《探秘身边的建筑材料》-小学科学三年级上册教学设计

《探秘身边的建筑材料》——小学科学三年级上册教学设计一、教学内容分析本课隶属于小学科学“材料”主题单元，是学生系统认识物质世界属性的重要起点。依据《义务教育小学科学课程标准》，本课教学需立足于发展学生的核心素养，具体聚焦于“科学观念”、“科学思维”、“探究实践”与“态度责任”四个维度的融合。在知识技能图谱上，本节课的核心在于引导学生认识几种常见建筑材料的名称（如木材、石材、砖、混凝土、玻璃、钢材），并初步通过观察、比较等方法，探究其在外观、硬度、承重性等方面的显著特征，从而理解“不同材料具有不同性质，性质决定了其用途”这一核心概念。这一认识为后续学习“材料的加工”、“材料的循环利用”等内容奠定了必要的认知基础。在过程方法上，本节课将重点实践“运用感官进行有序观察”、“基于证据进行比较与分类”、“开展简单的模拟实验”等科学探究的基本方法。在素养价值层面，通过探究身边的建筑材料，旨在引导学生关注生活、感知科技与社会发展的联系，初步培养实证意识、探究兴趣以及珍惜资源、合理利用材料的可持续发展观念。三年级学生处于具体运算思维阶段，对周围世界充满好奇，乐于动手操作，但观察的持久性、系统性和表述的精确性有待提升。在生活经验上，学生对砖块、玻璃、木头等材料已有模糊的感知，但大多停留在名称识别的层面，对材料“性质”的理性认识较为匮乏，也鲜少主动建立材料性质与其功能之间的联系。常见的认知障碍可能包括：难以多角度、有顺序地进行观察描述；容易将材料的“名称”与“性质”混淆；对“承重性”等抽象性能的理解停留在感性层面。为此，在教学过程中，我将设计“观察记录单”作为思维支架，引导学生进行结构化观察；通过“分类游戏”和“承重挑战赛”等活动，创设认知冲突，驱动深度思考。同时，通过巡视指导、小组分享、作品展示等形成性评价手段，动态把握不同学生的理解进程，为观察能力较弱的学生提供“观察提示卡”，为思维敏捷的学生设置“拓展探究角”，实现基于证据的差异化支持。二、教学目标在知识层面，学生将能识别并说出至少四种常见建筑材料的名称；能够运用多种感官，有序观察并描述这些材料在颜色、纹理、粗糙度等方面的显著特征；能初步将材料的某项特征（如硬度、透光性）与其在实际建筑中的用途联系起来，建构“性质决定用途”的朴素观念。在能力层面，学生能像小科学家一样，借助工具（如放大镜）进行细致观察，并尝试用图画或简练的词语记录发现；能在小组合作中，基于观察到的证据对材料进行分类并阐述理由；能完成一个简单的模拟承重测试，并依据结果对“结构”进行初步优化。在情感态度与价值观层面，激发学生对身边材料世界的好奇心与探究热情，在触摸、观察、实验中感受科学的趣味；通过小组协作搭建活动，体验分享观点、合力解决问题的乐趣，并初步树立“材料有限、需合理利用”的社会责任感。在科学思维目标上，本节课重点发展学生的观察比较能力、归纳分类能力和基于证据的简单推理能力。学生将通过“找不同”、“为什么这么用”等问题链，经历从具体现象中提取特征、依据特征进行分类、并尝试进行合理解释的思维历程。在评价与元认知目标方面，引导学生回顾探究过程，使用“我的发现星”等自评工具，反思自己的观察是否全面、记录是否清晰、分类依据是否合理，初步养成反思学习过程的习惯。三、教学重点与难点教学重点为：引导学生通过多种感官和简单实验，认识几种常见建筑材料的显著性质，并初步建立材料“性质”与其“用途”之间的关联。确立此为重点，是因为它直接对应课标中“知道常见的材料具有不同的特征和用途”这一核心概念，是构建“物质科学”领域知识体系的基石。对“性质用途”关系的理解，是将零散的生活经验提升为科学观念的关键跨越，也是培养学生运用科学思维解决实际问题（如选择材料）的起点。教学难点在于：如何指导学生系统、有序地运用多感官进行观察，并用较为科学的语言描述材料的性质；以及如何帮助学生理解“承重性”等抽象性能，并将其与具体材料联系起来。难点成因在于，三年级学生的观察易流于片面和随意，描述多依赖直觉词汇；同时，“承重”是一个需要量化或对比才能凸显的概念，学生不易从静态材料本身直接感知。突破方向在于提供结构化的观察指引、创设需要对比测试的探究情境（如“哪种纸桥承重更多”），将抽象性能转化为可操作、可比较的具体任务。四、教学准备清单1.教师准备1.1媒体与教具：制作多媒体课件，包含本地特色建筑、古今中外典型建筑图片与视频片段。实物展示台。1.2实验材料包（按小组配备）：木材、砖块、石板（或大理石片）、玻璃片、钢材（如小号角铁）、泡沫板（仿轻质材料）样本各一；放大镜数个；不同纸张（A4纸、卡纸）用于承重实验；一元硬币若干（作砝码）；记录单、小组讨论便签。2.学生准备2.1课前任务：观察自己家的房子或教室，看看用了哪些材料，并思考“为什么这里用这种材料？”2.2物品携带：彩色笔。3.环境布置3.1座位安排：四人或六人小组合作式就座。3.2板书记划：左侧预留“材料博物馆”区域（张贴材料样本图及学生描述词），中部为“性质用途”关联图，右侧为“我们的问题与发现”。五、教学过程第一、导入环节1.情境激趣，提出问题：“同学们，大家每天走进我们美丽的校园，有没有停下脚步，仔细观察过这座陪伴我们学习的‘大朋友’——教学楼呢？它是由什么‘变’出来的呢？”（播放校园建筑局部特写图片：砖墙、玻璃窗、木门、水泥柱）。学生自由发言后，教师呈现多样建筑图片（如木屋、玻璃幕墙大厦、石桥、钢构体育馆），继续引导：“看，从古到今，从乡村到城市，人们用各种各样的材料搭建起不同的建筑。看到这些，你的小脑袋里冒出了什么问题？”1.1.聚焦核心问题：教师归纳并板书学生提出的核心问题，如：“为什么盖房子要用这么多不同的材料？玻璃为什么用来做窗户而不是砌墙？”进而提炼出本节课的驱动性问题：“不同的建筑材料，究竟有什么独特的‘本领’，让建筑师选择了它？”1.2.明晰探究路径：“今天，我们就化身‘建筑材料探秘员’，走进我们的‘课堂材料博物馆’，用眼睛看、用手触摸、甚至用一些小实验，来发现它们藏着的秘密，最后试着解答这个问题。先请大家猜一猜，你面前这些材料（示意材料包），哪些会比较‘坚强’，哪些会比较‘温柔’？”第二、新授环节任务一：初探“材料博物馆”——多感官观察与描述教师活动：教师首先展示并介绍六种材料样本，强调安全注意事项（如玻璃片边缘小心触摸）。随后发布观察指令：“各位探秘员，领取你们的‘宝物’（材料样本）和‘探测镜’（放大镜）吧！我们第一个任务是：仔细侦查，发现了什么？”教师提供结构化引导：“大家先别急着摸，用眼睛仔细看看，它的颜色、花纹有什么特点？再用手指轻轻摸一摸表面，是光滑的还是粗糙的，是凉的还是温的？轻轻敲一敲（示范安全敲击），听听声音有什么不同？把你们小组的发现，用关键词或画图的方式记录在‘侦查报告’（观察记录单）上。记住，好的观察是有顺序的。”学生活动：学生以小组为单位，领取材料样本。他们运用视觉、触觉、听觉等多种感官，对材料进行轮换观察和感知。一边观察，一边兴奋地交流：“砖头好多小孔！”“玻璃摸起来好凉啊！”“木头有一圈一圈的花纹！”并在观察记录单上绘制简图或写下描述性词语（如：红色、粗糙、有孔、硬、凉等）。即时评价标准：1.观察是否运用了多种感官（看、摸、听）。2.描述是否基于具体感知，使用了恰当的形容词（而非仅说“不一样”）。3.小组内是否进行了有序的分享与协作记录。形成知识、思维、方法清单：★观察是科学探究的基础。我们运用眼睛看、手触摸、耳朵听等多种感官，可以收集到关于材料的丰富信息。有序观察能让我们的发现更全面。▲描述需要依据。说一种材料“粗糙”，是因为摸上去有颗粒感；说它“硬”，是因为按压时不易变形。将描述与感官体验对应，表述才更科学。常见误区提示：有学生可能说“木头是棕色的”，但实际不同木头颜色有差异。引导关注共性（纹理）与差异性（颜色），理解同种材料也有变化。任务二：给材料“找朋友”——基于属性的分类游戏教师活动：在小组分享观察发现后，教师引导学生进入分类环节：“大家发现了这么多特点！现在，你能根据某个‘秘密标准’，给这些材料分分类吗？”教师在白板上画出两个大圆圈。“比如，哪些摸起来比较粗糙？哪些比较光滑？或者，哪些看起来是自然就有的，哪些是人加工制造出来的？小组讨论一下，确定一个标准，然后把材料图片贴到对应的圈里，并派代表说说你们的理由。”学生活动：小组内展开热烈讨论，确定分类标准（如按硬度、按天然/人造、按颜色等）。他们将材料样本或图片进行归类，并准备汇报：“我们按‘是否透光’分类，玻璃独自一类，其他都不透光是一类。”“我们按‘来源’分，木头、石头是自然类，砖头、玻璃、钢铁是人造类。”即时评价标准：1.分类标准是否清晰、统一。2.分类结果是否与所宣称的标准一致。3.汇报时能否清晰陈述分类的依据（基于之前的观察证据）。形成知识、思维、方法清单：★分类需要标准。对事物进行分类，必须依据一个明确、统一的特征或属性。标准不同，分类的结果就不同。★天然材料与人造材料。像木材、石材这样直接来源于大自然的，属于天然材料；像砖、玻璃、钢铁这样需要经过人工加工制成的，属于人造材料。这是材料的一个重要分类角度。思维引导：“按‘软硬’分时，遇到不容易判断的怎么办？（引导思考需要更精确的比较或测试方法）这为我们接下来的任务埋下了伏笔。”任务三：挑战“纸桥承重王”——初探材料的性能教师活动：教师承接上一任务的疑问，引入对材料性能的探究：“刚才有小组想按‘结实程度’分，但好像有点难判断。材料的‘承重能力’是一项非常重要的‘本领’。我们来做个迷你挑战赛：用一张A4纸搭建一座‘桥’，看谁的纸桥能承受更多硬币！”教师明确规则：桥墩距离固定（如15厘米），只能使用一张纸进行造型设计，硬币需放在桥面中央。给予小组5分钟设计与制作时间。“开始前，小组工程师们先商量一下：怎样让一张软软的纸变得能承重？是把它卷起来？还是折成波浪形？动手试试吧！”学生活动：各小组积极讨论、设计并制作纸桥。他们尝试将纸折成M形、卷成圆柱体、折成瓦楞状等多种结构。制作完成后，各组依次上台进行承重测试，在全班计数声中，小心翼翼地添加硬币，直到桥塌陷，记录最终承重数量。即时评价标准：1.能否在设计中体现出对“增强承重”的思考（如改变形状、增加支撑）。2.测试操作是否规范、有序，记录是否准确。3.能否从测试结果中初步感知“结构影响承重性能”。形成知识、思维、方法清单：★材料的性能可以通过实验来测试和比较。“承重性”是材料的一项重要性能，我们可以设计公平的实验（如桥墩距离相同、硬币放置位置相同）来比较不同结构或材料的承重能力。▲结构影响性能。同一种材料（如纸），通过改变它的形状和结构（如卷成柱、折成褶），可以大大提升其承重能力。这在建筑中广泛应用，例如钢材做成“工”字形。课堂用语：“哇，这个波浪形的纸桥居然承受了10个硬币！工程师们，你们是怎么想到这个妙招的？”“看来，材料的‘本领’大小，有时候不仅取决于它本身，还取决于我们如何使用它、塑造它！”任务四：连线“本领”与“岗位”——建立性质与用途的关联教师活动：教师引导学生将探究回归到最初的驱动性问题：“我们发现了材料的不同特征，还体验了如何让材料变‘强壮’。现在，你能试着当一回‘小小建筑师’，为这些材料安排‘工作岗位’吗？”课件出示建筑局部图片（窗户、承重墙、屋顶、地板）和材料名称（玻璃、砖头、木材、混凝土等），请学生尝试连线并说明理由。学生活动：学生独立思考或同桌交流后，进行连线并解释：“玻璃透明，能让光线进来，所以适合做窗户。”“砖头比较坚硬、结实，适合砌墙。”“木材有一定的弹性，踩着舒服，而且冬天不觉得太凉，适合做地板。”即时评价标准：1.连线是否合理。2.解释理由时，是否能够将材料的某项具体性质（透光性、硬度、触感等）与建筑部位的功能需求联系起来。形成知识、思维、方法清单：★核心观念：性质决定用途。人们根据材料的不同性质（如硬度、透光性、弹性、防水性等），来决定将它们用在什么地方。这是选择和使用材料的基本科学原理。▲综合考量。在实际建筑中，选择材料往往需要综合考虑多种性质、成本、美观等因素。例如，窗户框既要牢固，也要隔热。教学提示：鼓励学生结合生活经验进行推理，即使不完全准确，也应肯定其建立联系的思考过程。任务五：构建“概念图谱”——梳理与整合教师活动：教师带领学生回顾整个探究历程，利用板书进行结构化总结：“经过一番探索，我们来整理一下今天的收获。我们认识了这些材料朋友（指板书‘材料博物馆’），通过观察和实验，发现了它们各自的‘特征’和‘本领’（指向描述词和实验结论），最终明白了建筑师们是根据这些‘本领’来给它们安排‘工作岗位’的（完成‘性质用途’关联图）。”教师用箭头和框图，将“材料”、“性质/特征”、“实验/方法”、“用途”几个关键概念动态连接起来，形成一幅简单的概念关系图。学生活动：学生在教师引导下，口头复述探究过程，共同完善概念图。例如：“我们先用眼睛和手观察，发现砖头硬、有孔；然后通过纸桥实验知道改变结构能增加承重；因为砖头硬且结实，所以用来砌墙。”形成知识、思维、方法清单：★科学探究的一般过程。本节课我们经历了“提出问题→观察实验→发现特征→建立联系→得出结论”的完整探究过程。★知识结构化。将零散的知识（材料名称、特征、用途）通过“性质决定用途”这一核心观念串联起来，形成了关于建筑材料的初步知识网络。总结语：“看，从一个简单的问题出发，我们通过观察、实验、思考，像科学家一样找到了一条清晰的解释路径。这就是科学探究的魅力！”第三、当堂巩固训练设计分层巩固活动：1.基础层（全体参与）：“快速抢答”：教师出示材料性质描述（如“透明”、“坚硬有孔”、“天然纹理”），学生快速说出对应的典型建筑材料名称。2.综合层（小组协作）：“我是材料推荐师”：出示新情境——“要为学校新建一个户外小鸟饮水台，你觉得台面用什么材料比较好？请从我们今天研究的材料中选择，并说出至少两条理由。”小组讨论后汇报，要求理由必须结合材料性质。3.挑战层（自主选择）：“思维进阶”：思考“古人没有钢铁和混凝土，是用什么材料建造高大坚固的建筑的？（引导学生思考石材、木材的巧妙结构，如拱形、榫卯），这又说明了什么？（即使材料性能有限，通过卓越的结构设计也能实现强大功能）。”反馈机制：基础层采用集体反馈，教师即时评判；综合层采用小组互评与教师点评相结合，着重评估理由的充分性与科学性；挑战层的问题作为弹性思考题，鼓励学有余力的学生课后查阅资料，下次课分享，教师给予个别反馈和激励。第四、课堂小结引导学生进行元认知反思：“今天的探秘之旅即将结束，请大家用一分钟，在‘学习日志’上画一画或写一写：今天我最大的一个发现是什么？我用了哪些方法来探究？还有没有什么新的疑问？”随后，邀请几位学生分享他们的反思。教师总结：“大家不仅发现了材料的秘密，更掌握了观察、比较、实验这些科学探索的‘法宝’。带着这些法宝，你会发现我们的世界处处有科学。”最后布置分层作业：必做——完成活动手册相关练习，并向家人介绍一种建筑材料的“本领”。选做——（1）观察家中不同房间的地面或墙面材料，尝试分析选择的可能原因。（2）用废旧报纸，设计并制作一个能承重一本科学书的“高塔”。六、作业设计基础性作业（必做）：1.完成科学活动手册上本课对应的观察记录与填空题，巩固对常见建筑材料名称及基本性质的认识。2.“小小讲解员”：选择一种你今天印象最深刻的建筑材料，向爸爸、妈妈或朋友介绍它的至少两个显著特征，并说说它通常被用在建筑的什么地方，为什么。拓展性作业（建议大多数学生尝试）：3.“家庭材料侦察兵”：仔细观察你家客厅和厨房，分别找出3种不同的建筑材料（如地板砖、木柜门、金属水龙头等），简单记录它们是什么材料，并思考“这个地方为什么要用这种材料？”（可以从清洁、耐用、美观、触感等角度思考）。探究性/创造性作业（学有余力的学生选做）：4.“未来材料设计师”：发挥你的想象力，为你梦想中的“环保小屋”设计一种新型的墙面或屋顶材料。你需要画出或描述出这种材料，并说明它应该具备哪些特殊的性质（例如：能自动调节室内温度、非常轻盈却能防震、可以吸收太阳能等）。七、本节知识清单及拓展★1.常见建筑材料：木材、砖、石材（如大理石、花岗岩）、玻璃、钢材、混凝土等是我们身边常见的建筑材料。它们有的来自大自然（天然材料），有的是人工制造出来的（人造材料）。★2.材料的性质：材料具有各种不同的特征，称为性质。包括用眼睛看到的（颜色、纹理）、用手触摸感觉到的（硬/软、光滑/粗糙、凉/温）、以及通过实验才能了解的（承重性、透光性、防水性等）。例如，玻璃具有“透明”的性质，砖头具有“坚硬且有孔隙”的性质。★3.观察方法：科学观察常常需要调动多种感官（看、摸、听、闻需安全指导），并且按照一定的顺序进行，这样才能发现更多、更全面的信息。使用工具（如放大镜）可以帮助我们看得更细致。▲4.分类思想：对事物进行分类是科学整理信息的重要方法。分类必须依据一个统一的标准（如按硬度分、按天然/人造分）。标准不同，分类结果就不同。★5.核心观念：性质决定用途。这是本课最重要的科学观念。人们根据实际需求，选择具有相应性质的材料来制造物品。例如，利用玻璃的透明性做窗户，利用钢材的坚固性建造桥梁骨架。▲6.结构与性能：材料的性能不仅与本身有关，还与其形状和结构密切相关。通过改变结构（如将纸折成波浪形），可以显著提升材料的某项性能（如承重能力）。这在建筑和工程中应用极广。★7.科学探究过程：本课体验了完整的探究循环：从生活中的现象提出问题→通过观察和实验收集证据→对证据进行分析和分类→建立解释（性质用途联系）→得出结论并反思。▲8.常见误区辨析：“重”不一定等于“结实”。材料的“承重性”（抗压能力）需要科学测试来判断，不能仅凭手感掂量。泡沫塑料块可能很轻，但垂直承重能力很差。▲9.材料与可持续发展：许多建筑材料来自不可再生的自然资源。因此，在设计和建造时，需要考虑材料的循环利用、减少浪费，选择环保材料，树立可持续发展的意识。八、教学反思（一）预设与生成的评估本设计以“探秘”为主线，通过环环相扣的五大任务，旨在引导学生主动建构“性质决定用途”的核心观念。从预设看，导入环节的校园情境与驱动性问题能够有效激发三年级学生的亲切感与探究欲。“哪个小组愿意来分享你们的‘重大发现’？”这类语言能营造积极的分享氛围。新授环节中，“任务一”的结构化观察支架与“任务三”的承重挑战赛，预计是学生参与度最高、思维最活跃的部分，它们将抽象的“性质”与“性能”转化为可感、可操作、可竞争的具体活动，符合该学段学生的认知特点。巩固与小结环节的分层设计与元认知引导，旨在关照不同层次学生的收获感与反思能力的萌芽。（二）学情差异的深度剖析与应对在假设的课堂实施中，预计学生表现将呈现明显差异。对于观察能力较弱、表述不清的学生，他们在“任务一”中可能仅能说出“不一样”、“好看”等模糊词汇。为此，准备“观察提示卡”（如：看看颜色？比比大小？摸摸感觉？）和提供描述性词语库（光滑、粗糙、坚硬、有光泽等）是关键支持。对于思维活跃、动手能力强的学生，他们在“任务三”中可能不满足于基本要求，会尝试更复杂的结构。设置“挑战纪录榜”和“拓展探究角”（提供更多类型的纸或轻质杆件），能为他们提供额外的探索空间。在小组合作中，需通过角色分配（记录员、操作员、汇报员等）确保每位学生深度参与，避免“能者多劳、弱者旁观”。（三）教学策略的得失与理论归因本节课成功之处在于将“5E”或“探究循环”教学模型自然地融入小学科学课堂，体现了“做中学”、“思中学”的理念。实物观察和动手实验是突破难点、保持学习兴趣的核心策略，这源于建构主义学习理论——知识是在与学习环境的互动中主动建构的。差异化设计的融入，则体现了“以学生为中心”和掌握学习理论的思想，力求让每个学生都能在最近发展区内获得进步。可能的不足在于，时间的把控极具挑战性。丰富的活动可能导致部分环节仓促，尤其是小组讨论和汇报分享，若时间不足，容易流于形式，深度的思维碰撞难以发生。此外，对“性质”与“性能”的概念辨析，对于三年级学生是否需要明确点出，还是保持模糊的整体感知，仍需根据课堂实际生成谨慎把握。（四）后续改进计划1.时间管理精细化：为每个核心任务