资源简介

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基本信息
学科 小学科学 版本 青岛版·五四制
年级 五年级上册
单元名称 第5单元《材料的性能》
单元主题 材料工程师训练营——解密性能奥秘，智造未来生活
课时安排 3课时
一、单元主题
材料工程师训练营——解密性能奥秘，智造未来生活
二、单元大情景
“未来材料实验室”挑战赛
学生化身“材料工程师”，通过三关任务：
1.漂浮挑战赛：设计水上救援装置（对应《材料的漂浮能力》）
2.导热擂台赛：优化厨具材料（对应《材料的导热性》）
3.保温保卫战：研发节能保温杯（对应《保温技术》）
最终成果：举办“材料科技博览会”，展示创新设计。
三、课程标准分析
核心概念 1. 物质的结构与性质
学习内容 1.1 物质具有一定的特性与功能
学段目标 （5-6年级） ①描述材料的导热性、漂浮性等特性；
②设计实验验证材料性能；
③运用材料特性解决实际问题。
四、单元教材分析
本单元包括《材料的漂浮能力》《材料的导热性》《保温技术》这3课。
（一）第15课《材料的漂浮能力》
1.核心内容：通过实验探究不同材料在水中的漂浮能力（如泡沫板、木块、金属片），引导学生理解材料密度与漂浮的关系。
2.关键活动：
（1）设计对比实验验证材料密度对漂浮的影响（如相同体积下比较质量）。
（2）探究改变材料形状对漂浮能力的影响（如橡皮泥捏成船形）。
（3）联系生活实例（救生圈、船舶设计），理解漂浮材料的应用价值。
（二）第16课《材料的导热性》
1.核心内容：研究不同材料的导热性能（金属、塑料、木材），区分热的良导体与不良导体。
2.关键活动：
（1）实验对比不同材料的导热速度（如金属棒与木棒同时加热）。
（2）分析导热性在生活中的应用（锅身用金属导热快，锅柄用塑料隔热）。
（3）探究影响导热性的因素（如材料厚度、结构）。
（三）第17课《保温技术》
1.核心内容：基于导热性知识，探究保温原理（减少热传递）及保温材料的选择（如泡沫、棉絮）。
2.关键活动：
（1）设计保温实验（对比包棉布与未包棉布的水杯温度变化）。
（2）分析保温瓶的多层结构（真空层阻断热对流，镀银层减少热辐射）。
（3）制作简易保温装置（如保温杯模型），应用导热性知识解决实际问题。
三课之间逻辑关系
1.递进式知识链：
（1）基础认知（《漂浮能力》）：建立材料密度与漂浮性的关系。
（2）性能深化（《导热性》）：揭示材料导热规律，为保温技术奠基。
（3）综合应用（《保温技术》）：利用导热性原理设计解决方案，体现“性能→应用”的工程思维。
2.能力培养主线：
（1）观察验证（漂浮实验）→ 对比分析（导热实验）→ 创新设计（保温模型）。
（2）贯穿“控制变量法”的科学探究方法（如对比相同体积不同材料的漂浮能力）。
综合三课内容，通过本单元学习，学生将：
1.掌握材料性能的科学本质（密度、导热性），理解“结构决定功能”的跨学科概念；
2.经历“实验探究→数据分析→方案设计”的完整科学实践过程；
3.培养工程思维（如保温技术设计），强化“科技改善生活”的责任意识。
五、教学目标
科学观念 理解密度、导热性与材料功能的关系
科学思维 通过对比实验归纳性能规律（如“金属导热更快”）
探究实践 设计保温杯模型并测试效果
态度责任 树立环保材料应用意识
六、学情分析
1.年龄特点：五年级学生具象思维为主，对动手实验兴趣浓厚；
2.认知基础：已知“木头能浮水”“金属传热快”，但缺乏系统探究；
3.学习难点：理解“密度”抽象概念；控制实验变量（如保温杯测试的水温统一）。
七、活动设置
课时 活动主题 活动目标 达成方式
第1课 漂浮实验室 验证密度与漂浮关系 数学：测量同体积材料质量，计算密度；
工程：用橡皮泥设计“承重船”
第2课 导热擂台赛 对比金属/塑料导热速度 实验：蜡片熔化计时赛；
美术：绘制“材料导热排行榜”
第3课 保温工程师 设计多层保温结构 制作“棉布+铝箔”保温杯；
语文：撰写《保温原理说明书》
八、教学方法
1.问题链驱动：
核心问题：为什么救生衣用泡沫而不用铁？→ 引出密度与漂浮性关系
2.工程迭代法：
保温杯设计经历“草图→原型→测试→优化”四循环
3.可视化实验：
导热实验：蜡片熔化速度直观反映导热差异
九、学习方法
1.合作探究：4人小组分角色（操作员、记录员、汇报员、材料员）
2.类比推理：将“密度”类比“人群拥挤程度”解释沉浮
3.迁移应用：家庭任务：分析炒锅为何“金属锅身+塑料手柄”
十、评价策略
（一）单元总体评价策略
过程性评价 实验记录单、模型设计图 60%
终结性评价 “材料博览会”作品展评 40%
（二）分活动评价表
活动1：漂浮实验室（对应第15课《材料的漂浮能力》）
实验操作 完成1组材料沉浮测试 完成3组对比实验（泡沫/木块/塑料） 设计创新实验（如橡皮泥船形改造）
科学推理 说出“重的下沉，轻的上浮” 用“密度”解释沉浮（如“泡沫密度＜水”） 分析船体空心设计增大排水量的原理
应用创新 列举1种漂浮材料应用（救生衣） 设计简易浮标模型（矿泉水瓶+泡沫） 制作承重200g纸船并优化结构
活动2：导热擂台赛（对应第16课《材料的导热性》）
实验操作 完成1组材料沉浮测试 完成3组对比实验（泡沫/木块/塑料） 设计创新实验（如橡皮泥船形改造）
数据分析 说出“重的下沉，轻的上浮” 用“密度”解释沉浮（如“泡沫密度＜水”） 分析船体空心设计增大排水量的原理
迁移应用 列举1种漂浮材料应用（救生衣） 设计简易浮标模型（矿泉水瓶+泡沫） 制作承重200g纸船并优化结构
活动3：保温工程师（对应第17课《保温技术》）
科学探究 测试单层棉布保温效果 对比棉布/泡沫/铝箔的保温差异 设计三层结构（棉+铝箔+空气层）
工程设计 画出保温杯草图 标注材料功能层（如“铝箔反射热量”） 制作可拆卸原型并测试6小时保温率
创新思维 列举1种保温材料（羽绒） 提出“太阳能保温箱”设想 撰写专利方案（如真空密封技术）
十一、分层作业设计
活动1：漂浮实验室
基础作业 列举3种漂浮材料及用途 ★：1种材料
★★：3种材料+简单用途
★★★：补充密度数据（如泡沫0.2g/cm ）
提升作业 设计“承重200g纸船”草图 ★：基本船型
★★：标注尺寸（如船底面积）
★★★：制作原型并测试承重
拓展作业 研究潜艇沉浮原理报告 ★：简述注排水作用
★★：画原理图+文字说明
★★★：制作简易沉浮模型（注射器模拟）
活动2：导热擂台赛
基础作业 填写材料导热排序表（金属/塑料/木头） ★：正确排序1种
★★：全对+标注“良/不良导体”
★★★：补充导热系数（铜401W/m·K）
提升作业 测试家庭厨具材料导热性 ★：描述1处材料选择（如锅身）
★★：分析2处设计原理（锅身金属+手柄塑料）
★★★：提出改进建议（如加硅胶防滑）
拓展作业 制作“材料导热排行榜”海报 ★：图文介绍3种材料
★★：添加实验照片
★★★：设计互动测温装置（热成像图对比）
活动3：保温工程师
基础作业 绘制保温杯结构图标注2层材料 ★：画出轮廓
★★：标注2层+功能（如“棉布隔热”）
★★★：添加真空层原理说明
提升作业 记录热水在三种杯子中降温数据 ★：记录1小时数据
★★：绘制温度变化折线图
★★★：计算热量损失率
拓展作业 设计“环保外卖保温箱”方案 ★：提出1种材料（如泡沫板）
★★：结构草图+成本估算
★★★：模拟测试报告（-5℃环境保温效果）
21世纪教育网 www.21cnjy.com 精品试卷·第 2 页 （共 2 页）
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