资源简介

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基本信息
学科 小学科学 版本 青岛版·六三制
年级 五年级上册
单元名称 第5单元《材料的性能》
单元主题 材料的奥秘：性能探索与创新应用
课时安排 6课时
一、单元主题
材料的奥秘：性能探索与创新应用
以材料科学为核心，引导学生探究材料的导热性、漂浮能力、传统陶瓷特性、保温技术及环保安全性，培养工程思维与创新意识。
二、单元大情景
“未来材料工程师”挑战赛
学生化身材料实验室工程师，接受五项任务：
1.导热测试官（《材料的导热性》）
2.浮力设计师（《材料的漂浮能力》）
3.陶瓷传承者（《陶瓷材料》）
4.保温创新营（《保温技术》）
5.环保安全员（《居室甲醛哪里来》）
最终完成《材料性能手册》并举办“材料科技博览会”。
三、课程标准分析
核心概念 1. 物质的结构与性质
13. 工程设计与物化
学习内容 1.1 物质具有一定的特性与功能
13.3 工程是设计方案物化的结果
学段目标 （5-6年级） ①描述材料性能（导热性、漂浮能力）
②设计简单实验验证性能
③分析材料应用中的科技与环保问题
四、单元教材分析
本单元包含《材料的导热性》、《材料的漂浮能力》、 《陶瓷材料》、《保温技术》和《居室甲醛哪里来》这5课内容。
《材料的导热性》核心内容为探究不同材料的导热性能（如金属、木材、塑料）。学生通过对比实验（如金属棒与木棒传热实验），发现金属导热性强于非金属材料。解释锅身用金属（导热快）、锅柄用塑料（隔热）的设计原理。
《材料的漂浮能力》 核心内容为研究材料在水中的沉浮特性（如木材、泡沫塑料能漂浮，金属下沉）。测试不同材料（泡沫板、木块、铁片）的漂浮能力，探究形状对漂浮的影响。分析救生圈、浮桥的设计原理，并设计“不沉没”的物体（如橡皮泥船）。
《陶瓷材料》核心内容为认识陶瓷的特性（耐高温、耐腐蚀、易碎）及用途（瓷砖、绝缘子）。结合中国陶瓷文化，尝试制作简易泥陶模型。比较陶瓷与金属、塑料的硬度、透光性差异。
《保温技术》核心内容为探究保温原理（减少热传递），分析保温瓶结构（真空层、镀银内壁）。对比包裹棉衣与未包裹的水杯温度变化，记录数据并解释现象。设计“冬暖夏凉”房屋模型，应用隔热材料（如泡沫板）。
《居室甲醛哪里来》核心内容为研究甲醛来源（人造板材、油漆）及防治方法（通风、活性炭吸附）。测量教室甲醛浓度，设计活性炭包并测试吸附效果。强调环保材料的重要性，培养健康生活观念。
本单元以“材料性能”为核心，通过层层递进的五课内容，帮助学生从物理性质到安全应用全面理解材料科学。教学中可强化实验探究与生活实践的联结，引导学生像工程师一样思考材料的选择与设计。
1.知识递进链：
从材料基础物理性能（导热性、漂浮能力）→ 特定材料特性（陶瓷）→ 性能应用（保温技术）→ 安全与环保（甲醛防治）。
形成“性质→特性→应用→安全”的完整认知闭环。
2.能力培养主线：
（1）实验探究：每课均设计对比实验（如导热实验、沉浮测试），强化控制变量法。
（2）工程思维：引导学生像工程师一样解决问题（如设计保温杯、活性炭包）。
3.生活关联性：
每课均以生活场景切入（如厨房用具、救生设备、家居装修），凸显“科学服务生活”的理念。
五、教学目标
科学观念 1. 理解导热性、密度、硬度等性能概念
2. 说明材料性能与用途的关系（如陶瓷耐高温）
科学思维 1. 通过对比实验归纳性能规律
2. 用结构-功能模型解释保温原理
探究实践 1. 设计漂浮材料承重实验
2. 制作甲醛检测简易装置
态度责任 1. 批判性分析甲醛危害
2. 提出环保材料解决方案
六、学情分析
1.年龄特点：五年级学生具初步抽象思维，喜动手实验，但需引导系统分析。
2.认知基础：已知金属导热快、木头能浮水，但对“密度”“微观结构”缺乏深度理解。
3.学习难点：甲醛检测的化学原理、陶瓷烧结工艺的工程思维。
七、活动设置
第1课
《材料的导热性》 导热擂台赛 1. 验证金属vs塑料导热速度
2. 理解“导热系数”概念 实验：蜡片熔化计时赛（STEM-数学记录）
艺术：绘制材料导热排行榜
第2课
《材料的漂浮能力》 浮力工程师 1. 探究孔隙率与漂浮能力关系
2. 设计高承重漂浮结构 实验：黏土船vs泡沫船载重测试
工程：用吸管设计浮桥模型（技术与工程）
第3课
《陶瓷材料》 陶瓷实验室 1. 对比陶瓷与金属硬度
2. 模拟釉料防渗水实验 实验：滴水测试釉面陶瓷
文化：研究青花瓷工艺（历史融合）
第4课
《保温技术》 保温黑科技 1. 验证空气层保温效果
2. 设计环保保温杯 实验：双层玻璃杯vs单层杯测温
数学：绘制温度变化折线图
第5课
《居室甲醛哪里来》 甲醛侦察队 1. 检测家具材料甲醛释放
2. 提出环保家装方案 项目：用甲醛试纸测试板材
社会：撰写《家庭环保指南》（语文）
八、教学方法
1.问题链驱动：
例：陶瓷为何比金属脆？→ 引导学生用放大镜观察晶体结构。
2.工程迭代法：
保温杯设计经历“原型制作→温度测试→改进密封性”三循环。
3.社会性科学议题（SSI）：
辩论“传统陶瓷 vs 3D打印陶瓷”，分析文化传承与科技创新的平衡。
九、学习方法
1.实验记录四步法：
预测（猜想）→ 记录（数据）→ 分析（对比）→ 结论（科学语言）。
2.微项目协作：
4人小组分角色（记录员、操作员、汇报员、材料员），完成甲醛检测任务。
3.思维可视化工具：
用双气泡图对比“陶瓷 vs 塑料”性能差异。
十、评价策略
（一）单元总体评价策略
过程性评价（60%） 实验记录单、小组协作表现
终结性评价（40%） 《材料性能手册》、科技博览会展示
（二）分活动评价表
活动1：《材料的导热性》——导热擂台赛
实验操作规范 完成蜡片熔化实验 记录3组数据 分析金属导热系数差异
数据分析能力 简单描述现象 对比2种材料导热速度 用热成像图解释原理
创新应用 列举1种隔热材料 设计防烫锅柄草图 制作“导热系数排行榜”海报
活动2：《材料的漂浮能力》——浮力工程师
模型制作 完成黏土船制作 船体承重≥30g 结构稳定且美观
科学推理 描述“船能浮” 解释孔隙率与浮力关系 用公式计算浮力大小
工程优化 提出1条改进建议 设计吸管浮桥模型 测试承重并优化结构
活动3：《陶瓷材料》——陶瓷实验室
特性对比 列举陶瓷2种特性 对比陶瓷与金属硬度 分析釉料防渗原理
文化理解 说出1种传统陶瓷 介绍青花瓷工艺 制作陶瓷发展史时间轴
实验探究 完成滴水测试 记录渗水时间差异 提出陶瓷改进方案
活动4：《保温技术》——保温黑科技
实验设计 测量单层杯温度 对比双层/单层杯温差 用折线图分析保温效果
技术创新 设计简易保温杯 标注材料隔热原理 原型测试并优化密封性
数据呈现 记录3次温度 绘制温度变化曲线 计算热量损失率
活动5：《居室甲醛哪里来》——甲醛侦察队
安全实践 识别1种甲醛源 正确使用甲醛试纸 提出3条防护措施
环保方案 列举环保材料 撰写《家庭环保指南》 设计“零甲醛”儿童房
社会责任 分享1条检测结果 社区宣讲甲醛危害 发起班级环保倡议
十一、分层作业设计
活动1：《材料的导热性》分层作业设计及评价标准
基础作业 列出3种厨房用具的导热材料 ★：列举正确
★★：标注用途
★★★：分析导热缺陷
提升作业 测试金属/塑料勺导热速度 ★：记录数据
★★：对比差异
★★★：用热成像图解释原理
拓展作业 设计“防烫伤锅柄”草图 ★：结构合理
★★：标注材料特性
★★★：原型测试报告
活动2：《材料的漂浮能力》分层作业设计及评价标准
基础作业 列举3种能漂浮的材料 ★：正确列举
★★：解释漂浮原理
★★★：分析密度关系
提升作业 用吸管制作浮桥模型 ★：完成基础结构
★★：承重≥50g
★★★：优化结构并测试承重极限
拓展作业 设计“水上救援装置” ★：草图设计
★★：标注材料特性
★★★：模拟测试报告
活动3：《陶瓷材料》分层作业设计及评价标准
基础作业 收集3种陶瓷制品图片 ★：图片清晰
★★：标注用途
★★★：分析特性与用途关联
提升作业 对比陶瓷碗与塑料碗特性 ★：列举2点差异
★★：实验验证硬度
★★★：制作对比表
拓展作业 研究“青花瓷釉料配方” ★：简述配方成分
★★：分析釉料作用
★★★：制作釉料样本
活动4：《保温技术》分层作业设计及评价标准
基础作业 记录保温杯结构特点 ★：描述2层结构
★★：标注隔热材料
★★★：分析真空层作用
提升作业 测试不同杯子的保温效果 ★：记录温度数据
★★：绘制温度曲线
★★★：计算热量损失率
拓展作业 设计“太阳能保温箱” ★：草图设计
★★：标注材料特性
★★★：原型保温测试
活动5：《居室甲醛哪里来》分层作业设计及评价标准
基础作业 调查家中5种含甲醛物品 ★：列举3种
★★：标注危害等级
★★★：提出替代方案
提升作业 用试纸检测板材甲醛 ★：正确操作（通风）
★★：记录数据
★★★：分析释放规律
拓展作业 撰写《环保家装倡议书》 ★：200字短文
★★：含检测数据
★★★：社区宣讲视频
设计说明：
1.评价分级逻辑：
（1）★：达成基础目标（知识识记/简单操作）
（2）★★：体现能力提升（分析对比/设计应用）
（3）★★★：展现创新思维（问题解决/社会影响）
2.作业安全性：甲醛检测作业需标注操作规范（如通风、戴手套），避免学生接触高浓度甲醛。
3.跨学科衔接：拓展作业融入工程（设计原型）、语文（倡议书）、社会（社区宣传），体现STEM教育理念。
21世纪教育网 www.21cnjy.com 精品试卷·第 2 页 （共 2 页）
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