资源简介

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学科 小学科学 版本 苏教版
年级 三年级上册（新教材）
单元名称 第5单元《材料的演变》
单元主题 小小材料科学家——探索材料的奥秘与演变
课时安排 4课时
一、单元主题
小小材料科学家——探索材料的奥秘与演变
二、单元大情景
情景：“材料科学实验室”开放日
学生化身为“小小材料科学家”，受邀参加学校“材料科学实验室”的开放日活动。在为期一周的“实验室开放周”里，他们将接受一系列挑战任务：成为“材料分类师”区分天然与人造材料；担任“纺织检验员”探究布的奥秘；化身“建筑工程师”了解房屋的“骨骼”；最后，作为“未来材料研究员”接触前沿的纳米科技。通过完成这些任务，学生将获得“材料科学小博士”勋章。这一情景将枯燥的材料知识转化为充满挑战和成就感的科学探索之旅，贯穿整个单元学习。
三、课程标准分析
核心概念 属于核心概念1“物质的结构与性质”
学习内容 学习内容1.1 物质具有一定的特性与功能：3-4年级要求“描述某些材料的透光性、导电性等，说出其主要用途”。 学习内容2.1.2 材料具有一定的性能：3-4年级要求“区分天然材料与人造材料，知道材料需根据性能合理选择”。
学段目标 （3-4年级） 旨在引导学生通过观察、实验、比较、分类等活动，探究常见材料的来源、特性和用途，初步建立“性能决定用途”的观念，了解材料随人类需求而发展的演变历程，培养初步的实证意识和探究能力。
四、单元教材分析
本单元包括《天然材料与人造材料》、《纺织材料》、《建筑材料》和《纳米材料》这4课内容。
第一课《天然材料与人造材料》作为单元的起始和基础，核心目标是帮助学生建立材料分类的基本科学观念。课程引导学生观察和区分直接取自大自然的天然材料（如毛皮、兽骨、石料、木材）和通过对天然材料进行加工改造而获得的人造材料（如布匹、玻璃、塑料）。在此基础上，进一步探究不同材料所具有的不同性能（如吸水性、导电性、弹性等），并理解人们正是根据物品的用途，选择利用具有相应性能的材料进行制造。本课奠定了从“来源”和“性能”两个维度认识材料的认知基础。
第二课《纺织材料》以生活中最常见的材料类别之一——纺织材料为具体案例，深化对材料性能的研究。课程引导学生通过观察、比较和简单的实验（如燃烧法），探究天然纺织材料（如棉花）与人造纺织材料（如腈纶）在来源、外观、手感、燃烧特性等方面的不同。重点在于培养学生运用多种方法辨别材料、依据证据得出结论的科学探究能力，并从纺织材料的发展中感受材料演变如何具体地改善人类生活。
第三课《建筑材料》将视角聚焦于另一类对人类文明发展至关重要的材料——建筑材料，深入阐述材料的“演变”历程及其背后的性能提升。课程以“房屋建造”为线索，引导学生了解建筑材料从天然材料（泥土、木材、石料）到烧造材料（砖瓦），再到现代复合人造材料（钢筋混凝土、塑钢、保温泡沫）的发展过程。通过模拟制作并对比普通混凝土与钢筋混凝土承重能力的活动，让学生亲身体验材料性能的改进如何直接推动工程技术的进步，深刻理解“性能决定用途，需求驱动发展”的演变逻辑。
第四课《纳米材料》作为单元的拓展与升华，引导学生认识当代科技前沿的新型材料——纳米材料。课程首先建立“纳米”作为极小长度单位的概念，进而阐明当材料结构达到纳米尺度时，会产生不同于常规材料的特殊性能（如莲叶的疏水自洁效应，即“莲叶效应”）。本课旨在打开学生的科学视野，让他们了解材料科学仍在不断发展，人类通过模仿生物（仿生学）和微观结构创新，能够创造出性能卓越的新材料，从而激发他们对未来科技的兴趣与向往。
本单元四课内容遵循“总—分—拓”的认知逻辑，呈现出一个层层递进、螺旋上升的结构。
第一课是总领与奠基：建立“天然材料”与“人造材料”的核心分类概念，并引出材料的“性能”这一关键属性，为整个单元的学习提供了核心概念框架和分析工具。
第二、三课是具体展开与深化：它们如同两个具体的案例研究，分别从“衣”（纺织材料）和“住”（建筑材料）这两个与学生生活密切相关的领域，具体阐释第一课提出的核心概念。学生通过探究，亲身实践如何区分材料、比较性能，并深刻理解材料性能的改进（演变）如何切实解决人类生活中的问题，满足发展需求。
第四课是前沿拓展与展望：在前三课学习传统及常见材料的基础上，本课将学生的视野引向现代高科技的新型材料。它展示了材料科学的未来方向，说明材料的“演变”不仅是历史的，更是持续进行中的。纳米材料的学习，让学生体会到通过改变材料的内在结构可以创造前所未有的性能，体现了科学创新的魅力。
四课共同构成了一条清晰的逻辑主线：从认识材料（分类与性能）到探究具体材料（案例深化），再到展望未来材料（前沿拓展），完整地阐述了“材料的演变”这一主题，即材料随着人类对性能需求的提升和科技水平的提高而不断发展和创新。
五、教学目标
科学观念 知道生活中常见的材料； 能区分天然材料和人造材料，并举例说明； 了解材料的某些性能决定了其用途； 知道材料是随着人类需求和技术进步而不断演变发展的。
科学思维 能根据材料的来源或某一特性对常见物品进行分类； 能通过对比实验，初步归纳出不同材料的典型特性； 能基于材料性能，对其用途做出简单合理的解释。
探究实践 能运用多种感官和简单工具观察、描述材料的特征； 能设计简单的对比实验，并记录现象； 能通过查阅资料、交流讨论，了解材料的发展历程和前沿科技。
态度责任 对生活中的材料有探究兴趣，乐于观察和发现不同材料的特性； 在小组合作中愿意交流想法，分享发现； 初步意识到材料的发展与人类生活、科技进步密切相关，树立节约资源、合理使用材料的意识。
六、学情分析
三年级学生好奇心强，喜欢动手操作和探究，对周围生活中的物品由什么材料制成有零散的感性认识，但缺乏系统性的分类概念。他们的抽象思维能力仍在发展中，对于“材料的性能决定用途”、“材料随技术演变”等较为抽象的关系理解起来有难度。因此，教学需从学生熟悉的物品（如衣服、杯子、房子）入手，通过大量的观察、触摸、比较、简单的实验等直观活动，引导他们从具体现象中归纳出材料的特点，并逐步建立“结构-性能-用途”之间的联系。同时，学生对“纳米”等高科技词汇可能充满好奇，教学应利用图片、视频等直观手段，化抽象为具体，保护并激发其科学兴趣。
七、活动设置
总任务：完成“材料科学实验室”开放周挑战，争当“材料科学小博士”。。
第1课
活动1： 材料分类侦探 1. 能根据来源将常见物品的材料分为天然材料和人造材料。
2. 能举例说明天然材料与人造材料的区别。 探究活动：提供毛皮、木头、石头、塑料杯、玻璃片、金属勺等实物。学生小组合作，通过观察、触摸，讨论这些物品的材料是直接来自大自然还是经过人工加工，并完成分类卡片。
对应课本：认识天然材料与人造材料。
活动2： 性能大比拼 1. 能通过简单实验，描述材料在硬度、透明度、吸水性等方面的不同性能。
2. 能初步将材料性能与其常见用途联系起来。 实验探究：设置“材料性能测试站”。
① 硬度测试：用指甲划、小木棍压，比较木块、泡沫、金属的软硬。
② 透明度测试：用手电筒照射玻璃片、塑料片、纸张，观察透光情况。
③ 吸水性测试：滴一滴水在棉布、塑料布、纸巾上，观察扩散速度。
讨论交流：为什么雨伞用防水布？为什么窗户用玻璃？引导学生建立“性能→用途”的初步联系。
对应课本：探究不同材料的性能。
第2课
活动1： 布料博览会 1. 能辨认生活中常见的几种纺织材料（如棉、麻、羊毛、涤纶）。
2. 能描述不同纺织材料在外观、手感上的粗略区别。 观察比较：提供棉布、麻布、羊毛织物、涤纶布等小样。学生通过看（纹理）、摸（手感）、拉（弹性）进行观察比较，并尝试用语言描述（如棉布柔软吸水、涤纶光滑有弹性）。
对应课本：辨认各种纸（布）。
活动2： 燃烧小实验 1. 在教师严格指导和监护下，观察棉线与腈纶线燃烧时的不同现象。
2. 知道燃烧法是区分某些天然与人造纤维的方法之一，树立实验安全意识。 演示与观察：教师演示棉线和腈纶线的燃烧实验，学生远距离观察并记录现象（如气味、灰烬状态）。强调安全：此实验必须在教师操作下进行，学生只观察不操作。
对应课本：比较纸（布）的吸水能力、结实程度等（拓展方法）。
第3课
活动1： 房屋材料时光机 1. 了解建筑材料从古至今的主要发展历程（泥土木材→砖瓦→钢筋混凝土）。
2. 体会材料性能的改进如何满足人类更安全、舒适居住的需求。 资料探究与讨论：通过图片、视频或实物（砖块、钢筋样品），引导学生了解不同历史时期典型建筑使用的材料。讨论：为什么古代的草房、木屋容易倒塌、着火？砖瓦房有什么优点？现代的楼房为什么能建得又高又结实？
对应课本：了解中国古代技术与工程方面的典型案例。
活动2： 小小工程师——混凝土挑战赛 1. 通过模拟制作，直观感受普通混凝土与钢筋混凝土承重能力的差异。
2. 理解复合材料（钢筋混凝土）如何结合不同材料的优点，提升性能。 模型制作与测试：小组合作。
① 制作普通混凝土块（沙、石膏、水混合）。
② 制作钢筋混凝土块（在①的基础上加入短竹签或铁丝模拟钢筋）。
③ 待凝固后，进行承重测试（放置重物，如书本），观察比较哪种模型更结实。
对应课本：探究材料的来源、特点和用途。
第4课
活动1： 走进“纳米”世界 1. 知道“纳米”是一个极小的长度单位。
2. 了解当物质到纳米尺度时，可能会产生一些特殊性能。 视频与类比：播放介绍纳米尺度的科普动画。用类比帮助学生理解：1纳米相当于一个乒乓球与地球相比的大小。展示具有纳米特性的产品图片（如防水防污的纳米布料、自洁玻璃）。
对应课本：举例说出生活中常见的金属，知道金属是常见的材料（拓展到新材料）。
活动2： 神奇的“莲叶效应” 1. 通过观察实验，了解荷叶不沾水的现象及其原理（纳米结构）。
2. 感受仿生学与新材料开发的奇妙，激发科学兴趣。 观察实验：学生用滴管将水滴在真实荷叶、涂有蜡的纸和普通纸上，观察水珠的形状和滚动情况。讨论为什么荷叶能“出淤泥而不染”。引出这是受到了纳米级结构的启发。
拓展讨论：你还希望有什么神奇功能的新材料？（如自修复材料、超级保温材料等）
对应课本：认识身边的材料（拓展到高性能和新型材料）。
八、教学方法
1.情境教学法：创设“材料科学实验室开放日”的贯穿性情境，将每课知识转化为科学家挑战任务，激发学生内在学习动机。
2.探究式教学法：围绕“材料性能”这一核心，设计层层递进的探究活动。如通过“性能大比拼”实验组，让学生自主操作、观察、记录，发现材料特性；通过“混凝土挑战赛”项目，让学生在制作与测试中建构知识。
3.直观演示法：对于抽象概念（如纳米尺度）和存在安全风险的实验（如燃烧实验），采用图片、动画、视频和教师规范演示等手段，化抽象为具体，确保安全与理解。
4.讨论交流法：在每个探究环节后，组织学生围绕“你发现了什么？”“为什么这种材料适合做这个？”等问题进行小组和全班交流，促进思维碰撞和观点整合。
5.跨学科融合：
（1）与语文融合：在活动总结时，鼓励学生用准确的语言描述材料特性，撰写简单的“材料鉴定报告”。
（2）与数学融合：在承重测试中，学习简单的数据记录和比较（如A模型承重3本书，B模型承重5本书）。
（3）与艺术/劳动融合：在“布料博览会”中欣赏纺织品的纹理与色彩；在模型制作中锻炼动手能力。
九、学习方法
1.观察比较法：引导学生有目的地运用多种感官（看、摸、闻、听）观察材料，并通过横向对比（如棉与涤纶）、纵向对比（如古代建材与现代建材）发现差异与联系。
2.实验探究法：在教师引导下，学习设计简单的对比实验（如控制变量法比较不同材料的吸水性），亲历“提出问题-设计实验-操作观察-得出结论”的初步探究过程。
3.分类归纳法：学习根据材料的来源（天然/人造）、性能（透明/不透明、吸水/防水）等不同标准对物品进行分类，并尝试归纳某类材料的共同特点。
4.合作学习法：以小组为单位完成挑战任务，在“混凝土挑战赛”、“性能测试”等活动中分工协作、共同讨论、分享成果，培养团队合作能力。
5.资料搜集法：鼓励学生就感兴趣的“新材料”（如纳米材料、记忆金属）在课后通过阅读书籍、询问家长、观看科普节目等方式搜集简单资料，并在课堂上分享。
十、评价策略
（一）单元总体评价策略
本单元评价坚持“教-学-评一体化”，贯穿于整个“材料科学实验室”挑战情境中。采用过程性评价（占比60%）与终结性评价（占比40%）相结合的方式。
过程性评价：主要依据各课时活动中的“星级挑战任务完成卡”（见下表）、课堂观察记录（参与度、合作性、探究习惯）、实验记录单的完成情况。
终结性评价：单元结束后，举办“材料科学博览会”。学生以小组形式，选择一种材料（如“神奇的塑料”、“坚固的钢铁”），制作一份简单的展板（图文结合），介绍其来源、特性、用途和演变，并进行讲解。教师根据展板内容和讲解进行综合评价。
（二）分活动评价表
活动一：材料分类侦探 & 性能大比拼（对应第1课《天然材料与人造材料》）
材料分类 能在老师或同学提示下，将2-3种常见物品的材料分为天然或人造。 能独立观察并正确区分5种以上物品的材料来源。 能快速、准确地对多种物品进行分类，并能举例说明某种人造材料可能由哪种天然材料加工而来。
特征描述 能说出材料1-2个明显的特征。 能运用多种感官描述材料在2-3个方面的特征。 能细致、准确地描述材料的多项特征，并能用对比语言进行表达。
联系生活 能说出某件物品（如窗户）用了什么材料。 能根据材料的某个特征，简单解释为什么用它做某件物品。 能综合材料的多个特征，清晰解释物品选材的合理性。
合作 与安全 能在小组中参与活动，听从指挥。 能积极完成分配的任务，与同伴分享自己的发现。 能主动协调小组分工，提醒同伴注意实验安全，并汇总小组结论。
活动二：布料博览会 & 燃烧小实验（对应第2课《纺织材料》）
观察比较 能通过触摸，说出两种布料在手感上的一个不同点。 能通过看、摸、拉等方法，比较并描述两种布料在2-3个方面的不同。 能系统观察并对比多种纺织材料的特征，尝试根据特征猜测其可能的用途。
实验参与 能在教师演示时认真观察燃烧实验现象。 能仔细观察并记录棉线和腈纶线燃烧时的主要不同。 能清晰描述燃烧现象的差异，并能在教师引导下，将现象与材料来源联系起来思考。
结论得出 知道棉花和腈纶棉是不同的材料。 能说出棉花来自植物，腈纶棉是人造的，并知道它们各有特点。 能基于观察和实验现象，初步归纳天然纤维与人造纤维的一些典型区别，并理解人们根据需求选择不同面料。
科学态度 对实验现象感到好奇。 在观察中能提出问题。 具有严谨的科学态度，明白燃烧实验必须在老师指导下进行，树立安全意识。
活动三：房屋材料时光机 & 小小工程师（对应第3课《建筑材料》）
历史认知 能说出古代和现代房屋使用的一种不同材料。 能大致说出建筑材料从天然材料到人造材料的发展顺序。 能清晰描述建筑材料演变的主要阶段，并能简单说出性能改进如何让房屋更坚固、舒适。
模型制作 能参与小组的混凝土模型制作活动。 能独立或合作完成普通混凝土块和钢筋混凝土块的制作，过程有序。 制作的模型结构完整、牢固，并能清晰解释在混凝土中加入“钢筋”模拟的是什么结构。
原理理解 通过承重测试，能说出哪个模型更结实。 能根据测试结果，得出“加入‘钢筋’的混凝土更结实”的结论。 能理解“钢筋混凝土”这种复合材料结合了钢筋的“抗拉”和混凝土的“抗压”优点，所以更坚固。
工程思维 对搭建和测试活动感兴趣。 在测试中能尝试调整重物放置方式，观察承重效果。 能基于测试结果，对模型提出简单的改进想法。
任务四：走进“纳米”世界 & 神奇的“莲叶效应”
概念理解 知道“纳米”是一个非常非常小的长度单位。 能说出当物质小到纳米尺度时，可能会有新性能。 能举例说明一种纳米材料带来的特殊性能。
现象观察 能观察到水滴在荷叶上呈水珠状滚动。 能对比描述水滴在荷叶、涂蜡纸和普通纸上的不同状态（球形 vs. 摊开）。 能将“莲叶效应”的观察与“纳米结构”的概念联系起来，理解这是大自然给我们的科技启发。
科学想象 对纳米科技产品感到新奇。 能说出希望未来材料拥有的一种神奇功能。 能基于对纳米特性的理解，为自己的“未来材料”设想提供一个简单的理由。
视野拓展 认真观看纳米科普视频或图片。 能向家人或朋友简单介绍什么是纳米材料。 表现出对前沿科技的持续兴趣，愿意主动了解更多关于新材料的新闻或知识。
十一、作业设计
（一）活动一分层作业设计：
基础作业 找一找家里的5种物品，记录它们的名称和所用材料，并判断是天然材料还是人造材料。 ★：能找到并记录3种物品。
★★：能准确记录5种物品的材料并正确分类。
★★★：除达到★★外，能简单说明其中1种人造材料可能由哪种天然材料加工而来。
提升作业 选择两种不同材料的杯子（如陶瓷杯、塑料杯），从“烫手吗？”“怕摔吗？”“重量如何？”三个方面进行比较，并说说你更喜欢用哪种杯子喝水，为什么？ ★：能从1个方面进行比较。
★★：能从2-3个方面进行比较，并说出偏好。
★★★：除达到★★外，能联系材料性能（如导热性、硬度）解释自己的偏好。
拓展作业 查阅资料或询问家人，了解一种传统材料（如竹子）在现代有哪些新的用途或产品。 ★：能说出1种新用途或产品。
★★：能说出2种新用途或产品，并配有简单图示或说明。
★★★：除达到★★外，能简要分析这种新利用体现了该材料的什么性能。
（二）活动二分层作业设计：
基础作业 查看自己衣服的标签，认识至少2种面料成分（如棉、聚酯纤维），并感受一下这件衣服的手感。 ★：能找到标签并认出1种成分。
★★：能认出2种成分，并能描述手感（如柔软、光滑）。
★★★：除达到★★外，能根据成分猜测这件衣服可能有什么特点（如棉吸汗、聚酯纤维耐磨）。
提升作业 准备一小块棉布和一块化纤布（如旧衣物），分别滴上一滴水，观察并记录水扩散的速度和范围，比较它们的吸水性。 ★：能完成实验并观察到一种布吸水更快。
★★：能准确记录两种布的吸水差异，并得出结论。
★★★：除达到★★外，能尝试解释为什么会有这种差异（如纤维结构不同）。
拓展作业 设计一件“未来战衣”，画出草图并标注你希望它不同部分（如外层、内层）分别用什么材料制成，并说明理由。 ★：能画出草图并标注1种材料。
★★：能针对不同部位选择2种及以上材料，并简单说明理由。
★★★：除达到★★外，理由能体现对材料性能（如防水、透气、保暖）的综合考虑。
（三）活动三分层作业设计：
基础作业 观察你家或学校附近的建筑，找出至少3种不同的建筑材料，并拍照或画下来。 ★：能找到并记录1-2种材料。
★★：能找到并记录3种材料，并能正确命名。
★★★：除达到★★外，能简单猜测其中一种材料的主要作用（如玻璃透光、砖承重）。
提升作业 用橡皮泥和牙签，尝试搭建一个简单的小房子模型，体验“梁”和“柱”的作用。 ★：能尝试搭建一个站立的结构。
★★：能搭建出有明确梁和柱结构的简单房子模型。
★★★：搭建的模型结构稳固、形象，并能指出哪里是“梁”，哪里是“柱”。
拓展作业 了解一种中国古代著名的建筑，它主要用了哪些材料？这些材料在当时有什么优势？ ★：能说出建筑名称和1种主要材料。
★★：能说出2种主要材料，并简单说明其优势（如石头坚固）。
★★★：除达到★★外，能通过查阅资料，说出该建筑在材料使用上的一项巧妙之处。
（四）活动四分层作业设计：
基础作业 寻找家里具有“易清洁”或“防水”功能的产品，看看说明书或标签上是否有提到使用了特殊技术或材料。 ★：能找到1件产品。
★★：能找到1件产品并指出其特殊功能。
★★★：除达到★★外，能尝试猜测这种功能可能与什么新技术有关（如纳米涂层）。
提升作业 模仿荷叶效应，尝试用蜡笔在一张纸上涂满颜色，然后滴上水珠，观察现象并和普通纸对比。 ★：能完成操作并观察到水珠在涂蜡纸上滚动。
★★：能清晰描述对比实验的现象差异。
★★★：除达到★★外，能简单解释涂蜡纸为什么能让水珠滚落（表面变得光滑不吸水）。
拓展作业 展开想象，如果有一种“纳米机器人”材料，你希望它有什么神奇功能？用图画和文字描述你的设想。 ★：能提出一种功能设想。
★★：能用图画和文字较清晰地描述设想的纳米机器人及其功能。
★★★：设想富有创意和细节，并能联系一两种现实需求（如医疗、环保）。
21世纪教育网 www.21cnjy.com 精品试卷·第 2 页 （共 2 页）
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