小学科学五年级下册《电磁铁（第一课时）》教案

小学科学五年级下册《电磁铁（第一课时）》教案

一、教学背景分析

（一）课标与理念解读

本节课内容隶属于物质科学领域，核心概念为“能的转化与能量守恒”。《义务教育科学课程标准（2022年版）》在5-6年级学段明确要求学生通过探究活动，了解电可以产生磁，探究影响电磁铁磁性强弱的因素，并体验设计与制作电磁铁的过程。这不仅是知识目标的达成，更是科学思维、探究实践及科学态度与社会责任等核心素养的综合培育。本节课设计将严格遵循“以探究为核心”的科学学习方式，强调学生在真实问题情境中，通过“提出问题—作出假设—制定计划—实验验证—分析结论—表达交流”的完整科学探究流程，主动建构科学概念。同时，融入工程与技术（ETS）思想，引导学生像工程师一样思考与设计，为后续学习电磁铁的应用（如电磁起重机、电铃等）奠定坚实的知识与能力基础。

（二）教材内容分析

本课是青岛版五四制小学科学五年级下册“能量与机器”单元的核心课。在此之前，学生已学习了“电从哪里来”、“电路”等基础知识，掌握了简单电路的连接方法，理解了电流、通路、断路等基本概念，这为本课电磁铁的制作与探究提供了必要的知识储备。本课作为“电磁铁”系列的起始课，承担着引导学生初步建立电磁铁概念、掌握其基本性质、并学会探究其磁力变化的核心任务。教材通过观察电磁起重机图片引发疑问，继而引导学生制作电磁铁、探究其基本性质（磁性有无可控、两极可变），但教材在探究的深度与开放性上留有充分空间。因此，本教学设计将在教材基础上进行结构性优化与深化，特别是强化“影响电磁铁磁性强弱因素”的探究方案设计与实施，将其作为本课的高阶思维训练和探究实践的重点，使教学内容更具挑战性和时代性。

（三）学情分析

认知基础：五年级学生好奇心旺盛，动手能力强，对电与磁的奇妙现象充满兴趣。他们已具备连接简单电路的能力，对“磁铁有磁性”、“磁铁有两极”等知识有生活经验和前期学习基础。然而，将“电”与“磁”两个概念主动联系起来并理解其相互转化关系，对学生而言是一个认知飞跃。

思维特点：该年龄段学生的逻辑思维能力正在发展，能够进行一定的变量控制思考，但在设计对比实验、精准控制单一变量、系统分析实验数据等方面仍存在困难，需要教师搭建清晰的学习支架。

潜在困难：学生在制作电磁铁时可能遇到导线缠绕不紧密、匝数计算不准确、电池短路导致电量快速耗尽等问题。在探究实验中，容易忽略变量的控制，如探究匝数影响时，未能保持电流大小、铁芯规格一致。本设计将通过提供结构化材料、明晰实验记录单、强化小组合作与过程指导等方式，有效化解这些难点，支持学生探究成功。

二、教学目标

依据课程标准、教材分析与学情研判，制定以下四维教学目标：

1.科学观念：

1.2.通过制作与观察，知道电磁铁是由铁芯和缠绕在铁芯上的绝缘导线构成的装置。

2.3.通过实验探究，理解电磁铁的基本性质：通电产生磁性，断电磁性消失；磁极可以改变。

3.4.通过深入探究，认识电磁铁的磁性强弱与线圈匝数、电流大小等因素有关。

5.科学思维：

1.6.能够基于观察到的现象（如电磁起重机）提出可探究的科学问题。

2.7.能针对“电磁铁磁性强弱与什么因素有关”提出有依据的假设。

3.8.能运用控制变量法，小组合作设计并完善对比实验方案。

4.9.能分析实验数据，归纳概括出影响电磁铁磁性强弱的规律，并基于证据进行解释。

10.探究实践：

1.11.能安全、规范地制作一个简易电磁铁。

2.12.能利用自制电磁铁完成吸引大头针等基础实验，验证其基本性质。

3.13.能根据设计方案，合作完成探究影响电磁铁磁性强弱因素的实验，并客观记录数据。

4.14.能通过语言、图表、模型等方式，清晰呈现本组的探究过程与结论。

15.态度责任：

1.16.在合作探究中，养成认真细致、尊重证据、敢于质疑的科学态度。

2.17.体验科学探究的乐趣和工程技术改进的成就感。

3.18.初步认识到电磁铁技术对人类生产生活的广泛影响，激发关注科技发展、服务社会的责任感。

三、教学重难点

1.教学重点：电磁铁的基本构成；电磁铁的性质（通电有磁、断电磁失、磁极可变）；探究影响电磁铁磁性强弱的因素（线圈匝数、电流大小）。

2.教学难点：运用控制变量法，设计并实施探究电磁铁磁性强弱与线圈匝数、电流大小关系的对比实验；对实验数据的系统分析与规律总结。

四、教学准备

1.分组实验材料（每4人一组）：

1.2.电池盒（带1.5V电池2节）及开关1套

2.3.绝缘导线（约80cm，两端剥好线头）2-3根

3.4.大铁钉（或统一规格的螺栓）2枚（作为铁芯）

4.5.指南针1个

5.6.大头针（或小铁钉）一盒（约50枚）

6.7.实验记录单（含基础性质记录表和探究实验设计表）

7.8.鳄鱼夹导线2根（用于电流大小变化探究）

9.教师演示材料：

1.10.电磁铁模型（可拆解，线圈匝数可见）

2.11.大型电磁铁演示装置（连接电流表、滑动变阻器）

3.12.多媒体课件（含电磁起重机工作视频、实验步骤微课、数据汇总表）

4.13.实物投影仪

14.环境准备：实验室桌椅按探究小组布置，确保电路安全。

五、教学过程

（一）情境激疑，任务驱动（预计用时：8分钟）

活动一：观看视频，提出问题

1.教师播放一段港口电磁起重机吸运废钢铁的无声视频。

2.提问：“起重机吊着的这个‘大铁块’是什么？它是如何做到既能牢牢吸起沉重的铁块，又能轻松放下铁块的？”（引导学生关注“吸”和“放”两个关键动作）

3.学生根据已有知识进行猜测（可能是大磁铁），教师反问：“如果是普通磁铁，它能做到随时‘放’下铁块吗？”

4.揭示视频中的关键装置是“电磁铁”。板书课题：电磁铁。

5.引导提问：“关于电磁铁，你们最想知道什么？”学生可能提出：电磁铁是怎么做的？它为什么通电才能吸铁？它的磁力能变大变小吗？它的磁极在哪里？……

6.教师梳理、归纳学生问题，聚焦本课核心探究任务：第一，制作并认识电磁铁的基本性质；第二，探究电磁铁磁力大小的秘密。

设计意图：从震撼的工程应用场景切入，迅速激发学生认知冲突和探究欲望。将学生提出的零散问题系统化，转化为明确的课堂探究任务，体现“以学生问题为起点”的教学理念，增强学习自主性。

（二）新知建构，初识性质（预计用时：15分钟）

活动二：制作电磁铁，发现基本性质

1.认识结构：教师出示可拆解的电磁铁模型，引导学生观察并说出它由哪几部分组成。（铁芯、线圈）强调导线是带有绝缘皮的，防止短路。

2.学习制作：

1.3.播放微课《如何制作一个标准的电磁铁》，重点展示：导线沿同一方向紧密缠绕（例如顺时针）、缠绕匝数（如20匝）的计算方法、线头固定、与电池盒的连接方法。

2.4.学生小组合作，依照微课指导，制作一个匝数统一的简易电磁铁（如20匝）。教师巡视指导，纠正缠绕不整齐、接头松动等问题。

5.探究性质一：磁的有无可控

1.6.任务：用你们制作的电磁铁去接近大头针，先断开开关，观察现象；再闭合开关，观察现象。反复操作两到三次。

2.7.学生实验并记录：断电时，；通电时，。

3.8.小组汇报，得出结论：电磁铁通电时产生磁性，能吸引铁质物体；断电时磁性消失。板书：通电有磁，断电磁失。

9.探究性质二：磁极方向可变

1.10.问题：电磁铁有磁极吗？它的南极和北极固定吗？

2.11.引导：如何判断磁铁的磁极？（用指南针）回忆指南针的使用方法（静止时，指北的一端是N极）。

3.12.探究任务：将电磁铁通电后的一端靠近指南针，观察指针偏转方向，判断这一端是N极还是S极，并记录。然后，改变电池的正负极连接方向（即改变电流方向），再次用同一端靠近指南针，判断磁极是否变化。

4.13.学生实验、记录并汇报。得出结论：电磁铁有磁极；改变电流方向，电磁铁的磁极会发生改变。板书：有磁极，可改变。

14.形成概念：师生共同小结：像这样由铁芯和线圈构成的，通电时产生磁性、断电时磁性消失的装置，就叫电磁铁。它具有磁性有无可控、磁极方向可变的优点。

设计意图：将制作与两个基础性质的探究整合为一个连贯活动，学生在“做中学”，通过亲手操作和直接观察，迅速建立起对电磁铁核心属性的感性认识。微课指导确保制作规范，为后续精确探究奠定基础。指南针的使用复习了旧知，也培养了严谨的验证意识。

（三）进阶探究，揭秘磁力（预计用时：20分钟）

活动三：设计并实施“磁力大小”探究实验

1.聚焦问题，提出假设

1.2.教师展示两个外观不同（线圈匝数明显不同）的电磁铁，分别通电吸引大头针，现象对比鲜明。

2.3.提问：“为什么它们的磁力大小不一样？电磁铁的磁力大小可能与哪些因素有关呢？”引导学生观察模型，结合生活经验进行猜想。

3.4.学生可能猜想：线圈匝数（绕的圈数）、电池节数（电流大小）、铁芯粗细、导线粗细等。教师板书所有猜想。

4.5.引导学生分析：哪些因素是我们今天在课堂上可以方便研究的？（聚焦：线圈匝数、电流大小）针对这两个因素，请提出具体的假设。例如：假设线圈匝数越多，电磁铁的磁力可能越强；假设电流越大（电池节数越多），电磁铁的磁力可能越强。

6.设计实验，控制变量

1.7.这是突破难点的关键环节。教师以“探究线圈匝数对磁力影响”为例，引导学生进行方案设计。

2.8.提问：“我们要比较匝数不同时的磁力，必须保证哪些条件相同？”引导学生说出：必须使用同一个铁芯、同样的导线、同样的电流（电池节数不变）、同样的测试方法（如吸引大头针的数量）。不同的只有线圈匝数。这就是“控制变量法”。

3.9.小组讨论，在实验记录单的“实验设计”部分，画出电路简图，并文字注明“改变的条件”和“不变的条件”。

4.10.教师选取有代表性的设计图，用实物投影展示，组织全班评议、完善。特别强调：如何准确改变匝数？（例如，先绕20匝测试，再在同一铁芯上增加到40匝测试，注意缠绕方向一致、紧密程度一致）如何比较磁力大小？（用吸引大头针的“数量”来间接反映，强调“一次性吸引并保持”后计数，而非重复吸引）

5.11.“探究电流大小影响”的方案，由学生参照上述思路，小组独立设计。教师巡视指导，重点关注是否知道用增加电池节数（或使用滑动变阻器简化版——用鳄鱼夹改变接入电路的电池数量）来改变电流，以及是否控制了匝数、铁芯等变量。

12.实施探究，收集证据

1.13.各小组根据本组最终确定的方案，领取相应材料（如用于增加匝数的备用导线，用于增加电池的鳄鱼夹和电池），开始实验。

2.14.实验要求：分工合作（操作员、记录员、材料员、汇报员）；安静有序；每种情况至少重复实验两次，取吸引大头针数量的平均值，以减小误差；及时、如实填写数据记录表。

3.15.教师巡回指导，充当“顾问”：解决实验中遇到的技术问题（如连接错误），引导学生关注数据的规律性，提醒操作规范和安全。

16.分析数据，得出结论

1.17.实验结束后，教师利用多媒体表格，汇总各小组的核心数据。

2.18.引导学生观察、分析全班数据：

1.3.19.从“线圈匝数”数据列，能看出什么趋势？（匝数增加，吸引大头针数量普遍增多）

2.4.20.从“电流大小”数据列，能看出什么趋势？（电池节数增加，吸引大头针数量普遍增多）

3.5.21.有没有数据异常的小组？可能是什么原因造成的？（如缠绕松散、接触不良、测试方法不一致等，引导学生反思误差来源）

6.22.基于充分的证据，师生共同归纳结论：在其他条件相同的情况下，电磁铁的线圈匝数越多，磁性越强；电流越大，磁性越强。

7.23.板书：磁性强弱←线圈匝数（多强）、电流大小（大强）。

设计意图：此环节是本节课的高潮与精髓。将探究的主动权交给学生，从假设到设计，从实施到分析，经历一个相对完整的探究循环。教师的角色从讲授者转变为引导者、支持者和促进者。通过聚焦核心变量、强化控制变量思维、借助图表进行全班数据研讨，有效培养了学生的科学思维和实证精神，将探究推向深度。

（四）总结拓展，迁移应用（预计用时：7分钟）

1.课堂总结：

1.2.引导学生回顾本节课的学习历程：我们制作了电磁铁，发现了它的三个重要性质（有无可控、磁极可变、磁力可调），并通过严谨的实验揭示了磁力大小的部分奥秘。

2.3.利用板书，形成知识结构图，帮助学生系统化认知。

4.拓展应用：

1.5.提问：“电磁铁这些奇妙的性质，可以让它在哪些地方大显身手？”学生结合课前视频和生活经验，列举实例（如电磁继电器、电话听筒、磁悬浮列车、医院里的核磁共振仪等）。

2.6.教师出示电铃或电磁继电器的简单结构图，简要解释其工作原理，点明正是利用了电磁铁“通电有磁、断电磁失”的基本性质。

3.7.布置课后挑战任务（二选一）：

1.4.8.工程师挑战：利用今天所学，设计制作一个磁力可调的简易电磁铁钓竿（“鱼”是大头针），比一比谁的钓竿“钓”起的“鱼”最多最重。

2.5.9.研究员挑战：我们研究了线圈匝数和电流大小的影响，那如果换用不同粗细的铁芯（如铁钉vs.螺栓），磁力会变化吗？请设计一个家庭探究方案（注意安全，使用低压电源），下节课分享你的发现。

设计意图：总结提升，将零散的发现整合成结构化知识。联系广阔的应用场景，使学生体会到科学知识的价值，感受科技的力量。分层设计的课后任务，兼顾趣味性与探究性，满足不同兴趣和能力的学生的需求，将科学探究从课堂延伸至课外。

六、板书设计

电磁铁的奥秘

一、构成：铁芯+线圈

二、性质：

 1.通电有磁，断电磁失（可控）

 2.有磁极，磁极方向可改变（电流方向）

 3.磁性强弱可改变

   ←线圈匝数（多→强）

   ←电流大小（大→强）

三、应用：电磁起重机、电铃、继电器……

（板书采用概念关系图形式，关键词语用彩色粉笔突出，箭头表示因果关系。）

七、教学评价与反思

（一）过程性评价

1.课堂观察：教师通过巡视，评价学生参与制作与实验的积极性、操作的规范性、小组合作的有效性、以及面对问题时的态度。

2.实验记录单分析：评价学生记录的完整性、数据的真实性、设计的合理性以及结论推导的逻辑性。记录单作为重要的过程性评价证据存档。

3.交流汇报表现：评价学生语言表达的清晰度、逻辑性，以及倾听他人意见、参与集体论证的素养。

（二）总结性评价

1.概念理解检测：通过简短的课堂提问或课后小练习，诊断学生对电磁铁基本性质及影响因素等核心概念的掌握情况。例如：“如何让一个电磁铁的磁力变得更强？（至少写出两种方法）”

2.探究能力评估：通过课后挑战任务的完成情况，评价学生迁移运用知识、设计和实施探究方案的能力。

（三）预期反思

本节课容量大、活动多，对课堂节奏的掌控要求极高。预计大部分学生能在支持下完成基础探究，但在自主设计实验环节，部分小组可能出现思路不清、变量控制不严的情况，需要教师提供差异化的指导支架（如针对困难小组提供半开放的设计流程图）。如何平衡探究的开放性与课堂时间的有限性，是实施中需要持续关注和调整的关键点。同时，安全用电教育必须贯穿始终，确保探究活动在安全的前提下充满活力与思维的张力。

八、拓展性探究指引

为使学有余力或兴趣浓厚的学