资源简介

/ 让教学更有效 高效备课 | 科学学科
单元基本信息
单元主题 探究材料从天然到人造、从传统到新型的演变过程，认识不同材料的特性与应用。
课标要求 核心概念 物质的结构与性质；技术、工程与社会 二、学习内容 1.1物质具有一定的特性与功能 ①能使用简单的仪器测量一些物体的长度、质量、体积、温度等常见特征，并使用恰当的计量单位进行记录。 ③描述某些材料的透光性、导电性，说出它们的主要用途。 12.1技术与工程创造了人造物，技术的核心是发明，工程的核心是建造 ①区别生活中常见的天然材料和人造材料。 学业要求 能举例说明物体具有长度、质量、体积、温度等特征，能说明某些材料的透光性、导电性等特性及其主要用途。 对常见物体的特征和常见材料的性能表现出探究兴趣，认识到观察和测量的重要性，观察和测量的结果需要如实记录，能按要求进行合作探究学习;意识到各种材料对人们生活的意义。 能区别生活中的天然材料和人造材料。
单元课时设计 课时课题主要任务1《天然材料与人造材料》区分天然材料和人造材料，分析材料性能与用途的关系。2《纺织材料》探究天然纤维与化学纤维的区别，比较棉花与腈纶棉的性能（如保暖性），了解纺织材料的发展。3《建筑材料》追溯建筑材料的演变，对比钢筋混凝土与普通混凝土的性能，认识新型混凝土。4《纳米材料》认识纳米材料的概念，观察“莲叶效应”，模拟纳米疏水实验，了解纳米材料的应用。
一、单元学习主题分析（体现学习主题的育人价值）
主题名称 材料的演变
单元设计意图 （一）主题提出 材料与生活密切相关（衣、食、住、行都依赖材料），从“材料演变”切入，契合学生对生活材料的好奇心，引导其从科学视角认识材料的发展逻辑。 （二）课标落实 通过“观察区分材料”“对比实验探究性能”“资料阅读了解演变”等活动，落实“认识材料特性”“探究材料性能”“理解材料与生活的关系”等课标要求。 （三）教材关系 承接低年级对“物体材料”的初步感知，进一步深入探究材料的分类、性能、演变规律；为后续 “材料的合理利用与环境保护”等内容奠定基础。 （四）次级主题逻辑 以“材料演变”为主线，按“基础分类（天然/人造）→具体领域应用（纺织、建筑）→前沿新型材料（纳米）”递进：从认识材料“是什么”，到探究“性能与用途”，再到了解“发展与创新”，层层构建材料认知体系。
主题学情分析 三年级学生对生活中的材料（如木头、塑料、棉布）有直观认识，但对“天然/人造的科学区分”“材料性能的本质差异”“演变的历史逻辑”等概念模糊。学生喜欢动手操作，可通过观察、实验、模拟等活动，引导其从感性认知向理性理解过渡。
开放性学习环境 1.指导性预习：阅读+问题+检测； 2.大单元大概念大任务课堂学习：问题+探究+讲述+整合+实战； 3.现代教育新技术：PPTX+微视频+网络+师生互助
二、单元学习目标设计（基于标准、分析教材、结合学情，体现素养导向）
单元学习目标 （一）科学观念 能区分天然材料和人造材料，知道纺织材料（天然纤维、化学纤维）、建筑材料的演变历程。 认识纳米材料的特殊结构与性能（如莲叶的疏水自洁），了解其在医疗、能源等领域的应用。 理解“材料性能决定用途，材料演变让生活更便利”。 （二）科学思维 能通过“比较、分类、实验”等方法，分析材料的性能差异（如棉花与腈纶棉的保暖性）。 能从材料演变的现象中，归纳“材料随需求发展创新”的规律。 （三）探究实践 能用“看、摸、浸、烧”等多感官方法探究纺织材料的性能；能设计简单实验（如保暖性对比实验）并记录分析。 能模拟“莲叶效应”等纳米材料实验，能调查生活中材料的应用并整理信息。 （四）态度责任 体会材料发展对人类生活的推动作用，激发对新材料的探究兴趣。 树立“合理利用材料、关注材料创新与环保”的意识。
三、学习活动/任务设计（指向学习目标，强调学生的活动与体验）
第1课时 任务1 名称：观察区分材料 观察毛笔、箩筐、橡皮筋等物品图片，按“天然材料直接来自自然，人造材料经加工后获得”的定义，圈出天然材料制品、框出人造材料制品，并说明判断理由。 设计意图：通过直观观察与分类操作，帮助学生建立“天然材料（直接来自自然）”“人造材料（经加工而成）”的核心概念，培养科学分类思维与观察能力。
任务2 名称：材料的性能 以电线、胶鞋等物品为例，分析材料的性能（如铜导电、塑料绝缘），解释“材料性能决定物品用途”的逻辑。 设计意图：引导学生分析 “材料性能→物品用途”的逻辑关系，建立“性能决定用途”的认知，培养逻辑推理与联系生活的能力。
第2课时 任务3 名称：区分纤维类型 观察棉、羊毛（天然纤维）和腈纶毛线、尼龙绳（化学纤维），区分两类纺织材料并举例说明（如棉花做毛巾，腈纶做毛线）。 设计意图：通过对比棉、羊毛等天然纤维与腈纶、尼龙等化学纤维，明确两类纺织材料的区别，积累材料分类的具体案例，为后续性能探究奠定基础。
任务4 名称：多方法比较棉花与腈纶棉 用“看（外观）、摸（触感）、浸（吸水性）、烧（模拟观察）”的方法，对比棉花与腈纶棉的相似与不同之处。 设计意图：借助多感官探究（视觉、触觉、实验），培养学生观察、比较能力，直观感知材料差异，为“性能影响用途”提供实证，提升探究的全面性。
任务5 名称：保暖性对比实验 用棉花、腈纶棉分别包裹装有热水的相同小瓶，每隔2分钟测量瓶内水温并记录，分析哪种材料保暖性更好。 设计意图：通过定量实验与数据分析，让学生理解材料性能的可测量性，明确“保暖性差异决定材料应用场景”，培养实验设计、数据处理与归纳能力。
任务6 名称：辨别面料 通过看、摸实物面料（如棉T恤、化纤围巾）或阅读衣服成分标牌（如外套、内衣标牌），辨别面料是天然纤维还是化学纤维制成。 设计意图：将课堂知识延伸至生活实际，让学生学会运用所学辨别纺织材料，培养生活中的科学应用能力，体会科学与生活的紧密联系。
第3课时 任务7 名称：追溯建筑材料演变 观察木骨泥墙房、砖瓦房屋、现代高楼的图片，了解建筑材料从“天然材料→烧造材料→人造/复合材料”的演变阶段，讨论各阶段材料如何让建筑更坚固实用。 设计意图：通过建筑材料的历史阶段对比，让学生感知“材料从天然到人造、从简单到复杂”的发展逻辑，建立材料演变的时间线，培养历史思维与归纳概括能力。
任务8 名称：模拟制作钢筋混凝土与普通混凝土 用石子、沙、石膏粉等材料，分别制作普通混凝土和含铁丝的钢筋混凝土，晾干后进行承重实验，对比两者的坚固程度。 设计意图：通过动手制作与承重实验，直观理解“钢筋混凝土更坚固”的原理，培养工程思维与实验探究能力，体会材料创新对建筑发展的推动作用。
任务9 名称：认识新型混凝土 阅读教材内容，了解新型混凝土。 设计意图：拓展学生对新材料的认知，了解材料创新的前沿方向，培养信息整理与分享能力，激发对材料科学的探究兴趣。
第4课时 任务10 名称：观察“莲叶效应” 在狗尾草叶、柳叶、莲叶表面分别滴水，用手摸、放大镜观察，结合电子显微镜下的莲叶图，认识莲叶的纳米级结构和“疏水自洁”的莲叶效应。 设计意图：从自然现象切入，通过多感官观察（看水滴、摸表面、放大镜观察）与微观图示结合，将抽象的纳米概念具象化，建立“纳米结构决定特殊性能（疏水自洁）”的认知，培养观察能力与类比思维。
任务11 名称：模拟莲叶效应实验 将纸杯底熏黑（模拟纳米结构），滴水并刮入粉笔灰，观察水滴滚动及带起粉笔灰的现象，模拟莲叶的疏水自洁特性。 设计意图：通过动手模拟实验，让学生亲身体验纳米材料的疏水特性，理解实验与自然现象的关联，培养模拟探究能力与科学解释能力。
任务12 名称：了解纳米材料的应用 阅读纳米防晒霜、石墨烯电池等资料，列举纳米材料在医疗、能源、日常生活中的应用，讨论其对生活的影响。 设计意图：将纳米材料与医疗、能源、日常生活领域关联，让学生认识新材料的实用价值，拓宽科学视野，激发对前沿科技的关注与探究热情。
四、单元学习评价设计
评价要素 针对单元整体描述
评价内容 第1课时：学生对天然/人造材料的区分及材料性能与用途关系的理解。 第2课时：学生对纺织材料类型的区分及性能（保暖性等）的探究能力。 第3课时：学生对建筑材料演变的认知及混凝土性能的探究能力。 第4课时：学生对纳米材料（莲叶效应）的认知及模拟探究能力。
评价指标 第1课时： 1.能否准确圈框区分物品并说明天然/人造材料的判断理由。 2.能否结合实例解释材料性能如何决定物品用途。 第2课时： 1.能否准确区分天然纤维与化学纤维并举例说明。 2.能否通过看、摸、浸、烧的方法，清晰对比出棉花与腈纶棉的差异。 3.能否规范完成实验并根据水温数据，准确判断哪种材料保暖性更好。 4.能否通过观察或阅读标牌，正确辨别面料的纤维类型。 第3课时： 1.能否清晰描述建筑材料的演变阶段，并说明各阶段材料的优势。 2.能否规范制作并通过承重实验，对比出钢筋混凝土与普通混凝土的性能差异。 3.能否准确整理新型混凝土的名称、性能、用途并清晰分享。 第4课时： 1.能否通过观察对比，理解莲叶纳米结构与疏水自洁性能的关系。 2.能否规范完成实验并解释实验如何模拟了莲叶的疏水自洁特性。 3.能否列举纳米材料在3个领域的应用并说明其对生活的影响。
评价方法 课上评价 1.教师激励评价 2.学生自我反思评价 3.成果展示，学生互评：赞赏性评价和质疑性评价 4.使用评价量化表，延时评价 课后评价 1.课时作业 2.单元测试
五、单元作业设计
一、基础层：生活材料分类小清单 从家找5种物品（如筷子、塑料袋、棉布衣服等），记录名称； 按“天然材料/人造材料”分类并写判断依据（如“筷子：天然材料，来自木头”）； 选1种物品，说明“材料特点与用途的关系”（如“塑料袋：防水，适合装东西”）。 二、提升层：纺织材料吸水性小探究 准备棉布、化纤小块（大小相近）； 各滴3滴清水，记录“水滴是否渗透”“1分钟后湿润范围”； 判断哪种材料吸水性更好，说明其适合的用途（如“棉布吸水性好，适合做毛巾”）。 三、拓展层：材料演变小调查 小报 选“建筑材料”或“纳米材料”领域，收集1-2个演变例子（如“泥巴房→钢筋混凝土房”）； 用A4纸做小报：画对比图+写“材料变化及新材料好处”； 可选：补充1种“未来可能的新材料”（如“自动修复的衣服材料”）。
六、单元教学结构图
七、反思性教学改进（实施后填写）
实施后填写
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第20课时教学设计
课题 纳米材料
课型 新授课 章/单元复习课□ 专题复习课□ 习题/试卷讲评课□ 学科实践活动课□ 其他□
1.教学内容分析 《纳米材料》是苏教版三年级上册第五单元“材料的演变”的拓展课。本课围绕纳米的定义、自然中的纳米结构（莲叶效应）、模拟实验和纳米材料的应用展开，通过观察、实验和案例分析，帮助学生建立“纳米是微观长度单位，纳米结构使材料具有特殊性能（如自洁），纳米材料广泛应用于生活各领域”的科学认知，是材料科学前沿知识的启蒙，旨在激发学生对新材料的探究兴趣。
2.学习者分析 三年级学生对“纳米”概念完全陌生，难以理解“1~100纳米”的微观尺度。但他们对“莲叶不沾水”等新奇现象充满好奇，具备初步的观察和实验操作能力。教学需通过直观实验（如模拟莲叶效应）、生活案例（纳米防晒、纳米涂料），将抽象的纳米知识具象化，帮助学生突破认知难点。
3.学习目标确定 科学观念：知道纳米是长度单位；理解莲叶效应的原理；了解纳米材料在医疗、能源、纺织等领域的应用。 科学思维：能通过观察“不同叶子沾水现象”推理出纳米结构的作用；能分析纳米材料应用案例，总结其“性能优异”的特点。 探究实践：能参与”观察莲叶效应““模拟莲叶效应”实验，规范操作并描述现象。 态度责任：对纳米材料的探究充满兴趣，乐于合作实验；体会“自然启发科技”的联系，关注新材料对生活和环境的积极影响。
4.学习重点难点 重点：理解莲叶效应的纳米结构原理，认识纳米材料的广泛应用。 难点：建立“纳米尺度”的抽象概念，理解“微观结构→宏观性能”的逻辑（如纳米结构使莲叶不沾水）。
5.学习评价设计 评价内容评价指标表现程度自评互评师评☆☆☆☆☆☆观察“莲叶效应”，认识纳米结构能否通过观察对比，理解莲叶纳米结构与疏水自洁性能的关系。能基本能不能模拟莲叶效应实验能否规范完成实验并解释实验如何模拟了莲叶的疏水自洁特性。能基本能不能了解纳米材料的应用能否列举纳米材料在3个领域的应用并说明其对生活的影响。能基本能不能学习收获
6.学习活动设计 教师活动学生活动环节一：“不沾水的叶子”之谜教师活动1 1.演示“莲叶滴水”现象：在莲叶表面滴一滴水，展示水滴“滚动不沾”的特点，提问：“为什么莲叶上的水会像‘珍珠’一样滚走？” 2.引导学生猜想（如“莲叶表面有特殊东西”），揭示课题：“今天我们探究《纳米材料》，解开莲叶‘不沾水’的秘密！”学生活动1 观察莲叶滴水的奇特现象，产生强烈好奇心。 交流对“莲叶不沾水原因”的猜想，明确探究方向。活动意图说明：以“莲叶不沾水”的直观现象引发认知冲突，激发探究兴趣，自然引入“纳米结构”的学习主题。环节二：观察莲叶效应教师活动2 1.提供狗尾草叶、柳叶、莲叶的实物，指导学生分组观察： （1）用肉眼看：比较“水滴在叶子表面的形态”； 发现： 狗尾草叶：水会铺展甚至部分被吸收 柳叶：水会形成不规则的小水滴 莲叶：水会形成圆润饱满且能自由滚动的水珠 （2）用手摸：感受叶子表面的粗糙程度； 发现： 狗尾草叶：粗糙、有细小绒毛 柳叶：光滑，有细微纹路。 莲叶：光滑，有蜡质触感。 （3）用放大镜看：观察叶子表面的细节差异。 发现： 狗尾草叶：有细小绒毛，纹理不规则。 柳叶：叶脉清晰，有纹路和气孔。。 莲叶：可看到蜡质结构与规则纹理。 2.展示“电子显微镜下的莲叶表面”图片，讲解：莲叶表面有一层纳米级的蜡质颗粒，颗粒上还有更细的茸毛。 播放视频 3.解释“纳米”概念：纳米是一种长度单位。把1毫米平均分成1000份，其中的1份是1微米；再把1微米平均分成1000份，其中的1份就是1纳米。 4.解释“纳米材料”：当组成材料的多数颗粒直径小到肉眼根本看不到的纳米级（1~100纳米）时，材料性能就会发生改变，这样的材料被称为纳米材料。纳米材料具有特殊的结构。 5.解释“莲叶效应”：莲叶上茸毛的间距小到纳米级。水滴、灰尘远大于茸毛的间距，所以落不到莲叶表面。正是这种特殊的结构使得莲叶表面能不沾水、不沾灰，保持干净。莲叶这种疏水、自洁的特性被称为“莲叶效应”。学生活动2 分组观察三种叶子 结合电子显微镜图片及视频，理解“莲叶的纳米结构是不沾水的关键”，初步感知“纳米”的微小尺度。活动意图说明：通过“从宏观到微观”的多层观察，让学生逐步认识莲叶的纳米结构，突破“纳米尺度”的抽象难点，培养观察与推理能力。环节三：做模拟莲叶效应的实验教师活动3 1.介绍实验材料（纸杯、蜡烛、水、滴管、粉笔灰），强调安全事项：“蜡烛火焰旁操作要小心，避免烫伤；纸杯离火焰约1厘米，熏黑即可。” 2.分步指导实验： 步骤1：在纸杯里装少量水，杯底放在蜡烛火焰上方约1厘米处，熏黑杯底（模拟莲叶的纳米蜡质层）； 步骤2：用滴管在熏黑的杯底滴一滴水，轻轻晃动纸杯，观察水滴是否滚动； 步骤3：向杯底倒入一点粉笔灰，让水滴在粉笔灰上滚动，观察水滴是否沾灰。 3.播放实验视频 4.实验现象： （1）杯底被熏黑后，滴入水，轻轻晃动纸杯，可观察到水滴保持相对完整的球形或近似球形，能在杯底顺畅滑动。 （2）刮入粉笔灰后，水滴在粉笔灰上滚动，会观察到水滴能吸附粉笔灰，使部分粉笔灰随着水滴滚动而移动，同时水滴依然能保持较好的滚动性。 5.引导分析：“熏黑的杯底模拟了莲叶的纳米结构，水滴和粉笔灰的运动和莲叶上的现象相似吗？这说明纳米结构有什么作用？” 6.讲解：徽墨中含有纳米级的松烟灰颗粒，用这种墨汁书写的毛笔字，光泽好，墨色持久。2006年，徽墨制作技艺被列入首批国家级非物质文化遗产名录。学生活动3 分组实验，观察到“熏黑杯底的水滴会滚动，且能带着粉笔灰一起滚走，不沾杯底”。 推理结论：“模拟的纳米结构（熏黑的粗糙层）让水滴不沾、不沾灰，和莲叶效应一致。”活动意图说明:通过动手模拟实验，直观验证纳米结构的“自洁”性能，深化对“莲叶效应”的理解，培养实验操作与现象分析能力。环节四：纳米材料的应用教师活动4 1.展示纳米材料应用的图片（纳米防晒霜、纳米自洁涂料、纳米纺织衣物、石墨烯电池），分组发放“纳米应用资料卡”，指导学生阅读并归纳应用领域（医疗、能源、纺织、环保等）。 2.引导交流：“纳米防晒霜和普通防晒霜有什么不同？纳米自洁涂料让玻璃、瓷砖有什么优点？” 总结：“纳米材料因为微观结构特殊，性能优异，所以在生活中应用广泛，让产品更智能、更环保。” 3.播放拓展视频学生活动4 阅读资料卡，归纳纳米材料的应用领域（如“医疗：纳米敷料杀菌；纺织：纳米衣物防污”）。 交流纳米材料的性能优势（如“纳米防晒霜更轻透、防晒效果更好”），体会科技与生活的联系。活动意图说明：通过生活案例拓展，让学生认识纳米材料的实用价值，感受材料科学的前沿发展，激发对科技创新的关注。
7.板书设计 纳米材料 纳米：长度单位（极微小，1微米的千分之一） 莲叶效应：纳米结构→不沾水、不沾灰 应用：防晒、涂料、纺织、能源等（性能优异）
8.作业与拓展学习设计 课堂练习： 选择题 1.纳米是一种（ ）单位。 A. 重量B. 长度C. 时间 2.莲叶表面 “不沾水、不沾灰” 的现象被称为（ ）。 A. 荷叶效应B. 莲叶效应C. 纳米效应 3.下列不属于纳米材料应用领域的是（ ）。 A. 医疗B. 能源C. 古代建筑 4.在 “模拟莲叶效应” 实验中，熏黑的纸杯底模拟的是莲叶的（ ）。 A. 纳米结构B. 绿色表皮C. 叶脉 5.纳米防晒霜相比普通防晒霜的优势是（ ）。 A. 更厚重、防晒差B. 更透明、轻薄、防晒好C. 颜色更鲜艳 二、判断题 1.纳米是非常大的长度单位，肉眼可以直接看到。（ ） 2.莲叶表面的纳米结构是其 “不沾水” 的关键原因。（ ） 3.纳米材料只应用于单一领域（如纺织），用途很局限。（ ） 4.“模拟莲叶效应” 实验中，水滴在熏黑纸杯底会滚动且不沾灰，模拟了莲叶的自洁性能。（ ） 5.纳米材料因为微观结构特殊，性能和普通材料没有区别。（ ） 【参考答案】 选择题 BBCAB 二、判断题 ×√×√× 作业布置：查阅一种你感兴趣的纳米材料的应用（如纳米机器人、纳米药物），简单记录它的功能，下节课分享。
21世纪教育网 www.21cnjy.com 精品试卷·第 2 页 （共 2 页）
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