小学科学一年级下册《探秘沙世界》创新教学设计

小学科学一年级下册《探秘沙世界》创新教学设计

一、教材与学情深耕

（一）【基础】教材定位与核心概念解析

本课《探秘沙世界》隶属于苏教版（新教材）一年级下册第一单元“石头与泥土”，是在学生初步认识了石头的外部特征之后，将探究视角转向颗粒更细小、更具流动性的自然物质——沙子。本课承载着从观察单一固体向感知颗粒状物质过渡的重要功能，是后续学习“泥土”以及理解物质形态多样性的认知基石。教材设计紧扣“玩”字，旨在通过游戏化的探究活动，让学生在亲身体验中建构对沙子特性的科学认知，特别是引导他们关注物质在干湿不同状态下的性质变化（如可塑性、流动性），这直接指向了“物质的结构与性质”这一核心科学概念，为学生初步形成“自然界中的物质具有不同特性”的观念奠定基础。

（二）【重要】学情精准画像与认知冲突预设

一年级学生正处于前运算阶段向具体运算阶段过渡的时期，思维具有极强的直观性和形象性。他们对沙子有着丰富但零散的感性经验：在海滩堆过沙堡，在沙坑挖过地道。这些经验构成了本课学习的宝贵起点。然而，学生的认知往往停留在“好玩”的层面，缺乏对沙子进行系统、深入观察的意识和方法。他们可能未曾细致比较过不同沙子的颗粒粗细，更未思考过为什么湿沙子能塑形而干沙子不能。因此，本课教学的最大挑战在于如何将学生自发的、无目的的“玩”，转化为有意识地、运用多感官和简单工具的“科学探究”，在“玩”中引发认知冲突，实现从生活经验到科学概念的跃升。学生对“控制沙漏为60秒”的任务会产生强烈的挑战欲，这正是驱动深度探究的内在动机。

二、教学目标与重难点定位

（一）【核心】“三维一核”教学目标

科学观念

学生通过亲历观察、比较、实验等探究活动，认识到沙子具有颗粒大小、颜色、干湿等可描述的特征【重要】；初步建立沙子的特征与其功能（如干沙的流动性、湿沙的可塑性）之间存在联系的观念【基础】。

科学思维

能够运用多种感官（眼、手）和简单工具（放大镜、筛子）观察并描述沙子的外部特征【基础】；通过比较干沙与湿沙、粗沙与细沙的异同，学习用比较与分类的方法认识事物【重要】；在沙漏调试过程中，尝试分析变量（沙量、孔洞大小）与结果（时间）的关系，发展初步的因果推理能力【难点】。

探究实践

掌握“看一看、捻一捻、筛一筛、加水和一和”等基本的观察方法【基础】；能够按照步骤制作简易沙漏，并针对“计时60秒”的任务要求，对沙漏进行测试与改进【重点】；能用语言清晰表达自己的观察发现和调整方案【重要】。

态度责任

在玩沙、探沙的活动中，激发对自然界常见物质的好奇心和探究欲【基础】；养成细致观察、乐于动手、敢于尝试、愿意与同伴合作的科学态度【重要】；了解沙子在生活中的广泛应用，初步建立科学与生活紧密联系的意识，并渗透珍惜自然资源、不随意破坏沙地环境的教育【热点】。

（二）【难点与重点】教学重难点精准把握

教学重点

引导学生运用多种感官和工具，系统观察并描述沙子（特别是干湿状态下）的特征。这是本课知识目标的核心，也是后续所有探究活动的基础。突破重点的关键在于教师提供有结构的材料和清晰的观察指引。

教学难点

引导学生通过调控变量（主要是沙量），让自制沙漏的漏完时间精确达到60秒。其难点在于学生需要理解“沙子流量与沙量”之间的关系，并能将这种理解转化为有效的操作（增沙或减沙）。这不仅是动手能力的挑战，更是工程思维和问题解决能力的启蒙【高频考点】。

三、【核心环节】“玩-探-创”三层递进式教学过程

本课以“做中学、玩中思”为核心理念，构建“唤醒经验，聚焦问题——多维探究，建构概念——工程实践，应用迁移——拓展视野，升华认知”的教学闭环。整个过程约40分钟。

（一）唤醒经验，聚焦问题（约5分钟）

师生活动

上课伊始，教师利用多媒体展示学生熟悉的场景短视频：公园沙坑里孩子们用铲子挖坑、海边沙滩上浪花轻抚着沙堡、建筑工地旁堆放的黄色沙堆。画面定格后，教师以亲切的语调提问：“同学们，看到这些画面，你们是不是也想去玩一玩？你们都在哪里见过沙子？都用沙子玩过什么游戏呢？”

学生顿时活跃起来，争先恐后地分享自己的经历：“我在海边堆过城堡！”“我在幼儿园的沙坑里挖过一条长长的河！”“我见过盖房子的沙子，是黄黄的，粗粗的。”教师对学生的回答给予积极回应，并顺势引导：“看来大家都是玩沙的小行家！可是，你们知道吗，同样是沙子，有的能堆成牢固的城堡，有的却一碰就散。这里面藏着什么秘密呢？今天，我们就化身为小小科学家，一起走进《探秘沙世界》，来一场有发现的玩沙之旅！”【板书课题】

设计意图

从学生最熟悉的生活经验和游戏场景切入，能迅速拉近学生与探究对象的距离，激发学习兴趣和情感共鸣。通过引导学生回忆玩沙经历，教师可以自然地了解学生的前概念，并巧妙地通过设问（“为什么有的能堆城堡”）制造认知冲突，将学生的注意力从单纯的“玩乐”引向对沙子“特性”的思考，为后续的探究活动指明了方向。

（二）多维探究，建构概念（约15分钟）

本环节是科学探究的核心，旨在引导学生通过系统的观察和实验，发现沙子的关键特征。

发放材料

每个小组的托盘里放着两份沙子（一份是颗粒较粗、颜色杂乱的工地沙，一份是颗粒细腻、色泽均匀的海沙）、手持放大镜、小筛子、小塑料杯、小勺、装有清水的滴瓶和一张白色的观察记录卡。

明确任务与方法

教师举起托盘中的两份沙子，提出问题：“老师这里有两份来自不同地方的沙子，它们看起来一样吗？我们怎样才能像科学家一样，把它们的区别都找出来呢？”学生根据已有经验可能会说“用眼睛看”“用手摸”。教师在此基础上，系统地介绍并板书四种观察方法：【重要】

看一看：除了用眼睛直接看，我们还可以借助什么工具看得更清楚？（引出放大镜，并强调“不能用放大镜看太阳”的安全事项【基础】）用放大镜观察，沙子的颗粒像什么？颜色都一样吗？

捻一捻：用拇指和食指蘸取一点沙子，轻轻捻一捻，感受一下是滑滑的，还是有点扎手？

筛一筛：把小筛子放在白纸上，舀一勺沙子倒进去，轻轻晃动筛子，看看发生了什么？什么沙子漏下去了？什么留在了筛子里？【难点】

加水和一和：舀一小勺沙子放在手心里，滴几滴水，用手心轻轻地搓一搓，它能不能像橡皮泥一样变成一个小球？

教师边讲解边进行规范的示范操作，特别是“筛一筛”和“加水和一和”，要提醒学生注意控制水量，并强调实验后要及时洗手，不能揉眼睛，确保安全卫生。

小组合作，自主观察

学生以4人小组为单位，按照教师提示的方法，对两份沙子进行有序观察。教师巡视各小组，参与到学生的讨论中，适时进行引导和点拨。例如，当学生用放大镜观察时，可以追问：“你看到沙子的颗粒是圆圆的还是有棱角的？”当学生筛沙子时，可以引导他们比较筛子上和筛子下的沙子有什么不同。鼓励小组成员分工合作，每个人尝试不同的方法，并将观察到的现象用简单的词语或图画记录在观察卡上。

汇报交流，形成共识

观察结束后，教师组织各小组进行汇报。这是思维碰撞和概念建构的关键时刻。各小组代表拿着记录卡踊跃发言：“我们发现A沙子颗粒大，颜色有点黑，捻起来有点刺手，筛完后筛子上剩下很多大颗粒，加点水搓不成球，一碰就散了。”“我们发现B沙子颗粒很小，是浅黄色的，捻起来滑滑的，像面粉一样，大部分都能从筛子漏下去，加点水能搓成一个很结实的小球！”

教师将学生的发现汇总成一张大记录表【板书】：

观察方法

沙子A(工地沙/粗沙)

沙子B(海沙/细沙)

看一看

颗粒大，颜色深，有棱角

颗粒小，颜色浅，较圆滑

捻一捻

粗糙，扎手

细腻，光滑

筛一筛

留在筛子上多

漏下去的多

加水和一和

不易成形，易散开

易成形，较牢固

引导学生对比观察结果，总结出沙子的基本特征：沙子是由许多细小的颗粒组成的，颗粒可大可小，触感可粗可细，干沙子是松散的、会流动，而湿沙子则具有粘性和可塑性，能够成形。这个发现，正是解答了课堂伊始“为什么有的沙子能堆城堡”的问题。

设计意图

此环节充分体现了“做中学”的理念。教师没有直接讲授沙子的特征，而是提供了有结构的材料和明确的观察方法，让学生在动手操作中自主发现、自主建构知识。通过小组合作和汇报交流，培养了学生的合作能力和表达能力，同时使零散的发现汇聚成系统的科学结论。“筛一筛”和“加水和一和”的方法，不仅丰富了学生的观察手段，更让他们初步感知了物质的粒度分布和粘性等概念，为今后的学习埋下伏笔。

（三）工程实践，应用迁移（约15分钟）

此环节将探究推向高潮，让学生运用刚学到的关于沙子（特别是细沙）特性的知识，去完成一项具有挑战性的工程任务——制作一个能计时60秒的沙漏。

任务驱动，激发挑战

教师出示一个精美的成品沙漏，让学生观察沙子缓缓流下的现象，并介绍：“沙漏是古代的一种计时工具。今天，我们也来当一回小工程师，用刚才观察过的细沙子，亲手制作一个沙漏，并且要挑战一下，让瓶子里的沙子全部流完正好是60秒！”【热点】

明确材料与步骤

教师展示制作沙漏的材料包：两个相同的透明塑料瓶（带瓶盖）、强力胶带、锥子（已由教师预先在瓶盖中心打好小圆孔）、秒表。通过大屏幕分步演示制作过程：【重要】

第一步：将两个打好孔的瓶盖口对口对齐，用胶带紧紧地缠绕固定，确保连接处密封不漏气。

第二步：在一个瓶子里装入一定量的细沙（不装满，约三分之一到一半）。

第三步：将空瓶倒过来，与装有沙子的瓶子通过连接好的瓶盖旋紧。

第四步：翻转沙漏，同时启动秒表，观察并记录沙子全部流到另一个瓶子所用的时间。

教师强调，锥子使用环节已由教师提前完成，确保学生安全。学生在制作过程中，要特别注意瓶盖的密封性，这是沙漏能否成功的关键。

测试、调整与再设计【难点】【高频考点】

学生分组制作初步完成后，立即进行计时测试。教室里顿时响起此起彼伏的“10秒！”“25秒！”“哇，我的才8秒就漏完了！”的惊呼声。

面对与“60秒”目标的巨大差距，教师引导各小组进行工程思维训练：“为什么我们的沙漏流得这么快？怎样才能让它流得慢一些，达到60秒呢？”学生结合刚才的观察经验，展开热烈讨论，提出各种假设：“沙子太细了，流得快。”“沙子装得太少了。”“是不是瓶盖的孔太大了？”

教师肯定学生的猜想，并引导他们思考改进方案：“如果沙子越细，流得越快，那我们应该怎么办？”（换粗一点的沙子）“如果沙子太少，一下子就流完了，那我们应该怎么办？”（增加沙子的量）【重要】

各小组根据自己的诊断，领取了新的材料（如颗粒稍粗的沙子）或直接往瓶子里添加沙子，进行第二次、甚至第三次的测试与改进。在这个过程中，学生不断地思考、操作、观察、再思考，经历了完整的“设计—制作—测试—改进”的工程实践循环。有的小组为了达到精准的60秒，甚至用勺子一点点地增减沙子，反复测试，展现了极高的专注力和探究精神。

成功的小组欢呼雀跃，未完全成功的小组也在交流中明确了改进方向。教师引导成功的小组分享经验：“我们第一次是20秒，觉得太快了，就往里加了一些沙子，再测变成45秒，又加了一点点，就刚好60秒了！我们发现，沙子越多，流完的时间就越长！”

设计意图

将沙漏制作与精确计时相结合，将科学探究与工程实践深度融合。这不仅是对“沙子具有流动性”这一科学概念的即时应用和深化，更重要的是，它让学生初步体验了工程设计的核心——在限制条件下（60秒）解决问题，并通过测试来优化设计方案。在“加沙-测试-再加沙”的反复调整中，学生潜移默化地感知了变量（沙量）与结果（时间）之间的函数关系，这是科学思维和工程思维的一次宝贵启蒙。

（四）拓展视野，升华认知（约5分钟）

欣赏沙之艺术与科技

当学生还沉浸在沙漏成功的喜悦中时，教师播放一段精美的视频短片，内容涵盖：宏伟的沙雕艺术节作品、瞬息万变的动态沙画表演、高楼大厦建筑工地上的混凝土搅拌、以及高科技领域制造芯片的高纯度硅砂。视频强烈的视觉冲击，将学生对沙子的认知从“玩物”提升到“艺术品”和“工业原料”的高度。

引发思考，畅谈用途

视频结束后，教师引导学生思考：“小小的沙子，不仅给我们带来了游戏的快乐，还能创造出这么美的艺术品，甚至能造出手机电脑里最重要的芯片。现在，你对沙子有没有一种新的认识？你还在哪里见过沙子的用途？”

学生再次打开话匣子：“我爸爸用沙子装成沙袋防洪！”“沙包里面也是沙子！”……教师对学生的回答予以补充和赞赏。

揭秘沙雕制作

最后，教师再次聚焦到学生最感兴趣的沙雕，提问：“观看了这些雄伟的沙雕，大家结合我们今天学到的知识，猜一猜，这些沙雕是怎么做出来的？”学生立刻能联系到本节课的核心发现：“是先把沙子弄湿，让它能粘在一起，然后堆起来，再进行雕刻的！”教师肯定学生的答案，并播放一段沙雕制作的快进视频，验证学生的猜想。【基础】

设计意图

此环节旨在打破学科界限，将科学与艺术、工程、技术联系起来。通过展现沙子从游戏到艺术再到高科技材料的广泛应用，极大地拓宽了学生的视野，深化了他们对物质世界多样性和关联性的理解，让学生真切感受到科学就在身边，平凡的事物中也蕴藏着巨大的价值，从而升华了“科学、技术、社会与环境”的教育目标。

四、板书设计

探秘沙世界——玩出发现，玩出学问

（一）沙子的特征

看：颜色、颗粒大小（粗、细）

捻：光滑、粗糙

筛：能/不能漏下

和水：成形（湿）不成形（干）

（二）沙漏的奥秘

干沙子会流动

沙子多↔流得慢（时间长）

沙子少↔流得快（时间短）

（三）沙子的用途

艺术：沙雕、沙画

建筑：混凝土

科技：芯片

五、教学反思与预设

（一）【重要】生成性问题预判与应对

在筛沙子环节，部分学生可能会用力过猛或晃动幅度过大，导致沙子溅出。教师应在示范时强调“轻轻晃动”的要领