《琥珀的诞生：从树脂到宝石》-小学四年级综合实践活动项目式学习设计

《琥珀的诞生：从树脂到宝石》——小学四年级综合实践活动项目式学习设计一、教学内容分析  本节内容隶属于小学四年级综合实践活动课程，其设计根植于《中小学综合实践活动课程指导纲要》所倡导的“从学生的真实生活和发展需要出发，培养学生综合素质”的核心理念。本课以“制作琥珀”这一具体项目为载体，实质是引导学生经历一次完整的、微缩版的“材料工艺与自然探究”项目式学习。在知识技能图谱上，它位于“材料性质与加工”知识链的关键节点，要求学生理解天然琥珀的形成原理（化石树脂的缓慢硬化过程），应用类比思维，通过人工材料（如松香、环氧树脂）模拟这一自然过程，并掌握加热、浇注、凝固等基础加工技能。这些知识与技能承上启下，既关联此前对自然物（如树叶、昆虫）的观察，也为后续更复杂的工艺制作（如模具使用、材料配比）奠定基础。  从过程与方法路径审视，本节课蕴含了“模拟实验”、“工艺设计”与“问题解决”等核心学科思想方法。学生将在“如何用现代材料复现古老自然过程”的驱动性问题下，经历“观察现象提出方案动手实践评估改进”的探究循环，体验从创意到实物的创造历程。其素养价值渗透于全过程：在探究中培育科学精神（尊重事实、勇于尝试）；在制作中锤炼技术意识（安全、规范、精益求精）与审美感知（对透明、包裹、形态美的欣赏）；在协作中涵养合作能力。教学重难点预判为：对“固化过程”的微观原理理解（抽象），以及加热、浇注环节的操作精准度与安全性控制（实践）。二、教学目标  知识目标：学生能够清晰阐述天然琥珀形成的基本条件（树脂、时间、埋藏等），并能通过对比，解释人工制作琥珀时选择特定材料（如松香）模拟树脂、通过加热加速固化以模拟漫长地质过程的原理，构建起“自然现象科学原理技术模拟”的初步认知模型。  能力目标：学生能够以小组为单位，安全、规范地完成加热融化、嵌入标本、浇注定型等系列操作，制作出一件基本成型的“人工琥珀”作品；并能在遇到气泡、开裂等问题时，进行简单的成因分析和提出调整设想，展现初步的工艺问题解决能力。  情感态度与价值观目标：学生在活动中能感受到动手创造、化平凡为神奇的乐趣，产生对自然造物与人工技艺的敬畏与好奇；在小组协作中，能主动承担任务、倾听同伴意见，共同面对制作中的挫折，体验合作的成就感。  科学（学科）思维目标：重点发展“模型建构”与“类比推理”思维。引导学生将复杂的自然地质过程，简化为可观察、可操作的实验室模型；并通过“自然树脂vs.人工松香”、“千年固化vs.几分钟凝固”的类比，理解科学模拟的核心思想——抓住本质特征进行再现。  评价与元认知目标：引导学生依据清晰的作品评价量规（如透明度、完整性、美观度），对自己和同伴的作品进行客观评价；并能在活动后回顾制作流程，反思“哪一步最困难？我是如何克服的？”或“如果重做一次，我会在哪些地方改进？”，提升对学习过程的监控与调节能力。三、教学重点与难点  教学重点：安全、规范地完成人工琥珀制作的完整工艺流程。此重点的确立，源于综合实践活动强调“手脑并用”“知行合一”的课程属性。制作流程不仅是技能习得的载体，更是整合材料认知、工具使用、规划协调等多种能力的综合体现。掌握此流程，是学生从“知晓原理”迈向“创造实物”的关键一步，对形成实践创新素养具有奠基作用。  教学难点：对“加热温度控制”与“浇注时机把握”的精确理解和操作。难点成因在于：第一，这涉及对材料物理状态变化的微观理解（固态液态固态），对四年级学生较为抽象；第二，操作本身具有瞬时性和不可逆性，需要学生协调观察、判断与动作，对精细动作能力和心理素质有一定要求。常见问题如加热不足导致流动性差、加热过度导致焦化、浇注过快引入气泡等。突破方向在于提供可视化的温度参考（如松香完全熔化成淡黄色液体）、分解慢动作示范以及充分的同伴观察与提醒机制。四、教学准备清单1.教师准备1.1媒体与教具：多媒体课件（含天然琥珀形成动画、制作步骤微视频）、实物展台、不同品相的天然琥珀标本若干、安全护目镜、手套。1.2材料与工具：电热风枪或恒温水浴锅（教师演示用）、学生用带盖金属勺或小型耐热容器、酒精灯（或更安全的电子加热套）、三脚架、石棉网、松香块、易得的小型干燥标本（如花瓣、小甲虫模型、种子）、纸质模具（如瓶盖）、牙签、湿抹布（安全应急）。1.3学习支持材料：分层学习任务单（含步骤图解、安全提示、观察记录栏）、作品评价量规表。2.学生准备2.1知识准备：预习关于琥珀的简单资料，思考“树脂是什么”。2.2物品准备：携带自己希望被封存的、干燥洁净的小型物品（需提前审查安全性），穿着棉质服装，长发者束发。3.环境布置3.1座位安排：46人合作小组，实验操作区集中朝向讲台，确保每个学生能看清演示。3.2板书记划：左侧预留板书关键词区（树脂、固化、加热、浇注），中部为作品展示区，右侧为问题与灵感区。五、教学过程第一、导入环节1.情境创设与认知冲突：（教师手持一块内含昆虫的天然琥珀）同学们，请看老师手中的这块“时间的胶囊”。它里面封印着一只几千万年前的小虫，形态栩栩如生。科学家说，它的形成需要树脂滴落、掩埋、固化千万年。我们有没有可能，在今天的课堂上，只用几十分钟，就创造出属于自己的“琥珀”呢？（引发好奇与质疑）1.1.核心问题提出：今天，我们就来挑战这个任务——模拟自然，巧制“琥珀”。我们的核心问题是：如何运用身边的材料和智慧，安全地复现“树脂包裹并固化”这一神奇的自然过程？1.2.路径明晰与旧知唤醒：我们将化身“小小古生物学家兼工艺师”，首先揭秘天然琥珀的诞生之谜（观看动画），然后寻找它的“替身”材料，最后通过精心设计和动手制作，完成我们的作品。回想一下，你们在生活中见过类似树脂（粘稠、会变硬）的东西吗？（预设回答：胶水、糖浆冷却后变硬等）这些经验，都将是我们今天探究的起点。第二、新授环节任务一：解构自然——琥珀形成之谜教师活动：首先播放约90秒的琥珀形成科学动画，伴随讲解：“注意看，关键步骤来了：第一，树木受伤，流出黏稠的树脂；第二，树脂恰好包裹住小生物；第三，也是最漫长的，树脂被埋入地下，在压力、温度和漫长的时间里，慢慢失去挥发性成分，变得坚硬稳定。”动画结束后，提出引导性问题链：“所以，天然琥珀形成的三个核心要素是什么？如果我们想模拟，分别对应要解决哪三个问题？”（要素：液态树脂、包裹物、漫长固化。模拟问题：找什么代替树脂？包裹什么？如何快速“固化”？）板书关键点。学生活动：专注观看动画，聆听讲解。在教师提问后，小组内进行一分钟快速讨论，尝试提炼三个核心要素，并派代表分享。思考模拟需要解决的问题。即时评价标准：1.能否准确复述或指出动画中的关键步骤（如滴落、包裹、埋藏）。2.在讨论中，能否积极发言或认真倾听同伴意见。3.提出的模拟思路是否与自然过程的关键点产生联系。形成知识、思维、方法清单：★琥珀的自然形成过程：树脂分泌→包裹生物体→埋藏地下→经历漫长地质年代（压力、温度作用下）→脱水、聚合、固化形成化石。（教学提示：强调“漫长”与“固化”是理解模拟难点的关键。）▲模拟实验的基本思想：抓住自然现象的本质特征（如“液态包裹后固化”），利用现代材料和手段，在短时间内重现核心过程。（认知说明：这是科学探究中常用的模型思维。）任务二：材料探秘——寻找“树脂替身”教师活动：展示松香块、蜡烛、胶棒等材料。“大家看，这些都是可能变硬的材料。我们如何科学地选择‘最佳替身’呢？让我们做一个快速小实验。”教师用实物展台演示：同时加热一小块松香和一段胶棒，观察其熔化后的流动性、透明度和冷却速度。“记住，我们的‘替身’需要：易熔化、流动性好、冷却后透明坚硬。大家觉得谁胜出？”引导学生得出结论——松香较为理想。同时强调：“加热是让材料从固态变液态的关键操作，但也极度危险。大家一定要记住：加热时必须戴护目镜！用具必须干燥！液体绝对不能碰水！接下来，请看老师的规范操作示范。”学生活动：观察教师演示对比实验，根据预设标准（易熔、流动、透明、硬固）进行判断和选择。认真观看安全操作示范，尤其是加热器具的使用姿势、加热距离、应急处理（如用湿抹布覆盖小范围起火）。即时评价标准：1.能否依据教师给出的标准（易熔、流动、透明、硬固）对材料进行有理有据的选择。2.观看安全示范时是否态度认真，能否复述一两条关键安全守则。形成知识、思维、方法清单：★人工琥珀的理想材料特性：常温固态、加热易熔化为低粘度液体、冷却后透明度高、硬度适中。松香是常见的符合要求的材料。（易错点：误认为所有能熔化的塑料都适用，需强调透明度与安全性的要求。）★加热操作安全规范（核心）：①护具必戴；②用具干燥；③远离水源；④专人看管；⑤平稳放置；⑥用后妥善冷却处理。（教学提示：必须逐条强调，并可设计成安全口诀让学生齐读。）任务三：方案设计与安全预演教师活动：分发分层学习任务单。基础版提供清晰的图文步骤；挑战版则省略部分步骤，需要学生自行规划顺序。“在动手前，规划是关键。请各小组根据任务单，讨论并确定你们的制作步骤流程图。想一想：先放标本还是先倒树脂？为什么？加热到什么程度可以浇注？”巡视指导，特别关注挑战组的设计逻辑。然后，组织“空手模拟”演练：所有学生不接触真实材料和火源，只用空手和口头描述，模拟一遍从加热到浇注的全过程，教师纠正不规范假想动作。学生活动：小组阅读任务单，讨论并确定制作步骤，可能争论“先标本后树脂”还是反之。通过讨论理解“先放置标本，再浇注树脂”有利于控制标本位置。参与“空手模拟”演练，大声说出每一步操作要点和注意事项。即时评价标准：1.小组设计的流程图是否逻辑清晰、步骤完整。2.“空手模拟”时，操作描述是否规范，安全要点是否提及。形成知识、思维、方法清单：★人工琥珀制作核心流程：预备干燥标本与模具→安全加热松香至完全熔化（淡黄色清液）→将少量熔融松香倒入模具打底→迅速用牙签调整标本至理想位置→缓慢、沿壁浇注剩余松香直至完全覆盖→静置冷却。（教学提示：“缓慢、沿壁浇注”是减少气泡的关键技巧。）▲工艺设计中的顺序思维：某些操作的先后顺序直接影响成果质量和可行性，动手前必须规划。例如，先固定标本位置，再整体浇注，优于先倒树脂再放入标本。任务四：动手实践——我是琥珀工艺师教师活动：宣布开始实践，严格监督安全。播放轻柔的背景音乐。教师巡回指导，提供差异化支持：对动手能力强的学生，提示“如何让作品更精美？（如分层浇注创造层次感）”；对操作谨慎或遇到困难的小组，进行一对一辅导，如帮助判断加热火候（“看，现在像蜂蜜一样流动，可以了”），或指导如何用牙签引走气泡。用实物展台捕捉典型操作（好的和待改进的）进行无声投屏，供全班参考。学生活动：各小组在明确分工（加热员、操作员、安全员、记录员）下开始实践。严格按照流程和安全规范操作。观察松香熔化的状态变化，小心浇注。遇到问题（如产生气泡、标本浮起）尝试用牙签等工具微调或记录下问题。完成浇注后，清理桌面，将作品放置在安全处冷却，并填写观察记录。即时评价标准：1.操作过程是否符合安全规范，组员间是否有安全提醒。2.加热与浇注动作是否平稳、有序。3.遇到问题时，是慌乱放弃还是尝试调整或记录求助。形成知识、思维、方法清单：★材料状态变化的观察点：固态松香（透明黄色块状）→加热初期（表面软化、粘稠）→完全熔化（淡黄色、清亮、流动性好如油）。（认知说明：识别“完全熔化”状态是浇注的最佳时机，过早则流动性差，过晚可能开始焦化。）★常见问题与应对策略：气泡：浇注过快或器皿有水汽。可尝试用牙签戳破或加热牙签尖端触碰气泡引导其上升破裂。标本浮起/移位：浇注速度过快冲击所致。可先少量浇注打底固定，或使用牙签在初期轻轻按压辅助固定。（教学提示：将问题解决作为学习的一部分，鼓励试错与调整。）任务五：观察记录与初步反思教师活动：在学生作品静置冷却的57分钟里，引导学生进行过程回顾。“现在，请大家看看记录单，回忆一下：你们小组在哪个环节最顺利？哪个环节最惊险或遇到了小麻烦？你们是如何解决的？”邀请23个小组简要分享。同时，展示作品评价量规表，解释“透明度、完整性（无裂无缺）、美观度（标本布局）、工艺精细度”四个维度的三级标准（例如：优秀、良好、待改进）。学生活动：小组内交流制作过程中的成功经验和遇到的问题，对照评价量规，初步预估自己作品可能达到的等级。聆听其他小组的分享，吸取经验教训。即时评价标准：1.回顾是否具体，能否清晰描述成功或困难的细节。2.能否对照量规，对自己作品的某个维度做出初步的、有理据的判断。形成知识、思维、方法清单：▲过程性记录的价值：记录操作步骤、现象和问题，不仅是完成任务的凭据，更是后续反思、改进和分享交流的重要依据。（教学提示：培养学生“做中学，学中思”的习惯。）★作品评价的多维视角：一个优秀的作品不仅要求功能实现（成功固化包裹），也追求美学价值（透明澄澈、布局得当）和工艺质量（表面平整、无过多气泡）。（认知说明：引导学生建立综合质量观，超越“做出来就行”的层面。）第三、当堂巩固训练  基础层（全员参与）：根据冷却后的作品实物，对照评价量规，完成一份简单的自评表。在“我的发现”一栏，用一两句话描述自己作品最满意的一点和一个可以改进的地方。例如：“我的琥珀很透明，但里面有一个小气泡，下次浇注要更慢。”  综合层（小组协作）：以小组为单位，策划一个“琥珀小展台”。为你们的作品起一个有趣的名字（如“永恒的花语”、“虫虫时光机”），并撰写一段不超过50字的“展品说明”，介绍其制作材料和封存标本的寓意。  挑战层（个人选做）：思考并书面回答：如果我们想制作一个更大、更复杂（比如包裹一个小松果）的“琥珀”，可能会面临哪些新的技术挑战？（如：松香量多导致内外冷却速度不均可能开裂；松果有孔隙易藏气泡等）你有什么解决思路？  反馈机制：选取基础层自评中反思深刻的例子进行全班分享；邀请12个小组展示他们的“展台”策划；收集挑战层的思维火花，张贴在“问题与灵感区”，供课后继续探讨。教师对普遍存在的操作问题（如气泡普遍较多）进行集中点评，并提供优化建议。第四、课堂小结  知识整合：“同学们，今天我们完成了一次从自然到课堂的穿越之旅。谁能用‘先…再…然后…最后…’的句式，为我们今天的探索之旅画一张‘思维导图’？”引导学生共同回顾从“解构自然奥秘”到“寻找材料替身”，再到“设计规划”、“动手制作”、“评价反思”的完整学习路径。  方法提炼：“在这个过程中，我们用了哪些重要的学习方法？”（预设：观察模拟、对比实验、动手实践、合作探究、反思评价）“最重要的是，我们体验了‘模拟自然’的科学思想——抓住本质，创造条件去再现它。”  作业布置与延伸：必做作业：1.完善课堂上的自评表与展品说明。2.向家人介绍你的琥珀作品，并解释它是如何模拟自然形成的。选做作业（二选一）：1.查阅资料，了解除了松香，还有哪些现代材料（如环氧树脂）可以用来制作人工琥珀，比较它们的优缺点。2.设计一个创意方案：如果你想封存一件对你很有纪念意义的小物品（如好友的留言纸条），如何保证它在“琥珀”中长久保存而不褪色？六、作业设计基础性作业（全体必做）：1.完善记录：在课堂自评表基础上，补充完成“制作琥珀”的完整步骤记录，并附上最终作品的照片或草图。2.家庭分享：向至少一位家人展示并讲解你的作品，重点说明人工制作是如何模拟自然琥珀形成过程的，并请家人写下或口述一句对你的作品的评价或鼓励的话。拓展性作业（建议大多数学生完成）：1.“我的琥珀故事”小报：创作一份A4大小的小报。内容包括：你的作品图片及展品说明、琥珀形成的自然原理简述（图文结合）、你的制作过程心得（成功经验或失败教训）、以及一个关于“时间与保存”的联想或小诗。2.材料调查员：在家中或超市里，寻找一种你认为可能适合做“琥珀”替代材料的产品（如某种水晶滴胶），了解它的主要成分和使用方法，并与课堂使用的松香进行简单比较（可从透明度、硬度、操作难度、安全性等方面）。探究性/创造性作业（学有余力学生选做）：1.“未来琥珀”设计挑战：假如你是未来科技公司的设计师，被要求设计一款能封存“声音”或“光影”的“概念琥珀”。请你画出一份设计草图，并文字描述你设想使用的核心材料和技术原理（可以大胆想象）。2.微科研项目：设计并实施一个简单的对比实验，探究“不同冷却速度（如室温自然冷却vs.放入冰箱冷藏）对松香‘琥珀’的透明度和内部应力（是否易裂）有何影响？”记录实验过程、现象和结论，形成一份简单的实验报告。七、本节知识清单及拓展★琥珀（天然）：由古代植物树脂经漫长地质作用石化而成的有机宝石，常包裹有古生物遗体，具有科研与观赏价值。（核心概念）★树脂：树木（特别是松柏类）分泌的粘稠状有机混合物，初期为液态，可流动，后逐渐硬化。是形成琥珀的原材料。（理解模拟的起点）★固化：物质从液态或粘流态转变为固态的过程。天然琥珀的固化需千万年，人工模拟通过材料（如松香）的物理冷却固化实现加速。（过程本质）▲松香：松树树脂的加工产品，常温固态，透明黄色，加热易熔化，冷却后复硬。是本课模拟实验的理想“树脂替身”材料。（关键材料认知）★加热操作安全六要素：护具、干燥、远水、看管、平稳、善后。（必须牢记和实践的安全规程）★人工琥珀制作核心流程五步：备料→安全加热→浇底定位→调整标本→缓注覆盖→静置冷却。（操作性知识核心）▲浇注技巧：“缓慢、沿壁”浇注，有助于减少气泡的卷入，使成品更澄澈。（提升工艺质量的关键点）★气泡成因与处理：主要因浇注过快或器皿不干引入水汽。可用尖细工具（如热牙签）引导破除。（常见问题解决策略）▲状态观察：识别松香“完全熔化”（呈清亮、流动性好的液体）是决定浇注时机的关键观察点。（科学观察力的培养）★模拟实验思想：在科学探究中，为研究复杂或漫长的自然现象，抓住其主要特征和过程，利用替代材料和条件在实验室中重现的研究方法。（重要的科学方法）▲作品评价维度：应从科学性（成功模拟固化包裹）、工艺性（操作规范、成品精细）、审美性（透明度、标本布局）多角度综合考量。（建立全面评价观）▲材料选择标准：对于模拟“树脂”，需考虑其熔化性、流动性、冷却后透明度与硬度，以及操作安全性。（技术决策思维）▲顺序逻辑：在工艺制作中，步骤顺序直接影响结果。先固定再整体浇注，是保证标本位置可控的有效策略。（程序性思维）▲过程记录的意义：不仅是任务凭证，更是反思与进步的阶梯。记录现象、问题与解决方案，能深化学习。（元认知学习策略）★合作与安全：在实践活动中，分工协作、互相提醒安全规范，是保障活动顺利进行和每个人安全的前提。（社会性素养与责任）八、教学反思  （一）教学目标达成度分析本节课预设的知识与能力目标基本达成。通过课堂观察和任务单反馈，绝大多数学生能清晰说出天然琥珀形成与人工模拟的关键对应点，并能独立或在小组协助下完成制作。情感目标方面，课堂氛围热烈，学生展现出浓厚的兴趣和创造热情，特别是在为自己的作品命名和撰写说明时，个性化表达充分。科学思维目标中的“类比”思维运用明显，“模型建构”思维在部分优秀学生的挑战性回答中有所体现，但在全体层面的深度尚有提升空间。元认知目标通过自评表和回顾环节得以落实，但学生反思的深度多停留在操作层面，对策略和方法的反思引导还需加强。  （二）教学环节有效性评估导入环节的“时间胶囊”设问成功激发了探究欲。任务一至三的递进设计，为学生搭建了从认知到设计的坚实“脚手架”，特别是“空手模拟”环节，有效预演了流程，降低了实操时的无序和风险。核心的动手实践环节（任务四），尽管准备充分，但面对8个小组同时操作，教师的巡回指导仍显捉襟见肘，虽然借助了投屏进行无声示范，但对个别小组的深度指导时间不足。任务五的冷却间隙利用进行过程反思，节奏把握得当，衔接自然。巩固训练的分层设计满足了不同学生的需求，但课堂时间所限，对挑战层思维的展示和讨论不够充分。  （三）学生表现的深度剖析学生表现呈现显著差异。约30%的“巧手型”学生不仅流程掌握快，还主动尝试更精美的布局和气泡处理；约50%的“稳健型”学生能按部就班完成，作品达标；另有约20%的“谨慎型”学生在加热和浇注环节表现出犹豫和紧张，需要教师或同伴的多次鼓励和协助。小组合作中，分工明确的组效率高、事故少，而分工模糊的组容易出现个别成员主导或“围观”现象。这提示我，未来在分组策略和角色任务分配上需更精细的设计，并为“谨慎型”学生提供更前置的心理建设和更简化的成功路径（如使用预熔好的材料进行浇注练习）。  （四）教学策略的得失与理论归因本节课成功运用