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苏教版小学科学三年级上册第五单元《材料的演变》
第19课《建筑材料》详细教学设计
一、活动主题
家园厅——从茅草屋到摩天楼：建筑材料的演变与智慧
二、课程标准依据
本教学设计严格遵循《义务教育科学课程标准（2022年版）》与《义务教育课程方案（2022年版）》的指导思想。
1.核心概念：对应“1.物质的结构与性质”中的“1.1 物质具有一定的特性与功能”，并初步渗透“13.工程设计与物化”的思想。
2.学习内容与要求：3-4年级学生应能“区分生活中常见的天然材料和人造材料，说出中国古代技术与工程方面的典型案例”。本课聚焦建筑材料的特性、演变及其在工程中的应用。
3.课程理念：坚持素养导向，强化学科实践。通过创设“家园厅”策展的真实情境，引导学生像工程师一样思考，通过观察、比较、模拟实验等活动，探究建筑材料的性能与其用途的关系，理解材料演变如何推动人类居住条件的改善，培养工程思维与创新意识。
三、教材分析
本课是苏教版三年级上册第五单元《材料的演变》的第3课。教材通过呈现古代茅草屋、木屋、砖瓦房和现代钢筋混凝土建筑的图片，引导学生思考建筑材料的变化，并通过比较砖、木头、钢筋等材料的特性，理解不同材料在建筑中的应用。本课在单元中承上启下，既运用了前两课关于材料分类和性能的基础知识，又通过“建筑材料”这一具体领域，深化对“材料性能决定用途，需求推动演变”这一核心观念的理解，并为后续了解纳米材料等高科技材料做铺垫。
四、教学目标
1.科学观念：知道常见的建筑材料（如木头、石头、砖、水泥、钢筋等）及其来源（天然或人造）；能通过观察和简单实验，比较不同建筑材料在硬度、承重性等方面的特点；理解建筑材料的演变是为了满足人类对安全、舒适、耐用等居住需求。
2.科学思维：能通过对比观察、模拟实验等方法，归纳不同建筑材料的性能差异；能初步建立“材料性能→建筑结构→建筑功能”之间的简单联系。
3.探究实践：能运用感官和简单工具观察、描述建筑材料的特性；能在教师指导下，合作完成简单的“材料承重”模拟实验，并记录、分析现象。
4.态度责任：感受从古至今建筑材料演变中蕴含的人类智慧与工程力量，体会我国古代建筑技术（如榫卯结构、长城砖石）的辉煌成就，增强民族自豪感；初步建立根据需求合理选择材料的意识。
五、教学重难点
1.教学重点：认识常见的建筑材料及其基本特性（如硬度、承重能力）；了解建筑材料从古至今的发展变化。
2.教学难点：理解建筑材料的选择与建筑功能、结构之间的关系；初步建立“需求推动材料发展与工程进步”的科技史观。
六、教学准备
1.教师准备：多媒体课件（含“材料时光博物馆·家园厅”策展任务书、从古至今典型建筑图片/视频、中国古建筑智慧微视频）、多种建筑材料样本（小木块、砖块碎片、水泥块、钢筋段、泡沫板、塑料片等）、承重实验材料（相同大小的纸板、A4纸、硬卡纸、小木块、若干硬币或砝码）、学习任务单、策展人星级评价表。
2.学生准备：铅笔、彩笔、直尺。
七、教学过程
（一）情境导入，承接布展任务
教师活动：
“各位‘材料时光博物馆’的优秀策展人们，欢迎回来！我们已经成功探索了‘起源厅’和‘霓裳厅’。今天，我们将走进一个与我们‘安居乐业’息息相关的展厅——‘家园厅’！（展示课件，呈现从洞穴、茅草屋到现代高楼大厦的演变图）大家看，从远古人类寻找洞穴栖身，到后来用草木泥土搭建房屋，再到今天用钢筋水泥建造摩天大楼，我们居住的房子发生了翻天覆地的变化。这背后，建筑材料的演变功不可没！今天，我们的策展任务就是：**为‘家园厅’策划‘建筑材料演变展’，并担任‘小小结构工程师’，探究不同建筑材料的‘本领’！**大家有信心接受挑战吗？”
学生活动：
观看图片，感受建筑材料的巨大变化，被“小小结构工程师”的角色所吸引，明确本节课的学习任务。
设计理念： 紧密衔接单元大情境，自然过渡到本课主题。通过强烈的视觉对比，激发学生对建筑材料演变的好奇心。赋予学生“工程师”角色，增强学习的目的性和代入感。
（二）探究活动一：建筑材料博览会
教师活动：
“工程师们，要设计好展览，首先要认识我们的‘主角’——各种建筑材料。请大家打开‘建筑材料样本盒’，里面有木头、砖块、水泥、钢筋，还有泡沫和塑料。请大家小组合作，用眼睛看、用手摸、甚至轻轻敲一敲，完成《学习任务单》第一部分：记录每种材料给你的感觉——是坚硬还是柔软？是粗糙还是光滑？是轻还是重？并试着根据上节课的知识，判断它们主要是天然材料还是人造材料。” （巡视指导，引导学生多角度观察和描述。） “哪个小组的工程师来分享一下你们的发现？比如，砖块和泡沫，给你的感觉有什么天壤之别？” （引导学生说出：砖块非常坚硬、粗糙、有分量；泡沫很软、很轻。砖是由黏土烧制的人造材料；木头是天然材料；钢筋是钢铁加工而成的人造材料等。）
学生活动：
（1）小组合作，运用多种感官观察、触摸、比较不同的建筑材料样本。
（2）记录观察到的特征，并进行初步的分类（天然/人造）。
（3）分享交流观察结果，尝试用语言描述不同材料的特性。
设计理念： 体现“自主学习”与“合作学习”。延续前两课的探究方法，让学生通过亲身感知获得对建筑材料的直接经验。将新旧知识（材料分类）联系起来，促进知识结构化。
教学评一体化： 结合“策展人星级评价表（活动3）”中“观察描述”与“分类判断”维度，对学生的观察细致程度和知识迁移能力进行即时评价。
（三）探究活动二：承重挑战赛
教师活动：
“大家的观察很仔细！但作为结构工程师，我们不仅要看外表，更要测试材料的‘真本事’——承重能力！一栋房子稳不稳，材料的承重能力非常关键。现在，我们来进行一场‘桥梁承重挑战赛’！” （展示用相同大小的纸板、A4纸、硬卡纸折成的简易桥墩模型，以及小木块。） “每个小组都有这四种‘桥面’材料：纸板、A4纸、硬卡纸和小木块。你们的任务是：将它们架在两个相同高度的支撑物上当作‘桥面’，然后轻轻地、一个一个地往‘桥面’中央放硬币，看看哪种‘桥面’能承受最多的硬币而不塌陷。请将实验结果记录在任务单上。” （明确实验规则，强调公平对比：桥墩跨度相同，放置硬币位置相同。） “挑战开始！注意观察‘桥面’在承重时的变化。” （巡视指导，引导学生记录数据，并思考原因。） “比赛结束！请冠军小组来分享你们的发现和秘诀！” （引导学生总结：小木块和硬卡纸承重能力强，因为它们更硬、更结实；A4纸承重能力最弱，因为它软、易弯曲。进而联系到建筑中，承重墙、柱子需要选用坚固的材料如砖、石、钢筋混凝土。）
学生活动：
（1）小组合作，进行承重对比实验，控制变量（桥墩跨度、测试方法）。
（2）仔细观察并记录每种“桥面”材料所能承受的硬币数量及变形情况。
（3）分析实验数据，讨论材料承重能力与其硬度、厚度等特性的关系。
设计理念： 体现“探究学习”的核心。通过趣味化的“挑战赛”形式，将抽象的“承重性”转化为直观、可测量的实验。学生在动手操作和数据分析中，自主建构“材料性能决定用途”的科学观念，初步体验工程测试的思维。
教学评一体化： 结合“策展人星级评价表（活动3）”中“实验操作”、“数据记录”和“结论分析”维度，对学生的实验规范性、数据记录准确性和逻辑分析能力进行评价。
（四）联系古今，理解演变智慧
教师活动（逐字稿）：
“通过挑战赛，我们明白了为什么现代高楼大厦要用钢筋混凝土，而不是茅草和木头。那么，我们的古人是如何运用他们的智慧，克服材料限制，建造出坚固宏伟的建筑呢？（播放中国古建筑智慧短片，重点展示榫卯结构、长城砖石工艺等）” “看，这是我们中国古代建筑的一大智慧——榫卯结构。不用一颗钉子，仅靠木头构件之间的凹凸咬合，就能让建筑牢固无比，甚至能抗震！还有举世闻名的万里长城，它的砖石砌筑工艺，历经千年风雨依然屹立。这都体现了古人在材料应用和结构设计上的极高智慧！” “从古代的木头、砖石，到近代的钢铁，再到现代的钢筋混凝土、玻璃幕墙，建筑材料的每一次革新，都让我们的房子更安全、更舒适、更美观。这背后，是无数科学家和工程师不断探索、创新的结果。”
学生活动：
观看视频，聆听讲解，被中国古代的建筑智慧所震撼。理解建筑材料演变是科技发展和人类需求共同推动的结果。
设计理念： 跨学科融合：融入历史（建筑史、工程史）、技术与工程（结构设计）。通过展示中国古代建筑技术的辉煌成就，自然升华情感，培养学生的民族自豪感和文化自信，同时渗透工程思维（结构设计的重要性）。
（五）总结升华，策展与展望
教师活动：
“同学们，今天的‘家园厅’勘探与工程师体验圆满成功！我们不仅认识了各种各样的建筑材料，测试了它们的‘承重本领’，更领略了从古至今人类在建造家园过程中展现出的惊人智慧与创造力。” “现在，我们可以自信地为‘家园厅’设计核心展区了：从‘土木工程’的古老智慧，到‘钢铁森林’的现代奇迹，每一块砖、每一根钢筋，都诉说着人类适应自然、改造环境、追求美好生活的故事。” “材料的探索永无止境。下节课，我们将走进最前沿的‘未来厅’，去认识一种神奇的新材料——纳米材料。它又将如何改变我们的世界呢？让我们共同期待！”
学生活动：
回顾整课探究过程，完成学习任务单，理解本课核心知识，情感得到升华，并对后续学习充满期待。
设计理念： 总结本课核心概念与探究方法，将知识学习、工程实践与科技发展史相结合，突出“科技造福人类”的科学价值观。结尾与单元最后一课“纳米材料”自然衔接，保持学习项目的整体性与连贯性，激发持续探究的兴趣。
八、作业设计（分层）
1.基础作业（必做）：“家庭建筑侦察员”。观察自己家的房子（或教室），找出3处使用了不同建筑材料的地方（如地板、墙壁、窗户），记录下是什么材料，并想一想为什么用在这里。
2.提升作业（选做）：“桥梁设计师”。用A4纸设计并制作一座能承重至少5枚硬币的纸桥（形状自定），测试并记录它的承重能力。
3.拓展作业（挑战）：“古建筑探秘者”。查找一项关于中国古建筑（如赵州桥、故宫、土楼等）在材料或结构上的独特智慧，制作成一张“古建筑智慧卡”。
九、教学反思（预设）
本课设计成功地将“工程师”角色与“承重挑战”实验深度融合，极大地激发了学生的探究兴趣和动手欲望。“建筑材料博览会”活动巩固了材料观察与分类技能，“承重挑战赛”则巧妙地将材料性能测试转化为有趣的工程问题，符合三年级学生喜欢挑战的特点。引入“榫卯结构”“长城”等中国智慧案例，是进行爱国主义教育和工程精神熏陶的有效途径，提升了课堂的深度与广度。教学中需注意实验材料的准备要确保对比的公平性（如纸的规格、木块厚度），并引导学生关注实验的规范性。对于“结构与性能”的关系，部分学生可能理解不深，可通过更多生活实例（如不同形状的纸桥承重不同）在课后或后续课程中加以拓展。
《学习任务单》——家园厅小小结构工程师
班级：__________ 姓名：__________ 工程师编号：__________
任务一：建筑材料博览会（观察与分类）
观察小组的建筑材料样本，将你的发现记录在下表。
小木块
砖块碎片
水泥块
钢筋段
泡沫板
我的发现：不同的建筑材料，特性差异很大。建造房屋时，承重的部分（如墙、柱）通常会选用像______、______这样______的材料。
任务二：承重挑战赛（实验与探究）
用四种材料做“桥面”，测试它们的承重能力（能承受的硬币数量）。
A4纸
硬卡纸
纸板
小木块
实验结论：承重能力最强的材料是______，最弱的是______。我认为承重能力与材料的______、______等特性有关。
任务三：策展小思考
如果请你为“家园厅”的“古代建筑区”和“现代建筑区”选择最具代表性的建筑材料，你会分别选择什么？为什么？
古代建筑区，我选择：（例如：木头、砖石）
理由：______________________________
现代建筑区，我选择：（例如：钢筋混凝土、玻璃）
理由：______________________________
工程师自我评价：
今天我完成了（ ）项任务，我的观察和实验可以得（ ）颗星！☆☆☆
21世纪教育网 www.21cnjy.com 精品试卷·第 2 页 （共 2 页）
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