2.认识工程
【教材简析】
《认识工程》是六年级下册《小小工程师》单元的第2课。教科书从学生对第1课房屋建造工程的回顾入手，引出本课对其他工程的学习和认识。本课主要包含三个活动：第一个活动是让学生通过搜集、分析资料的方式了解港珠澳大桥的建设目的、意义，实际建设中受到的限制、挑战，以及工程师攻克难关的过程和勇于创 新的精神。第二个活动是在了解房屋和港珠澳大桥的建设过程后，让学生采用归纳的方法对工程建设过程的相似步骤进行梳理。第三个活动是通过分析每一项工程的建设过程，让学生了解工程与科技进步的关系。
【学生分析】
经过第1课的学习后，学生对工程有了较高的学习兴趣，并且能够在小组活动中表现出一定的表达、倾听、沟通和调整的能力。学生对于港珠澳大桥的认识，大多来源于新闻报道。因此，搜集资料、处理信息是本课的主要学习方式。在搜集文献资料时，学生应重点关注港珠澳大桥、“中国天眼”、高铁、鸟巢、空间实验室等宏大工程的规划、建设历程及其过程性资料。本课有助于培养学生搜集和分析处理信息的能力。
【教学目标】
[科学概念目标]
1.许多发明创造来源于对生活的观察，可以在自然界到原型。
2.工程建设需要运用相关科学知识以及技术的支撑来完成。
3.工程需要在一定的限制条件下完成任务，要经历类似的建设过程。
[科学探究目标]
1.能通过阅读资料知道工程建设需要面临的限制条件有哪些，又是怎样解决难题的。
2.能根据工程案例归纳出工程建设过程的相似步骤。
3.能了解工程建设所需的科学技术支持，分析工程与科学技术的关系。
[科学态度目标]
1.认识到工程建设的艰难，从而产生对建设者的敬仰之情。
2.进一步唤起学习工程的兴趣，激发做一名小小工程师的愿望。
[科学、技术、社会与环境目标]
1.进一步认识到科学技术与工程的相互关系。
2.进一步认识到科学技术对社会发展的重要作用，人类的好奇心及社会的需求对科学 技术发展的积极促进作用。
【教学重难点】
[重点]根据港珠澳大桥工程案例，了解工程建设的艰巨与复杂，归纳工程建设过程的相似步骤。
[难点]根据四大工程案例分析工程与技术的关系。
【教学 准备】
[学生]港珠澳大桥相关资料、学生活动手册 。
[教师]港珠澳大桥文字与视频等资料，鸟巢、“中国天眼”、高铁、空间实验室的照片、技术简图等资料，班级记录表、教学课件。
【教学过程】
一、聚焦
（一） 教师出示上节课的班级记录表，引领学生回顾前知
谈话：我们先观察上节课的班级记录表，你们能回忆起上节课的知识吗？住房有哪些主要的结构与系统？建造住房具体的实施过程分哪些步骤？
预设学生回答：住房有很多复杂的结构与系统，包括承重结构、供电系统、上下水系统等。实施过程主要包括规划、设计、施工等步骤。
（二）聚焦本 课话题
谈话：我们一起看教科书第4页的图片。我们已经了解了住房和它的建造过程，港珠澳大桥工程的建设过程又是怎样的？它们在建设过程中有什么共同特点？我们带着问题开始学习吧。
[设计意图]引导学生将学习视角从住宅工程聚焦到港珠澳大桥工程。比较住房工程与港珠澳大桥工程，感受小型工程与大型工程的区别，进一步提升学生的学习兴趣。
二、探索
（一）阅读或观看港珠澳大桥的相关资料，试着整理和归纳下面的问题
1.利用教科书图片引入。
谈话：我们一起通过教科书第5页的图片来感受港珠澳大桥的宏伟。
2.学生阅读资料。
学生阅读教科书第6页的文字资料，思考以下四个问题。
（1）为什么要建造港珠澳大桥？
（2）大桥的建造面临了哪些限制和挑战？
（3）这些问题都是怎样解决的？
（4）大桥的建造经历了哪些主要过程？
3.教师指导学生逐一研究，解释每个问题的指向。
问题一：为什么要建造港珠澳大桥？
谈话：第一个问题指向建造港珠澳大桥的目的和意义，主要从政治、经济、文化、交通现状等资料中筛选。
问题二：大桥的建造面临了哪些限制和挑战？
谈话：第二个问题指向大桥的建造面临的限制和挑战，可以从周边地理环境特点、建设施工标准等方面进行总结；也可以根据文中提供的线索，寻建设桥、岛、隧一体大桥的原因。
问题三：这些问题都是怎样解决的？
谈话：第三个问题指向解决办法和克服困难的过程，大桥的建造需要巧妙的设计规划和先进的技术做支持。
问题四：大桥的建造经历了哪些主要过程？
谈话：第四个问题指向建造大桥的主要过程，需要从不同的资料中提炼，包括规划准备阶段和建设阶段的重要时间节点。
4.小组进行资料整理、分析。
学生按照上一环节获得的提示，处理文献资料。小组内学生补充各自课前搜集到的各种信息。组内交流分享，共同完善本组答案。
5.全班共同研讨交流。
问题一：为什么要建造港珠澳大桥？
教师引导：大家通过观看珠三角两岸城市地 图、土地面积占比与GDP占比、大湾区经济圈概念等资料文献，能说说为什么要建造港珠澳大桥吗？
预设学生回答：在经济、政治、文化方面有不同意义。
问题二、三：大桥的建造曾面临哪 些限制和挑战？这些问题都是怎样解决的？
学生活动：搜集信息，以“限制和挑战”“解决办法”两项内容对应排列。
六年级下册科学教案
限制和挑战    解决办法
大桥要经过通向香港的唯一航道，桥面高度必须要超过80米，桥塔高度超过200米，而香港机场不允许有超过88米的建筑物出现    在这片水域上修建六七千米长的海底隧道和22.9千米长的跨海大桥
桥梁和隧道需要用岛屿连接，但这片海域上没有任何可用的岛屿    修建人工岛
建岛的海床上有15到20米 深的淤泥，机械会滑出，移走淤泥又会对海洋造成毁灭性污染    用圆钢筒围岛
问题四：大桥的建造经历了哪些主要过程？
提问：我这有新闻报道，大家能从中筛选出建设施工中的重要节点吗？
学生交流汇总：
2009年12月15日，港珠澳大桥正式开工建设。2015年2月23日，青州航道桥56号墩索塔“中国结”结形撑首个节段（J3节段）吊装成功。
2015年8月23日，江海直达船航道桥首个“海豚”塔成功吊装。
2015年9月6日，主体工程220 座墩台全线完工。
2016年6月29日，港珠澳大桥主体桥梁合龙。
2016年9月27日，港珠澳大桥主体桥梁全线贯通。
2017年7月7日，港珠澳大桥海底隧道正式贯通。
2018年2月，港珠澳大桥主体工程通过交工验收，具备通车试运营条件。
6.教师总结。
谈话：大家回顾整理出的资料，再次感受大桥建造过程的困难与复杂。
小结：从前期准备到建设完成的十余年间，港珠澳大桥在建造过程中遇到的困难还有很多。工程团队不断突破技术难关，才解决了这些难题。完成这类宏大的工程，依赖的核心是技术。
[设计意图]本环节需要学生与教师共同从搜集的资料中整理、分析出四个问题的答案。通过学生明确信息寻方向、拓展多种资料、整理处理信息、分析得出结论这一活动过程，培养学生搜集、处理、分析文献资料并从中获取信息的科学探究能力，加强对工程复杂性、科学性、系统性的理解。
（二）梳理工程建设过程的相似步骤
1.教师引导：通过上一环节中的时间线，我们梳理了港珠澳大桥建造的主要过程。对比上节课房屋建造的过程，我们来归纳一下工程建设过程要经历的步骤。
2.小组讨论交流：通过建造房屋工程与港珠澳大桥工程的对比，总结出两个工程的相同点，即都需要规划设计和施工建造两大过程。
3.教师点拨：通过港珠澳大桥工程案例中的时间点，计算整个工程所用的时间和从开工到竣工所用的时间，然后对所用的时间进行比较 分析。
预设学生发现：施工阶段在整个工程中所占时间并不是最多的，占用时间最多的是前期的规划 和设计阶段，如分析工程中的限制和挑战以及研究相应的解决办法。
4.归纳工程建设 过程的相似步骤。
（1）明确一个要解决的问题。
房屋：解决住房问题，保证住宅安全、适用、卫生、经济。
港珠澳大桥：建造一座跨海大桥，连通珠三角地区东西部，缩短行程，为政治、经济、文化的传递提供一个纽带。
（2）在限制条件下进行设计。
限制条件包括时间、费用、可用材料、环境、抵抗自然界的破坏能力等。
（3）制作一个模型，测试这个模型，评估并改进。
制作房屋模型，对楼体高度、结构形式进行测试，确保建筑物的坚固性和安全性，从各个方面验证建筑物的应力。
谈话：以评估港珠澳大桥的四个可选方案为例，取舍原因如下。斜线方案会导致大桥阻水率
过高，造成大桥周围沉积沙土，伶仃洋可能变为伶仃河；西侧垂直线方案会割裂珠海市空间或破坏珠海沿海景观 ；东侧垂直线方案在港珠澳大桥东人工岛的基础上，修一条垂直连接线通往深圳蛇口 ，将挡住航道。因此舍弃了三种双Y模式设计，最终确定采用Y型线路，分别连接香港、珠海和澳门三地。
[设计意图]通过房屋与港珠澳大桥的对比，引导学生思考，设计完成后并不能直接施工，而是要按照设计制作模型，再对模型进行测试、评估和改进，循环往复，直到设计达到各种限制条件的要求，趋于完美，万无一失。
（4）实施建设。
在实施建设过程中，要严格按照设计来施工，不可随意更改。如果遇到设计中未出现的情况，要重新进行规划设计，确定可行性后再进行施工。
5.学生完成活动手册记录。
学生跟随教师一起完成活动手册记录。
教师重点提示：要加强对设计在工程环节中的重要性的认识。
[设计意图]教科书呈现了一个工程建设过程的简要步骤示意图，意图有两点：一是给学生提供一个归纳总结的参考；二是重点强化设计的往复过程，通过大桥的多个设计方案的取舍和改进实例，引起学生对设计在工程环节中的重要性的认识，指向工程的关键是设计这一核心概念。
（三）了解这些宏大工程与科技进步的关系
1.提问：回顾房屋和港珠澳大桥的建造过程，你知道工程中可能用到哪些技术吗？
预设学生回答：运输、制造、冶炼、力学、建筑、电子、燃料、机械、通信等技术。
2.观察教科书中“天眼”、高铁、“鸟 巢”体育场和“天宫”空间站四大工程的图片，结合课前搜集的资料，分析这些工程分别采用了哪些技术。
3.小组研讨。
师生共同总结：每一项宏大的工程都采用了大量上述技术，证明了工程离不开技术的支持。
4.教师进一步举例，列举工程推动技术发展的例子。
例如，建造鸟巢所需钢材要求轻便且荷载能力大，国内钢铁厂便专门研制了Q460E-Z35钢材。又如，港珠澳大桥桥梁焊接的技术标准高，中铁山桥集团便研发了世界上规模最大、精度最高的机器人焊接系统。