小学科学手工制作教学设计案例

一、教学背景与设计理念小学科学课程以培养学生科学素养为核心，强调通过探究与实践建构科学概念。“物质的变化与特性”是小学科学的重要内容，“水的净化”主题结合生活实际，能帮助学生理解过滤、吸附等分离原理，同时通过手工制作培养工程思维与动手能力。本教学设计针对四年级学生，立足“做中学”理念，将科学知识与手工实践深度融合，引导学生在设计、制作、改进净水器的过程中，提升观察、推理与合作能力。二、教学目标（一）知识与技能1.了解简易净水器的过滤原理，认识鹅卵石、石英砂、活性炭等材料的净化作用；2.能小组合作设计并制作简易净水器，描述过滤后水的变化。（二）过程与方法1.通过观察教师演示、小组讨论，分析材料特性与过滤顺序的逻辑关系；2.在动手制作中，提高工具使用（剪刀、镊子）与方案实施能力，学会基于现象反思改进。（三）情感态度与价值观1.体会科学技术对改善生活的意义，增强节约用水、保护水资源的环保意识；2.培养小组合作的责任感，在成果展示中提升表达与反思能力。三、教学准备（一）材料准备每组：空塑料瓶（500ml，底部裁剪）、纱布（或脱脂棉）、活性炭（颗粒状）、石英砂（细沙）、鹅卵石（洗净、晾干）、泥土水（提前搅拌，模拟浑浊水）、透明烧杯2个（盛原水与过滤水）。教师演示：除上述材料外，增加滤纸、漏斗、玻璃棒（演示实验室过滤）。（二）工具与辅助安全剪刀、镊子、湿巾（清洁手）、教学课件（展示自来水厂净化流程、材料作用示意图）、“安全提示卡”（标注剪刀使用、材料卫生要求）。四、教学过程（40分钟）（一）情境导入：“水的烦恼”（5分钟）教师展示一杯浑浊的泥土水，提问：“这杯水能直接喝吗？生活中我们喝的自来水是怎么变干净的？”引导学生回忆自来水厂的处理环节（沉淀、过滤、消毒），顺势提出任务：“今天我们用身边的材料，做一个‘家庭小水厂’——自制简易净水器，让浑浊水变清澈！”（设计意图：从生活问题切入，激活前认知，让学生带着“解决实际问题”的动机进入学习。）（二）新知探究：“材料的秘密”（10分钟）1.材料特性分析：教师出示鹅卵石、石英砂、活性炭、棉花，引导学生观察、触摸，思考：“这些材料有什么特点？能过滤掉水中的什么杂质？”小组讨论后汇报（如鹅卵石颗粒大，能拦大泥沙；活性炭黑色多孔，可能吸附颜色和异味）。2.过滤原理演示：教师用漏斗、滤纸演示实验室过滤，对比“滤纸过滤泥沙”与“活性炭吸附色素”的现象，讲解“颗粒大小分层过滤”“吸附作用”的科学原理。结合课件图示，明确简易净水器的设计逻辑：从粗到细的过滤层（大颗粒先拦，小颗粒后滤，吸附剂除色味）。（设计意图：通过“观察—推理—演示”，让学生理解材料选择与顺序的科学性，为制作环节铺垫理论基础。）（三）实践制作：“我的净水器”（15分钟）1.方案设计小组合作绘制“净水器设计图”，明确材料分层顺序（如：瓶口端→棉花（细滤）→活性炭（吸附）→石英砂（中滤）→鹅卵石（粗滤）→顶部开口倒水），并标注每层厚度（如鹅卵石2cm、石英砂3cm、活性炭2cm、棉花1cm）。教师巡视，引导小组优化设计（如“活性炭和石英砂之间加纱布，防止混合”）。2.动手制作步骤1：改造瓶子：用安全剪刀将塑料瓶底部（宽口端）剪掉，瓶口处用纱布（或棉花）堵住，防止材料漏出。步骤2：分层装填：从瓶口端（底部）开始，依次放入棉花（压实，防止活性炭漏出）、活性炭（均匀铺层）、纱布（隔离层）、石英砂（缓慢倒入，避免扬尘）、纱布、鹅卵石（轻放，保持层状）。安全提示：使用剪刀时“刀尖向下，远离同伴”；活性炭、石英砂避免吸入，操作后及时用湿巾擦手。教师巡视指导，针对“材料混合”“装填过松/过紧”等问题，引导小组调整（如“活性炭层太松，过滤速度会变慢，试试轻轻压实？”）。（设计意图：通过“设计—制作—调整”的过程，培养工程思维与问题解决能力，落实“做中学”。）（四）成果展示与评价（8分钟）1.效果检验：各小组将泥土水缓慢倒入净水器，观察过滤后水的清澈度，用烧杯接取对比原水。教师记录各小组的过滤效果（如“第3组水变清，但还有少量色素”“第5组流速慢，可能棉花堵塞”）。2.多元评价：小组自评：“我们的设计优点是____，不足是____，下次会____。”同伴互评：“我觉得第2组的分层很清晰，但活性炭放少了，建议____。”教师评价：肯定“材料顺序合理”“合作默契”的小组，针对“流速慢”“过滤不彻底”等问题，引导分析原因（如“棉花太密”“活性炭层薄”），提出改进方向。（设计意图：通过真实的“效果反馈”，让学生体验科学探究的“验证—反思”过程，提升批判性思维。）（五）拓展延伸：“生活中的净化”（2分钟）播放自来水厂净化流程视频，提问：“我们的净水器和自来水厂的流程有什么相同和不同？”布置课后任务：“用滤纸、海绵等材料改进净水器，观察过滤效果是否更好；调查‘海水淡化’的方法，下节课分享。”五、教学反思（一）亮点与成效学生通过“设计—制作—评价”的完整过程，不仅掌握了过滤原理，更在“材料分层逻辑”“问题解决策略”（如调整活性炭厚度）中发展了工程思维。小组合作时，多数学生能主动分工（如“我剪瓶子”“我装石英砂”），环保意识在对比“浑浊水→清水”的过程中自然生成。（二）不足与改进1.材料准备细节需优化：部分小组的石英砂含杂质，导致过滤后水仍浑浊，下次需提前筛选、洗净材料；2.时间把控需调整：“制作环节”中个别小组因分工不清拖延，可提前明确“组长—设计师—操作员—记录员”的角色；3.个体差异关注不足：少数学生对“吸附原理”理解模糊，后续可增加“活性炭吸附红墨水