用途；了解材料工程师主要工作内容，理解改良材料、研发新材料能够改变产品功能，推动生产生活与科技发展。
2.科学思维：可以结合生活实物案例，推理分析材料选择背后需要权衡的条件；能够对比不同材料的优缺点，建立“需求—材料性能—优化改良”的推理逻辑，提升分析归纳能力。
3.探究实践：通过案例研读、小组交流、情景模拟活动，梳理材料工程师完整工作流程；能结合具体产品，说出如果自己作为材料工程师，会从哪些角度开展材料测试工作。
4.态度责任：认识工程技术职业的价值，尊重技术研发人员的劳动；体会科学知识可以应用到真实职业岗位，树立热爱科学、乐于探究的意识，初步建立生涯规划意识。
四、教学重难点
教学重点
知晓材料工程师的主要工作内容；理解材料性能和产品需求之间的对应关系，读懂教材案例，建立材料研发与生活之间的联系。
教学难点
体会材料工程师工作中需要综合权衡性能、安全、成本等多重条件，理解研发过程反复调试、多次失败的工程现实；实现科学知识向职业认知的迁移。
五、教学过程
（一）情景导入，引出课题
教师出示实物：普通塑料水杯、不锈钢保温杯、航天隔热材料图片。
师：同学们，大家看这几样物品，水杯用来喝水，航天材料保护航天器。大家想一想，为什么水杯用塑料、不锈钢制作，航天器却要使用特殊的新型材料？
生：因为它们用途不一样，需要的特点不一样。
师：说得很好，物品想要实现对应的功能，根源在于制作它的材料。那是谁专门研究、改良这些材料，让材料满足各种各样的使用需要呢？今天我们一起来学习科技擂台生涯链接板块——材料工程师。
【设计意图】借助学生熟悉的生活物品和高科技材料图片制造认知冲突，直接聚焦本课主题，唤醒学生已有材料知识储备，快速进入课堂学习情境。
（二）研读教材文本，初识材料工程师
师：请同学们翻开课本，默读教材本课正文内容，找一找教材当中介绍了材料工程师主要做哪些工作，用笔圈画关键语句。（学生自主阅读课本教材原文）
师：哪位同学愿意分享，从课本当中你读到材料工程师是做什么的？
生：材料工程师研究各种各样的材料，改良旧的材料，研发新的材料。
师：很好，课本原文告诉我们，材料工程师的第一件工作就是研究、改良、研发材料。那研发出来新材料之后就直接投入使用吗？再看看课本，还有什么工作环节？
生：还要测试材料的各种性能。
师：没错，教材明确提到，材料工程师要对材料开展大量性能测试。大家思考，测试材料性能的目的是什么？
生：要看看这个材料能不能满足产品的使用要求。
师：非常到位。课本举例，水杯、运动装备、航天设备都离不开材料工程师。老师把教材的核心信息整理成表格，我们一起来梳理。
师：大家看表格，课本告诉我们，不是材料性能越强就越好，要匹配实际使用需求。那大家思考，材料工程师只考虑材料性能这一件事吗？请大家再次细读教材补充段落。
生：还要考虑成本，还有安全。
师：教材文本当中提示我们，真实研发工作，需要同时兼顾性能、安全、生产成本多个条件，这也是工程师工作的难点。
【设计意图】立足教材原文开展阅读教学，采用师问生答、表格梳理的方式，拆解教材文字信息，把书面文字转化为结构化认知，落实读懂课本内容的基础课堂任务，搭建基础概念框架。
（三）案例深度分析，深化对职业的理解
师：课本举了航天材料、生活用品的例子，我们来看一个真实案例：运动跑鞋。早期跑鞋鞋底使用普通橡胶，弹性一般，重量大。材料工程师改良橡胶配方，研发新型发泡材料，鞋底变得更轻、弹性更强，适合跑步运动。
师：假如我们就是材料工程师，要研发跑鞋鞋底，我们需要测试材料哪些性能？小组进行简短讨论。
（学生小组讨论交流）
师：哪个小组来分享你们的想法？
生：要测试弹性，跑步的时候要减震；还要测试耐磨，穿久了不会磨坏；还要不能太重。
师：思考很全面。但是同学们，教材提示我们，现实工作不会一次就成功。大家想一想，有没有可能第一次调配出来的新材料，弹性很好，但是特别容易磨损？
生：会出现这样的情况。
师：遇到这种情况，材料工程师应该怎么做？
生：修改材料配方，再次制作样品，再次测试。
师：这就是课本文字背后隐藏的工程现实：研发很少一次成功，需要反复调试、测试、修改，多次失败之后才可以得到合格材料。很多同学以为工程师一下子就能做出完美产品，其实大量时间消耗在重复测试当中。
师：再思考一个问题，按照我们的想法，鞋底材料性能全部做到最好，是不是就可以直接大批量生产？
生：还要看贵不贵，如果材料太贵，鞋子普通人买不起。
师：完全正确，这就是教材强调的权衡。性能、安全、成本三者要综合平衡，这是材料工程师工作的关键点。
【设计意图】依托教材案例进行拓展延伸，通过连续设问引导学生跳出理想化认知，理解工程工作的复杂性，突破本课教学难点；小组讨论锻炼学生合作思辨能力，实现对课本内容深度理解。
（四）情景模拟活动，巩固课堂所学
师：我们来进行情景模拟任务。任务：城市要修建新型防火建筑板材，请你扮演材料工程师，结合课本学到的知识，说一说你的工作步骤。大家独立思考之后举手发言。
生：首先明确需求，板材要防火，还要坚固，价格不能太贵；然后寻找或者研发合适材料；制作样品；测试防火、坚固程度；如果不行就修改材料，重新测试；全部达标之后投入使用。
师：逻辑十分清晰，完整还原教材当中材料工程师的工作流程。那大家想一想，学习科学课和材料工程师职业之间有什么联系？
生：我们现在学习物质材料的性质，就是工程师工作的基础知识。
师：总结，课本告诉我们，材料工程师需要物质科学知识作为基础，我们现在课堂的探究、对比、测试，就是工程师工作的基础能力。并不是长大才开始学习，现在的科学学习就在为未来储备能力。
【设计意图】情景模拟调动学生课堂参与度，把课本静态文字转化为学生主动输出，检验学生课堂掌握情况，完成生涯启蒙，落实态度责任素养。
（五）拓展思考，联系后续课程
师：我们下一节课要开展《保温物品大比拼》实践活动，制作保温物品，我们需要挑选泡沫、棉花、锡纸等各类材料。结合今天学习的材料工程师知识，想一想，我们挑选材料的时候，要考虑哪些条件？
生：要考虑保温性能好不好；材料好不好找；安不安全；好不好加工。
师：非常好，下一节课我们就会像小小材料工程师一样，评估各类材料，开展保温物品的设计制作。今天的学习，会帮助我们更好完成后面的工程实践比拼。
【设计意图】做好单元板块内部课时衔接，建立本课与后续实践课的关联，体现科技擂台单元整体教学逻辑。
六、课堂小结
师：我们共同回顾本节课学习内容。谁来总结，今天我们认识了什么职业？材料工程师主要做哪些工作？
生：我们认识了材料工程师，他们研究、改良、研发新材料，测试材料性能，平衡性能、安全、成本，满足不同物品的使用需求。
师：总结，材料的性能决定物品功能，材料工程师依托物质科学知识，经过大量测试调试，研发适配各类需求的材料，小到生活用品，大到航天科技，都离不开他们的付出。科学知识不只是书本上的文字，更是现实职业当中解决真实问题的工具。希望同学们今后观察身边物品的时候，可以多想一想，这件物品背后，材料工程师做了哪些工作，保持对工程技术职业的好奇与敬畏。
物品
对材料的需求
材料工程师要完成的工作
日常水杯
安全、轻便、不易碎裂
筛选安全材料，测试硬度、耐高温性能
航天飞行器外壳
耐高温、质量轻、强度高
研发新型复合材料，反复开展高温、强度测试