资源简介

2．铁钉生锈
【课标落实】
1.本单元通过一系列动手制作、实验验证、查找资料等活动，落实《课程标准》高年段的课程目标。
科学知识
初步了解常见的物质的变化。
科学探究
能基于所学的知识，从事物的结构、功能、变化及相互关系等角度提出可探究的科学问题。
能基于所学的知识，从事物的结构、功能、变化及相互关系等角度提出有针对性的假设，并能说明假设的依据。
能基于所学的知识，制订比较完整的探究计划，初步具备实验设计的能力和控制变量的意识，并能设计单一变量的实验方案。
能基于所学的知识，通过观察、实验、查阅资料、调查、案例分析等方式获取事物的信息。
能基于所学的知识，运用分析、比较、推理、概括等方法得出科学探究的结论，判断结论与假设是否一致。
能对探究活动进行过程性反思，及时调整，并对探究活动进行总结性评价，完善探究报告。
科学态度
表现出对事物的结构、功能、变化及相互关系进行科学探究的兴趣。
在尊重证据的前提下，坚持正确的观点；当多人观察、实验结果出现不一致时，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。
能大胆质疑，从不同视角提出研究思路，采用新的方法、利用新的材料，完成探究、设计与制作，培养创新精神。
科学、技术、社会与环境
了解人类的好奇和社会的需求是科学技术发展的动力，技术的发展和应
用影响着社会发展。
2.本单元学习内容基于《课程标准》课程内容中“物质科学领域”“技术与工程领域”的高年段要求。
1.5?物体在变化时，构成物体的物质可能改变，也可能不改变。
3.2?空气是由氮气、氧气、二氧化碳等组成的混合物质。
16.2?工程和技术产品改变了人们的生产和生活。
17.2?技术包括人们利用和改造自然的方法、程序和产品。
认识生活中防锈等技术的应用。
【教材分析】
《铁钉生锈》是苏教版科学六年级上册第1单元《物质的变化》的第2课。通过本单元第1课《蜡烛的变化》的学习，学生已经认识了物质变化的种类。本课带领学生具体探究铁钉生锈的条件，进一步理解铁钉生锈产生了新物质，并通过控制变量实验，提升学生科学探究水平。
钢铁生锈是一个普遍现象，据估计，全世界每年生产的钢铁大约有1/4被锈“吃掉”。不仅如此，还会因为设备锈蚀，引起停工停产，产品质量下降，造成巨大的经济损失。因此，研究铁生锈的原因及防锈方法具有重要意义。本课以学生熟悉的铁钉生锈为例，让学生探究铁钉生锈的过程，明白铁钉生锈的原因，进而理解各种防锈方法中蕴含的科学道理。
本课教学内容分四部分。第一部分，首先以铁钉为引子，让学生用眼看手摸的方法，初步认识铁锈在颜色、光滑度、软硬等方面的特征，知道铁锈是红褐色、比较松软、容易脱落的一种物质。其次，引导学生说说在哪里见过生锈的铁制品，从而了解生锈现象广泛存在及生锈与铁制品所处的环境有关。第二部分，研究铁锈和铁的不同。教材提供了用锤子敲、用砂纸磨的方法，让学生进一步发现铁锈与铁的不同，从而确定它们不是同一物质。第三部分，运用实验的方法，帮助学生认识铁生锈的原因。这部分内容由两个活动组成：第一个活动是探究铁生锈的条件，第二个活动是做铁锈生成实验。教材提供了范例，意在引导学生按照科学探究的过程进行，即从提出问题“铁在什么条件下容易生锈？”开始，到作出假设“铁在水里容易生锈”，然后制定实验方案，在观察现象和交流研讨的基础上，得出结论“铁在有水和空气的条件下容易生锈”。这个活动非常重要，它不仅让学生经历完整的科学探究过程，更重要的是落实本单元科学探究能力目标，培养学生分析、综合、评价等高阶思维能力。第四部分，教材提供五幅图片，介绍各种防锈方法及蕴含的科学道理。
【学情分析】
学生经过几年的科学学习，已经认识了大量的诸如水、空气、土壤、动植物等物质变化的经验和认知，但这些对物质变化的认知大多停留在表面。本单元将学生对物质变化的认知进一步引向深入，在对蜡烛变化的研究中，学生已经总体认识了物质变化可以分为两类：一种是不产生新物质的变化，另一种是产生新物质的变化。本课要引导学生对铁钉生锈现象的探究，进一步认识产生新物质的变化。
铁生锈虽然是学生日常生活中的常见现象，但学生对铁锈的认识非常笼统、模糊。课堂上要为学生提供丰富的生锈铁制品，让学生运用多种方法对铁锈和铁进行比较，明确认识铁锈是不同与铁的一种新物质，从而理解铁生锈是产生新物质的变化。
六年级学生已经具备了一些实验设计和探究的能力，在研究铁钉生锈的原因时，要让学生经历完整的“提出问题—作出假设—设计方案—搜集证据—得出结论”的科学探究过程，特别是实验设计过程，要让学生充分交流，积极反思，不断修正完善自己的实验设计，充分体会合作、交流、分享的重要意义。同时，在实验过程中，要引导学生持续观察，认真记录实验现象，积极表达分析结果，从而提升科学探究能力和高阶思维能力，养成尊重事实、尊重证据的科学态度。
联系对生活中防锈方法的观察，分析其中的防锈原理，体会关于物质变化的知识及其在日常生活中的应用，感受科学技术对人类生活的积极作用。
【教学目标】
科学知识：
1．知道铁钉生锈是一种产生新物质的变化。
2．通过实验，知道铁与水和空气接触容易生锈，了解防锈的原理和基本方法。
科学探究：
1．能用多种方法研究比较铁锈与铁的不同。
2．会设计实验探究铁钉生锈的原因，并能够通过实验进行验证。
3．能够持续观察铁钉生锈的过程，认真记录实验现象，表达分析结果，提出防锈建议。
科学态度：
1．在科学探究中，能意识到要用实验证明自己的猜想。
2．在探究铁钉生锈原因的实验方案设计中，愿意与同伴交流、分享，积极反思，不断修正。
科学、技术、社会与环境：
1．认识到铁生锈给人们的生产、生活带来的不利影响。
2．结合生活中常见的防锈实例，寻找其中的原理，并积极思考是否可以进行改进。
【教学重点】
探究铁生锈的原因。
【教学难点】
设计实验并能坚持观察记录。
【教学准备】
教师材料：课件和视频。
学生材料：生锈的铁制品，不生锈的铁制品，放大镜，小锤子，砂纸，检测电路，铁钉，塑料试管，水，食用油，一次性滴管，标签，橡胶手套。
【教学时间】
2课时
【教学过程设计】
第一课时
一、认识生锈现象
1．出示生锈的铁钉
谈话：同学们，今天老师为大家带来了——铁钉，它有什么特别的地方？（生锈了）
你是怎么看出来的？（表面颜色等）
2．你能找出图中生锈的铁制品吗？（表面有斑点）
3．生活中，你还见过哪些铁生锈的现象？（什么？哪里？）
小结：看来，铁生锈是我们生活中的一种常见现象，铁制品生锈的部分叫铁锈。今天我们一起来研究铁生锈的问题。揭题：铁钉生锈。
［设计意图：从学生日常生活中熟悉的生锈铁钉引入，引导学生观察并回忆生活中铁制品生锈的现象，关注铁生锈这一话题。]
二、研究铁锈和铁的不同
1．谈话：刚才我们看到的铁锈和铁是同一种物质吗？
为了更准确地认识，我们可以通过实验来观察比较。
2．出示材料：生锈的铁制品和没有生锈铁制品
为了更好地实验，小组先讨论：可以从哪几方面进行观察比较？可能需要什么工具？
交流观察的方法、工具的使用及要点。
（1）从颜色、光泽、硬度等方面进行比较。
（2）借助小锤子、砂纸、放大镜等工具。
3．活动要求：由易到难，有序操作；小组合作，及时记录。
实验时注意安全，避免皮肤直接和铁锈接触受伤。
小组活动，及时记录发现。
汇报交流。
小结：通过实验，我们发现，铁锈是一种暗红色的疏松物质，容易剥落，它和铁有很多不同。铁锈是一种不同于铁的新物质。我们把铁生锈的变化就叫做产生新物质的变化。
4．铁生锈有什么害处？（易断，强度下降，无法正常工作，甚至变成废品）
说一说，读一读铁生锈危害的小资料。
小结：铁生锈以后就会失去铁的特性，生锈是人们不希望发生的事情。
［设计意图：通过使用多种方法观察比较铁锈和铁的不同特点，使学生了解铁锈和铁不同，铁生锈是一种产生新物质的变化。通过铁锈和铁不同性质的比较，以及生锈危害资料的拓展阅读，使学生意识到生锈会影响铁制品的正常使用，甚至危害人们的生命和财产安全，产生寻找生锈原因的迫切需要。]
三、实验探究生锈的原因
1．谈话：铁怎么会变成铁锈呢？什么条件下，铁容易生锈？
（1）铁生锈可能与空气有关。
（2）铁生锈可能与水有关。
（3）铁生锈可能与空气和水都有关。
2．小组讨论：可以怎样进行实验。
各小组选择相应的条件进行假设，设计方便操作的实验方案。
3．交流实验方案，引导控制有水和无水，有空气和无空气等实验条件。
4．小组组装实验装置。
（1）没有水：将铁钉放在试管中，加入干燥剂。
（2）一半水一半空气：将铁钉放入试管中，加水至铁钉的一半。
（3）浸在水中：将铁钉放入试管中，加水淹没铁钉，再滴入两滴食用油。
5．小结：铁生锈需要一定的时间，我们的假设是否正确要过几天后才能见分晓，接下来的时间里，请同学们每天观察，及时记录变化，下节课我们再来交流。
［设计意图：引导学生联系生活中对铁生锈环境的观察，提出铁在什么条件下容易生锈，作出对铁生锈原因的假设，并控制条件设计实验方案，通过小组之间的交流和分享，修正完善实验方案，并组织实验实施，让学生能完整经历科学探究的过程，并自己寻求问题的答案，提升科学探究的能力。]
【板书设计】
2．铁钉生锈
空气？
水？
第二课时
一、
交流分析，得出结论
1．谈话：同学们，上节课我们针对铁钉为什么生锈，提出了几个假设，我们认为生锈可能和水或者空气有关，并做了3组探究实验，让铁钉分别暴露在有空气、有水、有空气又有水的环境中，经过一周时间，实验出现了怎样的现象，我们来交流一下。
2．出示实验装置，交流汇报：完全浸泡在水中的铁钉，有生锈现象，但是生锈非常轻微；一半浸泡在水里，一半暴露在空气中的铁钉，有生锈现象，在空气和水的交界处，铁钉生锈比较严重；仅仅是暴露在空气中的铁钉，没有生锈；浸泡在油中的铁钉，没有生锈。
3．小结：铁钉在有空气、有水的条件下容易生锈，所以空气和水两者都是导致铁钉生锈的原因，缺一不可。浸泡在水中的铁钉，之所以也有轻微的生锈，是因为水中也有溶解的氧。
［设计意图：铁是一种活泼的化学物质，它遇到水和氧气会生成氧化铁，也就是铁锈。通过这几组实验现象的观察比较分析，学生对引起铁生锈的原因能有一个比较清楚的认识。]
二、持续探究，深入发现
1．上节课结束后，老师也做了一个铁生锈的实验，老师的方法和你们的有什么不一样？让我们来看看。
2．出示实验图片，师解释实验方法：老师采用了一小团细铁丝，把它们塞入试管底部，倒扣在加水的烧杯中，让试管内外的水面齐平，记下水面位置。
思考讨论：为什么老师要采用一团细铁丝？为什么要把试管倒扣放入水中？
［设计意图：本实验是上述探究铁钉生锈实验的拓展，目的是进一步发现生锈过程会消耗一部分空气，实际就是会消耗氧气。采用细铁丝的好处是好塑形便于推入试管底部，而且细铁丝表面积更大，更容易看到生锈现象。为了让实验有效果，选取的试管口径要小，否则空气量的变少不易从水位上升中察觉。]
一周下来，老师的这个实验发生了怎样的现象呢？我们继续来观察（出示实验现阶段的图片或者实验视频）。前后对比，你们发现了什么变化？
引导交流：试管内水位上升，说明了什么？
小结：在铁丝生锈的过程中，会消耗一部分空气，准确地说消耗的是空气中的氧气，铁生锈其实是一种生成新物质的氧化反应。
故事分享：《不要进入存放铁器的密室》
讨论：故事中的科学原理是什么？
三、探寻方法，防止生锈
1．生锈是一件让人讨厌的事，因为生锈，铁变得疏松脆弱，失去了原来的特性，通过这两节课的学习，从生锈的原理出发，你能想一想，用哪些方法可以避免生锈吗？
2．交流分享，生活中的各种铁制品是采用了什么方法防止生锈？
擦去水分、喷漆、覆盖瓷釉、加入其他物质制成不锈钢等。
3．你还了解哪些防锈新方法，关于防锈，你还有什么新的想法？
（比如：控制湿度低于一定值，就可以减少或避免锈的形成；在钢铁表面镀上一层不易被腐蚀的金属,如锌、锡、铬、镍等，这些金属常因氧化而形成一层致密的氧化物薄膜,从而阻止水和空气等对钢铁的腐蚀；用化学方法使钢铁表面生成一层细密稳定的氧化膜，如在机器零件、枪炮等钢铁制件表面形成一层细密的黑色四氧化三铁薄膜等.）
［设计意图：从探究实验中得出的结论出发，从生锈的源头上考虑，学以致用，分析各种铁物品的防锈方法。了解和创想防锈新方法，目的在于开拓认知，激发思维。]
四、课外拓展，调查发现
1．调查你生活中的各种铁制品，它们是使用了那种方法来防锈。
［设计意图：在习以为常的生活中，学生往往会缺失观察力和思考力。引导学生关注生活中的物品，让他们去深入了解物品设计背后的科学，用探究的眼光、用解析的思维去寻找和发现。]
2．铁钉生锈
空气
√
水
√
附：故事《不要进入存放铁器的密室》
2007年9月23号，国际上并没有发生什么大事，但对于3位水手来说，这一天却异常凶险。
大叔
Robert
Ebertowski、Bob
O’Brien
和
Findlay
MacFadyen
都是经验丰富的海员，其中
Ebertowski
是一位40岁的工程师，O’Brien
是一位59岁的医疗官，MacFadyen
在英国商船上做了很多年的机匠。这三人登上了应急救援船
Viking
Islay
号。他们不会想到，这次普通的差旅竟然会成为死亡之行。
这艘船要前往英国约克郡附近的石油钻井平台
Ensco
92。在9月21号，船员们调试了一下锚。船上的锚的使用频率并不高，平常都是封起来的，船员们也不常进入安放锚的锚链舱。没想到这次测试为三人的悲剧命运埋下了伏笔。
Viking
Islay
号载着一行人向石油钻井平台行驶。这天的浪有点大，MacFadyen
的船舱旁边正好是锚链舱，锚敲打链条的声音让他难以入睡。
由于通往锚链舱的路上有一个用螺栓拴上的检修孔，体型庞大、过洞有困难的
MacFadyen
就拜托
Ebertowski
和
O’Brien
去锚链舱处理一下噪音问题，他在外面和他们通过无线电沟通。
他们卸掉了封闭锚链舱的螺栓，然后爬了进去。很快，首先进入锚链舱的
Ebertowski
就因为失去意识跌落在地板上。Bob
O’Brien
用无线电通知了
MacFadyen
后，想要进入锚链舱营救队友，结果他也晕了过去。
心急如焚的
MacFadyan
喊了两个水手前去查看，发现二人躺在地上不省人事。两个水手意识到空气有问题，于是马上去拿可以独立供氧的自给式呼吸器
（SCBA）。
着急救人的
MacFadyen
想带上自给式呼吸器进入锚链舱，但是他吨位太大，爬不进去。于是他脱掉了自给式呼吸器，戴上了小型的紧急逃生呼吸装置
(EEBD)，然后爬到了锚链舱里。不过，他戴的紧急逃生呼吸装置无法给他庞大的身躯提供足够的氧气，他也晕倒了。
船长把船员们都叫了起来，并向海岸警卫队呼叫救援。一番忙乱后，三人终于都被抬了出来。不过这一切都太迟了，他们已经没有了呼吸和心跳。
船员们都对三个老水手死在锚链舱里一事感到十分不解，他们的经验和所受的训练无法为这件事提供合理的解释：锚链舱里只有锚，别的危险物品一概没有，怎么看也不会是个要命的地方啊。
谁也不会想到，是锚链舱上的锈杀了这三人。
2008年7月，英国海上事故调查局
（MAIB）公布了调查报告。报告指出，铁锈制造的缺氧环境是三名海员死亡的主要原因。
实际上，Viking
Islay
号的锚链舱是一个封闭空间，供人出入的检修孔平时都被封好了，空气无法在锚链舱里自由流通，这就为锈创造了绝好的杀人契机。
海上的空气十分咸湿，五行缺氧的“锈儿”在这样友好的生存环境里茁壮成长，逐渐耗尽了锚链舱里的氧气。英国海上事故调查局估计，事发时锚链舱里的氧气含量低于10%。要知道，对人来说当氧气含量只有6-8%时，人就会感到晕眩。当氧气含量降至6%以下，人会立刻昏厥，大脑会受到严重损害，哪怕是三个大力水手也无力回天。
苏教版小学科学六年级上册
第1单元《物质的变化》
9

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