附录

附录3 教学案例

案例1 认识身边的材料

【核心概念】

1. 物质的结构与性质

【学习内容与要求】

1.1 物质具有一定的特性与功能

1～2年级：②识别生活中常见的材料。

1.3 金属及合金是重要的材料

1～2年级：⑤举例说出生活中常见的金属，知道金属是常见的材料。

【教学目标】

1. 科学观念：通过观察生活中常见的物品，认识到生活中的物品由不同材料做成，能举例说出生活中常见的金属，知道金属是常见的材料。

2. 科学思维：以材料种类为分类依据，对常见物品进行分类。

3. 探究实践：观察生活中常见的物品，描述这些物品是用什么材料做成的。

4. 态度责任：在活动中愿意与同学合作观察，互相交流。

【教学思路】

依据课程标准的要求，通过教学活动使学生能识别生活中常见的材料，能举例说出身边物品由不同材料做成、一种物品可由一种或多种不同的材料组成。幼儿园阶段，儿童曾用积木搭房子、用卡纸做手工、用泥巴捏泥人……他们对木头、纸、黏土等并不陌生，但还没有从材料的视角对其进行过观察，也没有思考过某种材料有什么特点、各种物品与材料有什么关系等问题。

教学时，首先开展“家里的物品是用什么做的”观察活动，帮助学生识别生活中各种常见的材料，丰富学生对材料的感性认识；其次进行“给‘材料宝宝’找家”的探究性游戏活动，使学生在识别常见材料的同时按照材料的种类对生活物品进行分类；最后通过“介绍我的文具盒”活动，使学生体会到同种物品可以用不同的材料做成，一个物品可以由多种材料组合而成，为进一步观察和比较不同材料的软硬、轻重、光滑粗糙、是否透明等特征做好准备，逐渐认识到人们利用不同材料的特点来制作需要的物品。通过本案例教学，激发学生对生活中各种材料的探究兴趣，打开认识材料世界的一扇门。

【教学过程】

【案例评析】

本案例以学生身边常见的材料为认识对象，引导学生在观察中比较不同材料的特点，在体验中辨认不同的物品用什么材料做成，使学生初步感受到人们正是利用了材料的某些特点来制造物品满足需要，隐含了“结构与功能”这一跨学科概念。

本案例的教学对象是1～2年级学生，教学设计体现了幼小衔接。幼儿园阶段，注重引导幼儿通过直接感知、亲身体验和实际操作等方法进行科学学习，目的在于丰富幼儿对自然界的感知。本案例关注从幼儿园阶段到小学阶段学习方法的过渡，采用探究性游戏——“给‘材料宝宝’找家”等活动设计，使学生在游戏中仔细观察和识别常见材料，用较为恰当的语言描述材料的某些简单特点，初步感悟按照材料的种类对物品进行分类的方法，认识材料在生活中的应用，发展学生的概念水平，培养观察、描述、分类能力，增强学习兴趣。

案例2 植物是“活”的吗

【核心概念】

5. 生命系统的构成层次

6. 生物体的稳态与调节

【学习内容与要求】

5.1 生物具有区别于非生物的特征

1～2年级：①举例说明动物和植物都是生物。

6.1 植物能制造和获取养分来维持自身的生存

1～2年级：①说出植物的生存和生长需要水、阳光和空气。

【教学目标】

1. 科学观念：通过观察和种养活动，知道植物需要水、阳光以维持生存和生长，是有生命的。

2. 科学思维：能在教师指导下，以“植物生存生长过程中外部形态及其变化”为证据，说明植物是“活”的。

3. 探究实践：能利用多种感官观察植物的外部形态特征变化，并能依据可观察的现象，描述植物生存和生长的条件。

4. 态度责任：愿意倾听、乐于表达和分享有关植物的信息，具有认识和研究植物的兴趣，以及珍爱生命、爱护身边植物的情感。

【教学思路】

相对于动物日常可见的运动而体现出的鲜活生命力，1年级学生对于“植物是‘活’的”这一事实认识较为模糊，教师需要在教学中引导学生找出更多的证据支持。本案例让学生从他们亲自种养的植物入手，通过交流讨论植物生长过程中的种种现象，把观察到的事实转化为证据，初步找出“植物是‘活’的”这一事实的证据；再让学生观察一棵树一年四季的生长变化，把学生的视野从对静态现象、短期现象的观察引向对更为广阔的、长期的、动态的植物生命现象的观察，进一步丰富相关证据；最后通过对仿真花的分析，用反向证据引导学生认识植物是有生命的。

【教学过程】

“植物是‘活’的吗？”带着这个问题，学生把自己在一个月前种养的植物带到课堂上来，找一找“它是‘活’的”这一事实的证据。

教师引导学生结合自己完成的观察记录表再次观察自己种养的植物，回顾种养过程中植物发生的变化以及植物养护的经验，与组内同学交流那些能说明“植物是‘活’的”这一事实的现象。

交流过程中，学生可能体现出一些前概念，如认为有香味、有叶、绿色、长在泥土里、有茎等就能说明植物是“活”的。教师可顺应这些观点，补充相关证据，如茎、叶完整的枯萎植物，非绿叶植物或水生植物等，引导学生进一步思考。教师还可以让学生交流分享植物养护的经验。学生可能会回答：“我会给植物晒太阳、浇水、施肥……”此时，教师可帮助学生认识到植物的生长需要阳光、水分、肥料等。

教师可出示春、夏、秋、冬四季樱花树变化的图片，播放相关视频，提出问题：“如果继续种植植物，植物会怎么样呢？”通过让学生观察同一棵树在一年中经历的变化过程——开花、花凋谢、长出茂盛的叶、结出果实、落叶等，帮助他们认识到植物会生长变化说明它是“活”的。此时，教师可进一步让学生思考这棵树下一年的变化，使学生认识到植物生长变化具有周期性。

教师与学生一起回忆之前的观察、讨论，请学生小结，说说哪些证据可以说明植物是“活”的。

最后，教师出示一株“开花植物”（仿真花），引导学生结合已有概念或从相反的角度思考仿真花为什么不是“活”的。学生通过举例说出仿真花的非生命特征，从反面说明植物是有生命的。

【案例评析】

本案例是面向低年级开展论证式教学的典型设计。1年级学生容易混淆观点与事实，证据意识较为薄弱。教师在教学中通过环环相扣的活动设计，让学生逐步找出关于“植物是‘活’的”这一事实的证据，达到认识“植物是有生命的”这一科学观念的教学目标。

从观察自己种养的植物，到观察大树一年四季的变化，再到观察仿真花，教师巧妙地将学生的生活经验和课堂教学相结合，在激发学生学习兴趣的同时，让学生通过讨论交流锻炼交流表达能力，提升论证的科学思维。因此本案例很好地体现了对学生核心素养的培养。

案例3 不同的季节

【核心概念】

9. 宇宙中的地球

13. 工程设计与物化

【学习内容与要求】

9.3 地球围绕太阳公转

1～2年级：②描述一年中季节变化的现象，举例说出季节变化对动植物和人们生活的影响。

13.3 工程是设计方案物化的结果

1～2年级：④制作简单的实物模型并展示。

【教学目标】

1. 科学观念：通过分类和对典型现象的分析，能简单描述一年四季的典型现象与主要特点，初步了解季节变化对植物生长、动物迁徙和人类生活的影响。

2. 科学思维：观察季节礼盒中的物品，通过交流、分析，概括出季节的特点以及制作季节礼盒的方法。

3. 探究实践：对教师提供的礼盒清单进行讨论，完成夏季礼盒的制作。

4. 态度责任：通过观察、交流、制作等活动，产生进一步探究季节变化对动植物影响的兴趣。

【教学思路】

本案例主要涉及季节变化及其对人类生活和动植物的影响。学生对季节的感受，是通过长期的经验积累形成的。要把已有经验梳理归纳形成一定的认识，需要教师有序地指导和概括，这是一个很好的思维发展过程。

为激发学生的学习兴趣，本节课采用归纳季节特点与动手制作相结合的教学方式，帮助学生将已有经验梳理归纳形成一定的认识。

【教学过程】

创设情境：出示四张展示不同季节特征的图片——春季百花盛开、夏季游泳、秋季收获粮食、冬季堆雪人，让学生根据图片判断是哪个季节。

提出问题：春、夏、秋、冬四个季节还有哪些特点？

设计意图：呈现学生熟悉的情境，引出关键问题。

一、了解春季的特点

1. 向学生展示一个季节（春季）礼盒，让学生分小组观察里面的每一件物品，判断这是什么季节的礼盒，并说明理由。

提供小组汇报的句式：我们判断这是……季节的礼盒，因为……是这个季节出现的。

2. 概括春季的特点。让学生从天气、穿衣和动植物的变化等方面，用两个词语概括春季的特点。

设计意图：通过观察春季礼盒开展教学，激发学生的兴趣，唤醒学生的已有经验，为概括春季的特点打下基础。

二、制作夏季礼盒

1. 提出任务：参照春季礼盒，制作一个夏季礼盒送给朋友。

2. 明确活动要求：提供一张物品清单，让学生小组分工合作，观察物品特点，从清单上选择或自主选取一些夏季礼物装入礼盒中，并做好记录。

完成后参观其他小组的礼盒，找一找与自己小组不同的地方。

3. 全班交流：分小组介绍制作夏季礼盒的方法和理由。

4. 归纳夏季的特点：模仿概括春季特点的方法，概括夏季的特点。

设计意图：类比春季礼盒，通过思考夏季的特点，并联系动植物的变化，完成概念的建构；再通过制作夏季礼盒，把概念的学习与动手实践结合起来，让学习的过程充满乐趣。

三、辨析不同季节动物形态的变化

1. 回忆：从夏天到冬天人们的衣着会发生变化，动物在夏天和冬天的“着装”会不会也不一样呢？

2. 提供图片：呈现同一种动物在夏季和冬季的图片，让学生观察分析，说说分别属于哪个季节，理由是什么。对图片按季节进行分类，并记录在表格中。

3. 展示交流：学生展示分类结果，然后交流同一种动物在不同季节发生的变化。教师提问：你们认为引发这些变化的原因可能是什么？

设计意图：教师采用图片和视频的方式呈现不同季节动物的变化情况，改变了学习材料，让学生懂得收集资料也是一种学习的方式，并为设计制作秋季礼盒打下基础。

四、拓展延伸，设计制作创意秋季礼盒

1. 提出任务：如果要制作一个秋季礼盒，你会怎样设计？画出简单的设计示意图。

2. 让学生观察秋季事物，思考秋季特点，丰富对秋季的认识。

3. 要求学生在课堂上完成秋季礼盒的设计草稿，在课后完成创意秋季礼盒的制作。

设计意图：这是一个拓展活动，基于已有知识和经验，学生在课后完成相应的制作活动，加深对季节变化与动植物关系的认识，把知识学习与动手实践结合起来，体现了“做中思”“做中学”的理念。

【案例评析】

不同的季节有什么特点？对动植物和人类生活有什么影响？假如让学生根据生活经验来回忆和表达，也能完成知识目标，但学生会觉得比较枯燥，缺少趣味性。所以本案例根据学生的认知特点，设计能承载该内容的实践活动，让学生观察春季礼盒并进行判断，然后通过小组合作完成夏季礼盒的制作，进而设计创意秋季礼盒。这是一个由扶到放、从模仿到创新的过程，把学习知识与动手制作结合起来，学以致用，培养了学生的实践能力，体现了教学的素养导向。

1～2年级学生处于形象思维阶段，这一阶段的教学需要借助具体形象的材料作支架，唤醒学生原有的经验与认知。在本案例中，教师精心准备了春季礼盒：有春天典型动植物的信息，还有春天里的生产生活信息与天气状况。这些图片帮助学生梳理已有的生活经验，指导学生从不同的维度重新认识春季。让学生制作夏季礼盒时，教师为学生提供一张丰富的清单，同时给学生一定的自主选择空间。在交流研讨环节，教师通过设问，让学生对清单上的事物进行表述与辨析，在理解相关概念的同时，发展科学思维。这样既符合学生的认知特点，有利于激发学生的学习兴趣，又契合学生的实践能力水平，还体现了项目式学习的理念。

案例4 做个指南针

【核心概念】

3. 物质的运动与相互作用

13. 工程设计与物化

【学习内容与要求】

3.2 电磁相互作用

3～4年级：⑥知道指南针中的小磁针可以用来指示南北。

13.2 工程的关键是设计

3～4年级：②借助表格、草图、实物模型、戏剧或故事等方式说明自己的设计思路。

【教学目标】

1. 科学观念：观察指南针的结构，知道指南针的主要组成部分；认识到指南针中的指针是一个小磁针，可以指示南北方向。

2. 科学思维：综合分析指南针结构的各要素，选择适合的制作材料，发展思维的深刻性、灵活性、批判性和独创性等品质。

3. 探究实践：能自制磁针，结合选择的材料和工具，用口述、画图等方式表达自己的设计和想法；能用水浮法、悬吊法或其他方法完成指南针的制作，并进行合理改进。

4. 态度责任：对设计和制作指南针的活动感兴趣，愿意和同学合作，能与同学分享观点，能完整表达自己的改进意图和方法。知道指南针是我国古代的伟大发明，了解指南针给人们生活带来的便利。

【教学思路】

学生认识了生活中常用的磁铁，知道磁铁有磁性，能吸铁、镍等材料；知道磁铁有南、北两个磁极，知道相同的磁极相斥、不同的磁极相吸。在此基础上，本案例继续探索磁铁能指示南北方向这一性质的应用，定位在对指南针的认识、制作和使用层面，将物质科学领域和技术与工程领域的相关学习要求有机整合，充分融合科学、技术、工程和数学等方面的因素，实现跨学科学习。3～4年级学生经历本项目研究，有助于促进他们对概念的深入理解，发展他们的实践能力、思维能力和创新能力。

【教学过程】

本案例教学需要3课时完成，内容分别为“认识指南针”“制作指南针”“改进指南针”。

第一课时：认识指南针

一、组织学生观察认识指南针的基本构造

给每个学生提供一个指南针，指导学生按从外到内的顺序观察，鼓励学生拆开再组装指南针，使学生理解指南针的工作原理。

二、鼓励学生自主探索正确使用指南针的方法

1. 教师演示并讲解指南针的使用方法

把指南针平放，周围不要有磁铁；指针停止摆动时，移动方位盘，将“北”极对准指针红色部分，就可以准确辨认东、南、西、北方向。

2. 学生学习利用指南针判断东、南、西、北方向

在使用指南针判断方向的活动中，学生的兴趣点集中在指南针的指针上。教师适时出示一根缝衣针，提出问题：能不能让缝衣针变成像指南针的指针一样？此问题能较好地满足学生此刻的心理需求。

三、组织开展“怎样让缝衣针变成小磁针”的探究活动

教师为学生提供一根缝衣针与一块磁铁，采用直接演示或观看视频的方法，使学生了解磁化缝衣针的操作步骤。学生自主动手尝试，自制一根小磁针。

第二课时：制作指南针

1. 认识各种各样的指南针

教师呈现多种样式指南针的图片和实物，有普通指南针、防水指南针、夜光指南针、手机上的指南针等，引起学生对指南针进一步研究的兴趣。

2. 提供材料，组织学生设计、制作指南针

教师出示塑料盒、细线、泡沫塑料、水等材料，学生小组讨论选择其中哪些材料可以制作出一个指南针。

教师在组织交流设计方案时，有意识地引导学生形成三个共识：一是要选择合适的材料，二是磁针能自由转动，三是磁针能平衡。对学生提出的美观、防风、防震等要求，教师应给予肯定和鼓励，培养学生思维的深刻性、灵活性、批判性和独创性品质。

学生完成设计图，自主选择合适的材料，两人一组进行制作。制作过程中，可以一边制作、一边修改设计，如调整细线的长短、平衡的位置、泡沫塑料块的大小、塑料盒中的水量等。这既是在实践制作活动中对方案的完善，更是在实践中对思维的完善。

3. 组织交流活动，展示学生作品

交流活动中，学生展示自制的指南针，介绍制作方法，特别说明在制作过程中遇到的问题及其解决方法。

教师根据各小组制作指南针的方法，引导学生分类：一类是水浮法，另一类是悬吊法。同时，向学生介绍沈括制作指南针的四种方法：水浮法、缕悬法、碗唇旋定法、指甲旋定法，进一步拓宽学生的视野。

第三课时：改进指南针

1. 组织各小组分区域展示作品，学生观看其他小组的作品

每个小组选一个成员介绍本组指南针，小组成员轮流做讲解员。教师要求学生在参观过程中思考怎样评估自制的指南针，并告诉学生要根据评估情况来改进指南针。

2. 组织学生设计评估表，展开评估活动

学生通过交流，形成共识：从设计、功能、材料、合作、兴趣、作品效果等方面评估（如表4所示）。学生对照评估表进行自评，并接受同伴评估，听取同伴提出的改进建议。

表4 “指南针设计制作”评估表

3. 各小组根据评估情况再次改进设计图和作品，展示改进后的效果

第三课时学习活动结束时，教师组织学生分小组回顾活动的全过程，围绕“你们组有什么感想、有什么收获、有什么想和大家分享的经验教训”等方面进行。

【案例评析】

本案例所展现的不仅是对磁铁性质的应用，整个教学过程还引导学生利用提供的材料和工具，通过口述、画图等方式表达自己的设计与想法，并完成任务，从而达成“工程设计与物化”的有关目标。

第一课时，学生通过观察指南针的结构，用“摩擦”的方法自制一根小磁针，为下一节课制作指南针做准备。“自制磁针”是一个微型的融合科学、技术、工程和数学的跨学科活动，涉及材料选择、摩擦方向与次数、检验磁性等科学、技术、工程和数学等方面的因素。第二课时在设计和制作指南针的活动中，需运用跨学科学习方式，体现科学、技术、工程和数学的融合，其中的“科学”体现在学生要理解磁铁有指示南北方向的性质，能运用这一性质设计指南针；“技术”体现在学生设计、制作指针时要考虑如何选择材料，要把握指针自由转动且平稳等技术要点，要有自己独特的想法，能用口述或画图的方式表达自己的设计方案，能听取同伴的意见并及时改进设计；“工程”体现在要整体考虑设计方案、材料成本、制作流程、人员分工等各种因素，形成最佳方案；“数学”体现在设计、选择材料时，要考虑指南针的大小、指针的长短、材料搭配的比例等因素，使指南针更灵敏且不浪费材料。第三课时是改进指南针。学生在第一次设计、制作指南针时，会出现一些问题，如磁针磁性不强、不能自由转动、悬挂后不平衡等。因此，在第三课时，教师帮助学生建立评估的要点：从“工程”角度进行较为全面的考虑，如设计、功能、材料、合作、效果等。学生结合评估要点再次改进指南针，利用改进的指南针辨认校园建筑的方向。在此过程中，学生进一步融合科学、技术、工程和数学等方面的因素，真正实现跨学科学习。更重要的是，学生在讨论评估标准时，其思维的深刻性、灵活性、批判性和独创性等品质在第二课时的基础上继续有提升，发展了分析、评估、创造等高阶思维。

案例5 小车的运动

【核心概念】

3. 物质的运动与相互作用

【学习内容与要求】

3.1 力是改变物体运动状态的原因

5～6年级：②举例说明给物体施加力可以改变物体运动的快慢，也可以使物体开始或停止运动。

【教学目标】

1. 科学观念：通过实践活动，认识到给物体施加力可以改变物体运动的快慢，也可以使物体开始或停止运动。

2. 科学思维：通过分析获得的数据，归纳概括拉力大小与小车运动快慢的关系。

3. 探究实践：设计控制变量的实验方案，互相交流改进方案，自主实施方案。

4. 态度责任：对小车运动快慢与拉力大小之间的因果关系表现出兴趣；能以数据为依据作出独立判断，面对有说服力的证据，愿意调整自己的想法。

【教学思路】

本案例的设计旨在使学生通过探究，初步理解物体运动与力之间的关系。5～6年级学生已经掌握了一些实验方法，具备了一定的操作能力，对于力和物体运动之间的关系也具备了一些初步知识。基于此，本案例教学可组织学生围绕问题自行设计控制变量的实验方案，教师帮助提供相关实验材料，学生合作展开探究。教学时，首先激发学生的认知冲突，明确探究的问题，接着通过实验搜集证据论证自己的假设，最后获得结论解决问题。在此过程中，发展学生的实验设计能力、归纳概括能力和实证意识。

【教学过程】

【案例评析】

本案例的设计体现了学习的五个原理，即动机激发、认知冲突、自主建构、自我监控和应用迁移。首先，通过创设有关运动和力现象的情境，激发学生的学习动机，提出探究问题。其次，制造矛盾冲突，引发学生的质疑与分析，进而设计实验进行科学探究。最后，通过细致操作、收集数据、识别可靠数据等，自主建构运动与力之间关系的科学概念。

尤其是在数据分析过程中，学生通过反思自己在实验操作过程中存在的问题：操作是否合理、合作是否有效、数据是否有误差等，发展论证意识和批判精神。

在拓展应用部分，着眼于知识的迁移，组织学生完成挑战性任务：让小车在规定时间内跑完一定的距离。这对提高学生的问题解决能力会有帮助，同时也能激发学生的学习积极性。这个任务还可以转化为一个探究项目研究，充分培养学生的问题解决能力。

案例6 设计制作一座桥

【核心概念】

13. 工程设计与物化

【学习内容与要求】

13.2 工程的关键是设计

5～6年级：②初步认识设计方案中各影响因素间的关系。③基于有说服力的论证，认同或质疑某些设计方案，并初步判断其可行性和合理性。

13.3 工程是设计方案物化的结果

5～6年级：④利用工具制作简单的实物模型，根据实际反馈结果进行改进并展示。

【教学目标】

1. 科学观念：初步认识到设计方案受多个因素的影响，需要对设计方案进行可行性和合理性分析；认识到制作模型是历经评估验收、发现不足并进行反复改进的过程。

2. 科学思维：分析、比较提供的材料和工具，基于“结构与功能”等科学概念，通过发散思维，提出多种结构模型并交流。

3. 探究实践：初步掌握工程实践的过程，具备初步使用工具、制作实物模型的能力。

4. 态度责任：体会展示设计作品的喜悦感和成就感，形成尊重他人、认真倾听、敢于发表意见的品质。

【教学思路】

学生对桥梁并不陌生，但对桥梁的建造并不熟悉。本案例让学生在规定时间内，利用身边的小木棒、棉线、橡皮筋等材料，模拟建造一座桥梁，为学生提供想象和创造的空间。要求桥的跨度不少于30 cm，宽度不少于10 cm，能承载1 000 g的钩码。学生在模拟建造的过程中，会亲身经历设计、制作、修正和交流评价等过程，发展创新思维和实践能力。

【教学过程】

（一）创设情境，提出任务

1. 播放视频：展示洪水冲垮桥梁，影响人们的出行等视频。

2. 提出任务：激发学生设计建造一座桥梁的欲望，思考桥梁的基本功能和建造条件：坚固、安全，节约成本、少用材料。

设计意图：创设情境，激发学生的兴趣，提倡学生在真实情境中解决实际问题。

（二）分析资料，设计草图

1. 出示课件：展示学生课前收集的梁式桥、斜拉桥、拱桥、悬索桥的图片和资料。请学生说说这些桥对自己的启发。

2. 明确建桥整体要求。

（1）根据关键点受力结构的特点，桥梁可分为梁式桥、斜拉桥、拱桥、悬索桥四种。通过比较分析，选择其中一种结构。

（2）根据所选桥梁的类型，明确桥墩、桥面、索塔、主梁、斜拉索的受力要求等。

（3）明确桥的材料、结构、安全等方面的要求。

3. 分析建桥材料。长短、粗细不同的小木棒30根，棉线20根，橡皮筋20根，直尺1把，剪刀1把。请学生利用材料进行设计。

4. 出示课件：提出设计要求，按要求进行设计。

（1）坚固、安全、简单、实用。

（2）跨度不少于30 cm，宽度不少于10 cm，能承受1 000 g重物（或20个钩码）。

（3）小组内每个学生自己先设计一种桥，画出草图。

（4）经讨论选出组内最优秀的设计图。

5. 学生分组设计桥梁草图，教师巡视指导。

6. 展示学生设计的桥并点评。

7. 小组修改完善。

设计意图：根据课程标准的要求，工程设计要定义和界定问题，明确满足的标准和受到的约束条件，形成多种可能方案。设计桥梁草图，是为了体现课程标准关于“成本预算”和“画设计图”等方面的要求。

（三）小组合作，制作桥梁

1. 完成设计后，阅读制作要求，准备材料。

2. 教师出示课件：提出制作过程要求。

（1）组长将组内同学进行分工，每人至少承担一项任务。

（2）根据设计图选择合适的材料，进行制作。注意：棉线打活结，便于调整。

（3）制作时一定要注意安全。

（4）遇到困难，组员一起商量想办法解决。

3. 学生分组制作桥模型，教师巡视指导。

设计意图：在小学科学课堂教学中，分组实验和分组制作常常会出现课堂组织比较混乱的情况，因此，组内分工及实验器材或制作材料管理要有章法，尤其是明确材料管理员非常重要。

（四）测试作品，展示评价

1. 根据自评要求，进行小组自评。

（1）造的是什么桥？说说设计理念。

（2）制作过程中是否遇到了困难？是怎么解决的？

（3）测试一下是否能承受1 000 g的重物（或20个钩码）。

2. 各小组展示、互评。从材料、结构、技术、工程四个方面对制作的桥进行评价。

3. 根据自评和互评，各小组对自己的设计与制作进行优化调整。

设计意图：在“工程设计与物化”的教学中，重点是设计、优化和物化的过程，教师要引导学生在解决问题的过程中感受处理工程问题的规范性以及优化的必要性。这一教学环节包括自评、展示、互评、优化调整四个方面，特点是程序性强且科学规范。

（五）课堂总结，适当延伸

1. 修建桥梁的最重要目标就是坚固、实用，能为生活提供方便，其次才是建设成本和美观。表扬各小组积极思考、团结合作，出色地设计并制作了桥的模型。

2. 个别在课堂上没有完成修改的小组，课后可以继续修改，教师可以提供适当的帮助。

3. 课后查找资料，选一座长江或黄河上自己最喜欢的桥，并画出草图。

设计意图：肯定学生在本节课模型制作中所表现出来的科学品质，同时做到教学情境上的首尾呼应。

【案例评析】

如何在技术与工程的教学中培养学生的核心素养，本案例做了很好的探索。

桥是生活中常见的建筑物，学生看过也画过，但要制作一座跨度不少于30 cm、宽度不少于10 cm，并能承载1 000 g重物的模型桥，对他们来说是个挑战。

在桥的设计与制作环节，教师让学生根据课前查找的资料和图片，启发自己的想象和创意，认真绘制设计图并讨论选出优秀设计方案；在制作桥模型时，教师让每个小组内进行明确分工，再根据本小组的设计方案领取材料，进行捆扎、黏合、测量。在展示评价环节，教师给学生提出自评要求，让学生就自己小组的设计理念做精彩介绍，并对制作过程中遇到的困难及解决方法进行阐述，还让他们从材料、结构、技术、工程四个方面对各小组制作的桥模型进行互评，然后对设计与制作进行优化。整个活动过程十分完整。

本案例由易到难、由浅入深地把工程实践的教育融入本节课的教学中，引领学生像工程师那样经历了创意设计、搭建模型、展示评价模型的过程，提升了学生的各项综合能力和素养。

案例7 北斗七星

【核心概念】

9. 宇宙中的地球

【学习内容与要求】

9.5 地球所处的宇宙环境

5～6年级：⑥知道大熊座、猎户座等星座，了解划分星座的意义。

【教学目标】

1. 科学观念：知道北斗七星的勺子形状是从地球上看到的视觉图像，在宇宙中这七颗星并不在一个平面上，距离地球有远有近。

2. 科学思维：能用建模思想，通过比较二维和三维空间中的星座图像，认识宇宙中恒星之间的位置关系。

3. 探究实践：能用模型表达对北斗七星的认识，并依据相关资料对模型作出合理解释，进行基于依据的修正。

4. 态度责任：通过制作北斗七星模型的活动，培养观测星空的兴趣，增强合作意识。

【教学思路】

学生已经初步了解了太阳系中的天体运动，以及八颗行星的位置关系，当他们抬头仰望星空时，会怎样看待太阳系与宇宙之间的关系？

本案例利用学生已有的知识和经验，观察、描述北斗七星在星空中呈现出来的位置关系；通过观察模型和分析资料，让学生对比在地球上观察到的北斗七星图像与宇宙空间中这七颗恒星的实际位置，感受它们的空间位置关系，训练空间思维。

【教学过程】

1. 获取学生前概念

教学活动开始，教师让学生在白纸上画出北斗七星。此时，尽管学生画的七颗恒星的位置还不太准确，但基本上能将日常观察到的北斗七星的勺子形状表现出来。

在交流中，学生会利用勺子形状来解释“北斗七星”的名称。同时，教师介绍北斗七星与大熊星座的关系，帮助学生了解“星座”的概念。

设计意图：从画北斗七星的二维图像引入，了解学生的前概念，为后续帮助学生认识星座奠定基础。

2. 初次建立北斗七星的模型

教师为每个小组准备一个模型——直立在铁架台上的7根长杆，每根杆的长度一样，顶端套有可以上下移动的泡沫球，每个泡沫球代表一颗恒星。请学生摆出北斗七星在星空中的平面图形。

各个小组完成任务后，教师并不急于进行评价，而是让学生认真观察、比较每组搭建的模型，找出它们的异同之处。

学生会发现，站在假定的地球位置看7个泡沫球，都呈现勺子形状；但在4个小组中有3个小组将7根杆摆成一排，剩下一个小组的7根杆是前后错开的。

与众不同的摆法启发了学生：“这样摆是有道理的，我认为宇宙中的星星就应该是这样的，它们与地球的距离有远有近。”

这样，学生的认知冲突就形成了。

设计意图：从二维到三维空间的图形转化，需要学生通过建模来建立认识。对模型的论证，使学生有了全新的发现，此时的认知冲突将直接引发学生对宇宙空间的再认识；同时，基于论证的需要，学生对各种有效信息的需求也开始增加。

3. 利用模型解决认知冲突

为了解决之前的问题，学生开始寻求更多的信息，教师择机提供一幅北斗七星的图片。学生带着问题再看图片，发现地球上看到的七颗星有明有暗：“亮的距离地球近，暗的距离地球远。”他们提出了一个符合常理的猜想。

依据亮度判断远近的想法帮助学生修改了模型。新的问题慢慢浮现出来：“亮度差不多的那几颗星星，谁远谁近呢？”每个小组不同的摆法告诉学生，依据亮度判断远近存在不合理的地方。

此时学生的探究已经失去足够的证据支撑，但是，学生对地球与北斗七星之间的位置关系逐渐明朗起来。一份七颗星与地球距离的数据资料，为学生的探究提供了帮助。有了数据的支持，第三次模型的调整开始了。

“这是什么呀？乱七八糟的。”

“这哪里还是勺子形状？”

“看起来乱，是因为没有站在地球的位置来看北斗七星。”

“我们站在宇宙中的其他位置，因为观察角度的原因，当然就看不出来勺子形状了。”

学生的讨论是非常有意义的，而此时正是巩固认识的好机会。教师让学生在北斗七星周围的“宇宙空间”中随意走动，并随时驻足观察这七颗星构成的图像。

“我已经走出太阳系啦，这边看像是W形。”

“我在七颗星之间，我只能看到前面三颗星，另外的四颗星在我背后。”

“躺在地上看也行！”

听到学生的议论教师很高兴，因为此时学生的头脑中，地球和北斗七星已经同处于浩瀚的宇宙中了……

设计意图：在模型论证过程中，学生始终在追求观察到的事实与自我“理论”之间的平衡，一次次论证的推进也促进更多信息的收集和使用。

【案例评析】

1. 学生有机会构建自己的“宇宙观”

人们往往用“无穷无尽”来建立对宇宙的认识。时间上的“无限”在小学阶段难以探索，而空间上的“无限”构成了小学阶段认识宇宙的基础。

在本案例中，设计者帮助学生认识“无限的空间”的过程比较巧妙。太阳系是人类已经探测到的宇宙中很小的一部分。太阳系的“小”无法用太阳系本身来说明，需要用更大尺度的星系和宇宙空间的“大”来映衬出太阳系的“小”。案例中，北斗七星在宇宙中的空间位置和距离充分表达出学生所能理解的宇宙的“大”，这比单一地描述太阳系的大小更形象。

课程标准指出：地球是太阳系中的一颗行星。一方面是指地球与太阳系的关系，另一方面也呈现出一幅宇宙无限而地球渺小的图景。学生习惯站在地球上观察，建立星空的平面图像，这种初始想法在这个活动中被打破，大场景的教具使用，使得学生有机会从宇宙中的不同位置去观察北斗七星，比较在地球上观察与在宇宙中的其他空间位置观察的不同。在这一过程中，学生既能认识到地球是太阳系中的一颗行星，又能进一步认识到太阳是宇宙中无数颗恒星中的一员。

在这个活动中，学生不只建立了“太阳系是人类已经探测到的宇宙中很小的一部分，地球是太阳系中的一颗行星”这个概念，更有价值的是，他们开始尝试从无限空间的角度审视宇宙，开始构建自己的“宇宙观”。

2. 清晰地应用空间模型的教学形态

空间模型是指根据空间信息建立的模型或具有空间分布意义的模型。本案例中，教师运用直观形象的实物模型（空间模型），暴露学生的初始想法，引发认知冲突，延伸学生的空间感知，并与相关北斗七星的空间位置信息建立联系。然后，让学生经历不断修正空间模型的过程，丰富他们的空间感受，帮助学生突破时空的限制，类化为生动、具体的星座的空间形态，促进学生概念的转变。

案例8 制作新型液体密度测量工具

【核心概念】

1. 物质的结构与性质

3. 物质的运动与相互作用

13. 工程设计与物化

【学习内容与要求】

1.1 物质具有一定的特性与功能

7～9年级：②理解密度所反映的物质属性，会测量固体和液体的密度。

3.1 力是改变物体运动状态的原因

7～9年级：④会测量力的大小；⑩通过实验认识阿基米德原理和浮沉条件，并解释生产生活中的有关现象。

13.1 工程需要定义和界定

13.2 工程的关键是设计

13.3 工程是设计方案物化的结果

【教学目标】

1. 科学观念：（1）基于密度、力、阿基米德原理和浮沉条件等不同的科学原理，提出不同的“制作新型液体密度测量工具”的工程问题及验收标准。（2）认识创新是建立在已掌握知识和技术基础之上的原理应用、设计、物化与改进。

2. 科学思维：（1）分析理解零刻度、量程、最小刻度值等测量工具的基本要素，概括制作测量工具的一般步骤和方法。（2）根据实践，验证工具刻度的均匀性，阐述自己的判断依据，并尝试用数学推导予以证明。（3）利用类比迁移、逆向思维，进一步设计能测量固体密度的工具。（4）比较、分析新型液体密度测量工具的优缺点，选择并优化设计方案。

3. 探究实践：（1）经历明确问题、设计方案、实施计划等过程，小组合作完成工具的制作。（2）能从实际需求、可行性等方面考虑，选择合适的材料进行优化制作，提高工具的准确性和稳定性。（3）依据实际反馈结果，对工具进行迭代改进，并交流探究过程和结果。

4. 态度责任：（1）乐于探索工具制作过程，善于小组合作，共同解决科学、技术与工程问题，初步形成质疑和创新的品格。（2）基于证据，辩证地看待实践与理论的差异并乐于改进实验，修正偏差。

【教学思路】

本项目研究可贯穿整个初中阶段，即根据学生所学相关科学原理的先后，分别运用不同的原理不断研究和制作密度测量工具。

（1）7年级学生可以利用等体积不同密度的液体所受重力不同，进行工具设计（如图14所示）。由于学生刚接触此类学习，故需在教师引导下，总结提炼制作测量工具的一般步骤及方法，包括设计原理、选材、定标点、分刻度、检验等；同时制订具体的实施方案与计划，包括时间、实施分工等具体安排，并根据限定材料开展项目研究。

（2）8年级学生可以利用同一金属块浸没在不同密度液体中所受浮力不同，进行工具设计（如图15所示）。由于学生已经掌握此种项目式学习要点，故可以鼓励学生进行多种开放式设计，不断创新，同时培养学生的自主管理能力。

（3）9年级学生可在7～8年级开展项目研究的基础上，使设计更加开放，更加创新。例如，可利用杠杆平衡条件、重力相关知识进行设计（如图16所示），或结合浮力相关知识进行设计（如图17和图18所示）。此时，应要求学生进行多种开放式设计，并自主管理与协同合作完成项目研究。

〔图示文字转录〕图下方居中标注“图14”。

• 一台背板画有刻度尺的弹簧测力计，下端挂钩通过细线悬挂一个盛有液体的圆台形容器，图中无其他文字标注。

〔图示文字转录〕图下方居中标注“图15”。

• 一台背板画有刻度尺的弹簧测力计，下端挂钩通过细线悬挂一个圆柱形金属块，图中无其他文字标注。

〔图示文字转录〕A　O　B（图下方居中标注“图16”）

• 一根带刻度的横梁，中部经竖直支架固定在底座上，支点标为O；横梁左侧A点处用细线悬挂一个容器（图中为空心轮廓，未画液面），右侧B点处悬挂一个深色方块。

〔图示文字转录〕O　A　B（图下方居中标注“图17”）

• 一根带刻度的横梁，左端O为固定支点（三脚架支撑）；横梁中部A点的细线向下伸入置于地面的烧杯，悬挂的是浸在杯中液体里的深色方块；右端B处经弹簧与上方固定支架相连。

〔图示文字转录〕m₁　m₂（图下方居中标注“图18”）

• 一根带刻度的横梁，中部经竖直支架固定在底座上；横梁左端的细线向下伸入烧杯，末端连着浸在杯中液体里的不规则形状物体（烧杯本身未被吊起），标注为m₁；右端悬挂一个深色方块，标注为m₂。

【教学过程】

这是一个系列项目研究。教学中，教师扮演指导者的角色，让学生经历项目研究的一般过程。

1. 确定主题。要从真实情境出发，分析测量液体密度传统方法的不足，确定能解决实际问题的主题。

2. 制订方案。从所用科学原理和作为测量工具的标准角度制订研究方案。

3. 实施制作。根据设计方案，选择合适材料制作工具。利用常见液体完成定标点、分刻度，然后进行可靠性测试，收集整理数据，运用曲线、图表等多种方法进行归纳总结。

4. 展示作品。项目作品展示，包括工具的设计原理、制作流程和要点、使用方法、遇到的困难和采取的措施、工具的优缺点和改进建议等。各小组可以采用不同的展示方式，如项目报告、演示、演讲等。

5. 项目评价。学生展示项目作品后，师生共同作出评价。评价的内容包括项目管理、设计可行性和普适性、困难处理、成果等。

以7年级为例，具体教学过程如下。

【案例评析】

本案例展示的是一次比较综合的项目式探究实践。

在内容上，涉及测量工具的制作过程、设计原理、受力分析、工具的设计和物化、弹簧测力计或杠杆的使用、函数关系和刻度疏密、数据分析和处理、归纳总结、交流合作等方面。在设计中考虑了利用简单、易获取的材料，设计制作测量工具，预估工具的使用范围，考虑操作的便捷性、测量的精度；在制作中对已学测量工具进行分析，提出制作需要考虑的方面，并讨论确定制作的一般步骤；通过验收标准，提出提高工具精度的合理方案，平衡量程和最小刻度值的关系，扩大工具使用范围，进行优化改进。

本案例仅以使用弹簧测量等体积液体的密度为例，呈现了如何基于科学原理，用计算思维等引导学生制作测量工具的工程实践过程与方法。同样的教学方法，还能应用到很多测量仪器的设计和仪表改装上。例如，利用等体积的铝块浸没在不同液体中测量液体密度，利用杠杆平衡条件测量液体或固体密度，将电压表和电流表改装成压力计、温度计等。此类项目研究涉及多学科和跨学科的知识，融合了分析与综合、归纳与演绎等方法，可以贯穿7～9年级的教学，除了巩固知识外，还能培养学生的创造性和批判性思维。

案例9 绿色开花植物的营养器官——叶

【核心概念】

5. 生命系统的构成层次

【学习内容与要求】

5.4　生物体具有一定的结构层次

7～9年级：①辨认和观察绿色开花植物叶的结构，说出其功能。

【教学目标】

1. 科学观念：通过了解叶的形态，知道叶片的基本结构和各部分的主要功能，初步形成结构和功能相适应的科学观念。

2. 科学思维：通过比较不同植物的叶的结构，能归纳叶的一般结构；能基于实验得出的证据，佐证叶的结构与光合作用相适应，并能解释相关科学现象。

3. 探究实践：能运用多种观察工具（如放大镜、显微镜等），辨认和观察绿色开花植物叶的形态结构。

4. 态度责任：在自学、观察、交流等活动中，能积极参与互动，乐于与他人合作交流，共同解决科学问题，提高自主学习和合作学习的能力。

【教学思路】

本案例内容安排在介绍绿色植物的营养器官根、茎之后，使学生对植物体的营养器官有一个完整的认识，并为后面学习植物体的稳态与调节等内容打下基础。

在教学中，教师为学生提供多种实物叶片、装片、自制教具和实验器材，设计系列探究实践活动及问题链，引导学生从远到近、由表及里地充分观察和比较，并能从感性认识上升到理性思考，进而能从结构和功能相适应的角度来认识植物的叶。由于叶片的内部结构比较微观和抽象，因此教学中设计学生用显微镜和教师用数码显微镜进行同屏再现，为学生搭建认知和思维的脚手架。

【教学过程】

【案例评析】

本案例以“远看叶—走近叶—走入叶”为设计思路，通过精心设计的系列问题与探究实践活动，让学生经历从远到近、由表及里的观察和比较，经历从简单到复杂的问题解决过程，激发学生的学习动机和探究欲望，促进学生核心素养的全面发展。

由于叶片的内部结构比较微观和抽象，教师自制教具演示仿真实验，同时提供学生与教师显微观察的同屏再现，为学生搭建了很好的认知与思维的脚手架。此外，本案例中设计了大量有针对性的问题，引导学生进行自学、观察、交流，积极开展师生、生生间的讨论与交流，并对所学知识和方法进行及时总结、反思和迁移，提高了学生自主学习和合作学习的能力。

案例10 长期低头看手机的危害

【核心概念】

3. 物质的运动与相互作用

5. 生命系统的构成层次

13. 工程设计与物化

涉及的跨学科概念，包括结构与功能、系统与模型、稳定与变化。

【学习内容与要求】

本项目是一次比较综合的探究实践，涉及的内容涵盖7～9年级技术与工程领域的全部学业要求，主要包括：

1. 建构人体系统颈部模型。查询资料，了解头部和颈椎关节的结构特点，讨论建构简化模型的可能形式。

2. 定义一个简单实际工程问题，包括验收标准与约束条件，并可使用模型建构和评估；设计制作的装置能模拟头部和颈椎的运动，用橡皮筋或弹簧模拟肌肉；验收标准是通过模型可以获得不同低头角度对肌肉力的影响关系。

3. 优化设计方案。预估模型低头角度与肌肉力的关系，要考虑装置能方便测量角度与力的大小。

4. 制作实物模型，尝试利用科学原理指导制作过程，根据实际反馈结果，对模型进行科学的改进；利用橡皮筋或弹簧代替肌肉时，要考虑其粗细、柔软程度以及连接位置的影响，尽量让装置能反映实际的现象或效果。

5. 会用弹簧测力计测量力的大小。探究活动中要用弹簧测力计来测量模型颈部的受力。

6. 了解跨学科（科学、技术、工程、数学等）解决实际问题的方法，并尝试解决实际问题。低头看手机问题涉及人体肌肉与颈椎的结构、物体的运动和受力、模型的设计和物化、数据的测量与处理等方面的知识。

【教学目标】

1. 科学观念：（1）能定义一个简单的实际工程问题，基于所学科学原理提出多种设计方案，能对设计方案进行模拟和预测，选择并优化设计方案。考虑头部、颈部的生理特点，提出简化模型的可能方案，再从技术与工程的角度进行设计并制作出简化的模型，能大致预测模型的结果。（2）可以利用简化的模型来说明或解释比较复杂的现象。通过简化模型获得颈部受力与低头角度的关系，注意简化模型要能反映实际问题的特点，如头部正常直立时，颈部肌肉基本不受力，靠脊柱支撑头部重量。

2. 科学思维：（1）针对真实情境中的简单问题，能基于事实与证据，利用分析、比较等思维方法建构模型。能运用简单模型测出颈部受力与低头角度的相关数据，并对数据进行处理，进而作出合理解释。（2）掌握比较、类比、归纳、演绎等思维方法；基于证据与逻辑，得出结论，阐述自己观点的合理性。通过模型测试归纳出规律，进而解释低头看手机的危害。设计出有一定新颖性和价值的创意模型，通过简化的模型解决问题。

3. 探究实践：（1）具有在真实情境中提出探究问题和制订探究计划的能力。能制订探究颈部受力与低头角度关系的计划。（2）具有利用所学知识和方法获取信息、处理信息并得出结论的能力。要查阅资料理解人体系统的结构和特点，运用测量工具获得数据并进行整理，得出有说服力的结论。（3）具有交流探究过程和结果，以及评价、反思、改进的能力。在测试时对可能出现的问题要进行反思，改进模型或测量方法。（4）具有一定的构思、设计、操作、实现、验证与优化的能力。能从多学科、跨学科的角度设计制作简单模型，能从需求出发，经历构思、设计、操作、实现等过程，获得模型。

4. 态度责任：（1）乐于思考现象发生的原因和规律；乐于合作与交流，善于通过小组合作，共同解决科学、技术与工程问题；能感受到对创新的乐趣，初步形成质疑和创新的品格。（2）在尊重证据的前提下，坚持正确的观点；当观察、实验结果不一致时，不急于下结论，而是分析原因，再次观察、实验，以事实为依据作出判断。（3）较全面地看待科学技术对人类正反两方面的影响，珍爱生命。

【教学思路】

在项目研究中，教师扮演指导者的角色，在学生遇到问题时为其提供思路及方向。本案例从下面几个方面考虑教学思路。

1. 确定主题。从真实情境出发，解决实际问题，是项目式学习的重要特点。对于本案例的问题，可以先让学生自己进行体验和感受，提出猜测。这一环节是探究的开始。

2. 制订方案。把学生分组，要求以组为单位自行讨论组内成员的分工。让学生查阅资料，了解头部、颈椎的骨骼和肌肉的结构、尺寸和受力情况，汇报收集到的信息并进行整合，制订具体的实施方案与计划（包括时间、分工等具体安排）。这一环节是收集整理资料，同时要让学生学会自主管理，协同合作完成任务。在这一过程中要以学生为中心，充分发挥分工协作的作用，培养学生处理复杂问题的能力。

3. 实施项目设计。讨论如何用简化的模型模拟复杂的头部、颈椎、肌肉等系统，模型既要简单又要能反映实际情况，同时考虑如何测量所关心的参数。这一环节属于技术与工程领域中的设计环节。

4. 形成作品。加工制作简化模型，然后利用简化模型进行测试，收集整理数据，采用曲线、图表等多种方式进行归纳总结。这一环节属于技术与工程领域中的物化环节。要让学生学会自我反思，面对困难和挫折，引导学生善于反思，找出错误的原因进而解决问题。

5. 展示作品。展示分析问题的过程、遇到的问题、解决问题的方法、实现的作品等，通过实物模型分析长时间低头看手机对人体健康的影响。各小组可以采用不同的展示方式，如项目报告、演示、演讲等。进行展示是项目研究的重要特色，也是学生全面成长的重要环节。

6. 项目评价。学生展示项目作品后，师生共同作出评价。评价的内容包括信息收集、项目管理、困难处理、成果等。

【教学过程】

1. 提出问题。教学可以从调查平时看手机的时间、看手机的姿势开始，引出长期低头看手机的危害问题。让学生自己体验头部直立和低头的差别，猜测肌肉受力与低头角度的关系。

2. 资料调研。查阅资料，了解头部、颈椎的骨骼和肌肉的结构与生理特点，以及肌肉、关节疲劳和老化的相关知识。

3. 提出假设。肌肉和关节受力随着低头角度变大而增加，容易引起疲劳和老化。

4. 制作。为了验证假设，如何把头部和颈部简化成适当的模型？如何表示肌肉力？如何测量肌肉力？各小组讨论模型的细节，画出简要示意图。讨论各自模型方案的优缺点，形成优化方案，加工制作并调试（注：图19是一种可能的简化模型方案，把颈椎简化为一个转轴，用弹簧或橡皮筋表示肌肉）。

5. 实验验证。测试模型在不同低头角度时弹簧或橡皮筋中力的大小（如图20所示）；判断测试结果是否合理有效，是否要调整模型或测量方法，如弹簧是否太硬或太软、测量是否方便等。

6. 数据分析整理。多次测试，收集数据，用图表或曲线进行表达，形成结论。判断结论与假设是否相符，如果不相符，可能要对模型进行修改，甚至对假设进行修改并重新开始。

7. 发布交流。各小组可以采用不同的方式进行交流，如项目报

告、宣传海报、演示、演讲等。教师和其他学生可以点评各小组装置及操作过程的特点、模型是否反映了实际情况、得出的结论是否有说服力、装置是否还有改进之处等。

【案例评析】

项目研究是以学生为中心，以问题为导向，通过创设真实情境，引导学生以小组合作的方式解决问题，最终完成项目的一种学习方式。在科学课程的学习中，引入项目研究，有利于丰富教师的教学方法和学生的学习方式，有利于培养学生学以致用的能力，也有利于提高学生的实践能力和创新能力。

人们普遍认为长期低头看手机对身体健康有危害，但是如何获得有说服力的证据呢？本案例通过项目研究的方式，以多学科和跨学科知识为背景，利用技术与工程的方法设计制作出符合实际特点的简化模型，再进行相关探究，用证据来说明问题。

本案例还提供了项目研究的一般流程，可供教师在实际教学中借鉴。在实际教学中，开始的问题可由教师提出，并组织学生进行体验和讨论，进而引导学生提炼出科学问题；后面的设计、制作、测试环节，应以学生为中心，教师给予适当指导。

本案例既是项目研究案例，也是批判性思维和计算思维的很好案例，融合了分析与综合、归纳与演绎等方法，提供了处理实际问题的一般思路和流程，对学生处理未知问题具有引导和启发作用。