小学科学二年级上册《形状变了》教学设计

小学科学二年级上册《形状变了》教学设计

一、设计思想与理论依据

本教学方案以《义务教育小学科学课程标准（2022年版）》为根本遵循，深度融合建构主义学习理论、探究式学习理念以及STEAM教育思想，旨在为小学二年级学生建构关于物质形状变化的科学概念。教学设计超越传统知识传授模式，转向以学生为主体的深度探究实践，强调在“做中学”、“思中悟”。

核心设计理念体现为三个维度的整合：其一，学科内整合，将物质科学领域的“材料与物理变化”概念与技术与工程领域的“设计与制作”相结合；其二，跨学科融合，有机渗透数学（几何形状、测量）、美术（造型、空间）与语文（描述、记录）的相关素养；其三，学习与生活联结，引导学生从身边常见的形状变化现象出发，通过结构化探究，理解其中蕴含的科学原理，并初步建立“物质的性质与其用途相关”的科学观念。

本设计特别关注低年级学生的认知发展特点，以具体形象思维为主，好奇心强但注意力持续短。因此，教学活动设计遵循“现象激趣—动手操作—比较分析—归纳提炼—迁移应用”的认知路径，通过高参与度、多感官刺激的探究活动，将抽象的科学概念转化为可触摸、可改变、可创造的实体经验，奠定小学生科学核心素养发展的坚实基础。

二、学情分析

（一）学生已有认知与经验基础

1.生活经验方面：二年级学生对于物体形状的改变具有丰富的感性经验。他们玩过橡皮泥、折过纸飞机、见过父母揉面团、使用过可弯曲的吸管等。他们知道“东西可以捏扁、拉长、折弯”，但通常将其视为一种“游戏行为”或“功能需求”，尚未从科学视角思考其背后统一的原理。

2.前科学概念方面：学生可能存在的迷思概念包括：

1.3.“物体变形状了，它就变成了另一个东西。”（混淆物理变化与化学变化）

2.4.“能变形的物体（如橡皮泥）是‘软’的，不能变形的物体（如木块）是‘硬’的。”（对“软硬”的理解片面，未与材料塑性关联）

3.5.“用力大形状就变得多，用力小形状就变得少。”（仅关注力的大小，忽略材料本身的性质）。

6.技能与思维方面：具备基本的观察和简单动手操作能力，能够进行基于明显特征的对比（如长短、扁圆），但系统性观察、有序记录、基于证据的简单推理能力尚在萌芽阶段。语言表达以描述现象为主，缺乏运用科学词汇进行概括的能力。

（二）学习需求与可能遇到的困难

1.学习需求：学生需要通过亲手操作和系统观察，将零散的生活经验梳理、提升为初步的科学概念；需要学习如何有目的地观察、用简单工具测量、用图画或符号记录现象；需要在交流中学习使用“形状”、“改变”、“用力”、“恢复”等科学词汇。

2.潜在困难：对“形状改变而材料本身没有变成新物质”这一物理变化的本质理解有难度；在探究活动中容易偏离任务目标，沉浸于“玩”而忽略“察”与“思”；小组合作分工与有效交流需要教师细致引导。

三、教学目标

（一）科学观念

1.通过操作多种材料，认识到许多物体的形状在外力作用下可以发生改变。

2.理解形状改变是一种常见的物理变化，在仅改变形状的情况下，构成物体的材料本身没有变化。

3.初步感知不同材料（如橡皮泥、纸张、金属丝）改变形状的难易程度、方式及结果不同，与材料自身的性质有关。

（二）科学思维

1.发展对比观察能力：能够比较同一物体形状改变前后的异同，以及不同物体在相同外力作用下形状改变情况的差异。

2.培养简单推理能力：能根据观察到的现象（如松手后是否恢复原状），对材料的特性（如弹性、塑性）进行初步推断。

3.尝试归纳概括：能在多个探究活动后，尝试用自己语言归纳出“物体形状可以改变”这一普遍规律。

（三）探究实践

1.能利用感官和简单工具（如尺子、比较模板），对物体形状的改变进行定性描述和简单定量比较（如“拉长了多少”）。

2.能按照指导，安全地使用外力（拉、压、弯、扭等）尝试改变不同物体的形状，并观察记录结果。

3.能通过图画、简易符号或关键词，记录物体形状改变的过程和结果。

（四）态度责任

1.对物体形状可以改变的现象产生持续探究的兴趣，乐于动手尝试和分享发现。

2.在探究活动中养成认真观察、如实记录的科学习惯。

3.初步建立“合理使用材料”的意识，认识到根据材料特性选择其用途的重要性。

四、教学重点与难点

1.教学重点：

1.2.引导学生通过动手操作，亲身验证多种物体的形状可以发生改变。

2.3.指导学生进行有序观察和比较，发现形状改变前后“材料本身没有变”这一关键特征。

4.教学难点：

1.5.帮助学生初步建构“物理变化（形状改变）”的科学概念，理解变化中“变”与“不变”的辩证关系。

2.6.引导学生从对具体现象的观察，转向对材料某种共性（可塑性、弹性等）的初步思考。

五、教学准备

（一）材料与工具（小组探究，4人一组）

1.核心探究材料包：

1.2.塑性材料组：不同颜色的橡皮泥各一块（约鹌鹑蛋大小）、一小块面团（食用油和面，防止粘手）。

2.3.弹性材料组：相同规格的橡皮筋2根、一小片海绵（约3cm见方）。

3.4.可塑性/弹性复合材料组：一根长约15cm的毛根条（扭扭棒）、一根长约20cm的漆包线（两端用胶布包裹防扎手）。

4.5.对比材料：一小块硬质黏土（或粉笔）、一块同等大小的小木块。

6.辅助工具与记录单：

1.7.塑料垫板（操作台）、安全塑料小刀（用于切割橡皮泥、面团）、小尺子（带厘米刻度）。

2.8.形状记录卡（印有圆形、方形、长条形等简单轮廓，用于比对和描画）。

3.9.《我的形状发现》探究记录单（含图画区、关键词选择区、简单问题区）。

10.安全防护：儿童安全手套（可选）、湿纸巾（用于清洁）。

（二）教师演示与多媒体资源

1.演示材料：弹簧（可见形变与恢复）、记忆金属丝（热致形状恢复）、一片铝箔、一片A4纸。

2.多媒体课件：

1.3.包含生活情境导入视频（如：揉面、折纸、钢筋弯曲加工、吹气球）。

2.4.形状变化过程慢镜头或动画（展示力的作用点与方向）。

3.5.关键词卡片（“形状”、“改变”、“压”、“拉”、“弯”、“扭”、“恢复”等）。

4.6.课堂总结思维导图框架。

7.环境布置：教室桌椅布置成小组合作式，墙面预留“形状变变变”展示区。

六、教学过程实施

第一课时：开启探索——发现身边的形状变化

（一）情境导入，聚焦问题（预计时间：8分钟）

1.生活剧场：播放一段约1分钟的短片，内容为：妈妈将一团面粉揉成面团，再擀成面皮（压）；小朋友将一张纸折成一只小船（折）；工人用机器将直钢筋弯成弧形（弯）；小朋友吹气球，气球从小变大（拉伸）。

2.谈话激趣：

1.3.“同学们，短片中的人们都在做什么？”（引导学生说出“揉面”、“折纸”、“弯钢筋”、“吹气球”）

2.4.“在做这些事情的时候，面粉团、纸、钢筋、气球发生了什么相同的事情？”（聚焦核心：它们的“样子”、“外形”变了——引出“形状”一词）

3.5.板书课题：《形状变了》。提问：“关于‘形状变了’，你想知道什么？”

6.问题生成：记录学生的提问，并引导归纳为本课核心探究问题：

1.7.问题一：我们能让哪些东西的形状发生改变？

2.8.问题二：我们用什么方法改变它们的形状？

3.9.问题三：形状改变后，东西本身还是原来的东西吗？

4.10.问题四：所有东西的形状都那么容易改变吗？

【设计意图】：从学生最熟悉的生活场景切入，快速激活其已有经验。通过对比不同场景，引导学生发现“形状改变”这一共同点，自然聚焦科学问题。记录学生原生态问题，体现以学定教。

（二）初步探查，预测分类（预计时间：7分钟）

1.材料初识：教师出示本课将要探究的多种材料（橡皮泥、橡皮筋、毛根、木块等），让学生观察并说出名称。

2.动手预测：“如果不借用剪刀、胶水，只用手，你觉得你能改变哪些东西的形状？试着轻轻动手摸一摸、按一按，根据感觉把你的预测记录下来。”

3.记录预测：学生在《探究记录单》第一栏，用“√”或“×”对提供的材料能否被手改变形状进行预测。

4.分享与质疑：邀请几名学生分享预测及理由（如：“我觉得橡皮泥能，因为它软。”“我觉得木块不能，因为它太硬。”）。教师不评判对错，只强调：“我们的预测对不对呢？需要用实验来验证。”

【设计意图】：预测是科学探究的重要环节。通过触摸感知，调动学生多感官参与，并使其对材料性质产生初步直觉。记录预测便于与后续实验结果对比，制造认知冲突，深化理解。

（三）探究活动一：“百变橡皮泥”（预计时间：15分钟）

1.明确任务与方法：

1.2.任务：用你能想到的所有安全方法，改变这块橡皮泥的形状。

2.3.方法指导：教师示范并语言强调几种基本操作：捏（挤压）、搓（滚动）、拉、压、扭。强调“安全、有序、仔细观察”。

4.小组探究：学生以小组为单位，开始操作。教师巡视指导，关注：

1.5.操作安全（不用工具戳人，不将材料放入口鼻）。

2.6.鼓励尝试多种方法：“除了捏圆，你还能把它变成方形吗？能把它拉成一条长线吗？”

3.7.引导观察与描述：“看看你用了什么方法？形状从什么样变成了什么样？”

8.记录与思考：

1.9.学生在记录单上画出（或描摹）橡皮泥改变前后的1-2种形状。

2.10.选择关键词描述使用的方法（提供图文并茂的选项：捏、搓、拉、压、扭）。

3.11.回答引导性问题：“改变形状后，橡皮泥还是橡皮泥吗？你用什么证据证明？”（颜色、气味、触感等未变）

12.初步研讨：

1.13.请学生展示记录，描述自己的操作和发现。

2.14.教师提炼：“我们用手施加了力，用捏、拉、压等不同方式，使橡皮泥的形状发生了多种多样的改变。”

3.15.聚焦核心概念：“在变化过程中，橡皮泥本身有没有变成别的东西？”（引导学生从感官证据说明“没有”）

4.16.板书关键词：力、形状改变、材料未变。

【设计意图】：选择最具可塑性的橡皮泥作为首个探究对象，能确保所有学生获得成功体验，建立信心。活动设计层次清晰：动手操作（体验力与形状变化）→记录（将现象转化为符号）→研讨（引导科学思维，提炼初步概念）。为后续更复杂的探究奠定方法和思维基础。

（四）课堂小结与延伸思考（预计时间：5分钟）

1.回顾梳理：今天我们像科学家一样探究了什么问题？我们从哪里开始？发现了什么？（回顾问题，总结橡皮泥探究的发现）

2.延伸悬念：“我们发现橡皮泥的形状很容易改变，而且改变了还能再变回来。那么，其他材料呢？比如这根橡皮筋，我们拉长它之后会怎样？那块小木块，我们真的无法改变它吗？下节课我们继续探索。”

3.整理器材：指导学生将橡皮泥恢复成大致原状，放回材料盒，养成良好的实验习惯。

第二课时：深入探究——比较中的发现

（一）回顾导入，明确目标（预计时间：5分钟）

1.快速回顾：通过提问或关键词卡片，回顾上节课对橡皮泥的探究发现（力、形状变、材料不变）。

2.引出新任务：“今天，我们要当‘材料测试员’，用相同的方法去测试更多的材料，看看它们在‘形状改变’这件事上，有什么相同和不同。”

（二）探究活动二：“纸张变形记”（预计时间：10分钟）

1.对比探究：每组发一张A4纸和一叠便签纸（或卡纸）。任务：尝试用“折”、“卷”、“揉”的方法改变纸的形状。

2.引导观察重点：

1.3.“折”与“揉”这两种方法对纸的形状改变有什么不同？（折产生棱角分明的边和面，揉产生不规则的褶皱）

2.4.改变后，尝试将它尽可能恢复原状，能成功吗？（体验塑性形变与部分弹性恢复，以及不可逆的皱褶）

3.5.不同厚度/硬度的纸，改变形状的难易程度一样吗？

6.记录与讨论：重点记录方法和结果，特别是“能否恢复原样”的发现。

（三）探究活动三：“金属丝造型师”（预计时间：12分钟）

1.进阶挑战：提供毛根条和漆包线。任务：将它们弯折成三角形、正方形或自己喜欢的简单图形。

2.引导深度思考：

1.3.“弯折金属丝和捏橡皮泥，用的力感觉一样吗？”（感受不同材料形变所需的力不同）。

2.4.“弯折后，金属丝的形状固定住了吗？这跟橡皮筋有什么不一样？”（对比塑性形变与弹性形变）。

3.5.“你能让你弯折的图形角更‘尖’一些吗？这需要怎么做？”（体会力的作用点与方向）。

6.尝试测量：鼓励学生用尺子量一量自己弯折出的图形边长，进行简单比较。

（四）探究活动四：“挑战不可能？”（预计时间：8分钟）

1.对比实验：提供小木块和硬黏土（或粉笔）。任务：谨慎地尝试用手或垫着布，施加更大的力（在安全前提下），能否轻微改变其形状？（如尝试弯曲木条，可能几乎无变化；尝试折断粉笔，则发生断裂式形状改变）。

2.安全第一：教师提前强调安全，并演示正确操作方法。此活动主要目的不是成功改变，而是体验“改变形状的难易程度与材料本身性质紧密相关”，并理解“断裂”是形状发生剧烈、不可逆改变的一种特殊方式。

3.引导形成认知：通过对比，引导学生总结：有些材料（如橡皮泥、面团）形状容易改变且能任意改变；有些（如纸张、金属丝）能改变但方式和结果有特点；有些（如木块）很难用手改变。这与材料的“软硬”、“韧性”等性质有关。

【设计意图】：本课时是概念建构的关键。通过设计一组有梯度的对比探究活动，让学生亲历对不同材料的测试过程。活动间形成有效对比（纸与橡皮泥、金属丝与橡皮筋、软材与硬材），引导学生从关注“能否改变”，进阶到关注“如何改变”、“改变的特征有何不同”，自然而然地指向材料性质的差异，培养对比分析和归纳能力。

（五）研讨交流，建构概念（预计时间：10分钟）

1.数据汇总：教师利用投影或大型记录表，汇总各小组对不同材料探究的关键发现（能否变形、主要方法、能否恢复、难易程度等）。

2.引导研讨：

1.3.“测试了这么多材料，你们得到一个共同的结论了吗？”（引导说出：许多物体的形状都可以在外力作用下发生改变。）

2.4.“在所有的形状改变中，有什么是‘不变’的吗？”（强化：构成物体的材料本身没有变成新的东西。这是物理变化的本质。）

3.5.“为什么改变橡皮泥的形状很容易，改变小木块却很难？”（引出材料本身的性质决定了它改变形状的难易和方式。）

4.6.“像橡皮筋、海绵，拉长或压扁后松手，会怎样？这和橡皮泥、金属丝一样吗？”（初步区分“弹性”与“塑性”，但不要求掌握术语，只需描述现象差异）。

7.概念提炼与板书：师生共同完善思维导图式板书。

1.8.中心词：形状改变（物理变化）。

2.9.分支一：原因：外力（压、拉、弯、扭……）。

3.10.分支二：关键特征：材料本身不变。

4.11.分支三：影响因素：材料性质（有的易变，有的难变；有的能恢复，有的保持新形状）。

5.12.分支四：应用：根据材料特性决定用途（如橡皮泥做模型，弹簧做减震）。

第三课时：拓展迁移——形状改变与我们的生活

（一）科学与工程实践：设计一个“变形作品”（预计时间：20分钟）

1.情境任务：“学校科技节即将举办‘百变材料秀’，请各小组利用本节课所学的知识和材料（橡皮泥、毛根、纸等），设计并制作一个有趣的作品。要求：作品必须展示出材料‘形状改变’的特点。”

2.设计规划：小组讨论，确定制作主题（如：橡皮泥动物园、毛根小人国、纸桥承重等），并简单画出设计草图，规划使用哪些材料、通过什么方法改变其形状。

3.动手制作：小组合作，根据设计进行制作。教师巡回，提供必要帮助，并鼓励创意和解决问题的尝试（如：“如何让毛根人站得更稳？”“怎样把纸卷得又圆又结实？”）。

4.展示与介绍：各小组展示作品，并派代表介绍：“我们用了什么材料？通过什么方法改变了它的形状？制作中遇到了什么挑战？是怎么解决的？”

【设计意图】：将科学探究延伸至技术与工程领域，开展项目式学习活动。学生在真实、有趣的任务驱动下，综合运用本单元所学的知识与技能（选择材料、运用方法改变形状），解决简单问题，体验设计、制作、改进、交流的完整工程流程，实现知识的迁移、内化与创造性应用。

（二）联系生活与科技前沿（预计时间：10分钟）

1.生活放大镜：展示一组图片（易拉罐被压扁回收、记忆枕根据头颈变形、桥梁的伸缩缝、汽车碰撞区的褶皱设计），引导学生讨论其中蕴含的“形状改变”的科学原理及其在生活中的意义（方便回收、舒适安全、适应热胀冷缩、吸收撞击能量保护乘员）。

2.科技小视野：教师用简单的语言和视频，介绍“记忆金属”（眼镜架、卫星天线）和“非牛顿流体”（防弹衣、趣味实验）这两种特殊材料，它们在不同条件下形状改变的特性被应用于高科技领域。激发学生对材料科学的兴趣和向往。

3.环保意识渗透：讨论“物品的形状改变与回收利用”，理解通过压扁等方式改变废弃物的形状，可以节约运输和存储空间，有利于环保。

（三）总结评价与反思（预计时间：5分钟）

1.单元总结：引导学生回顾整个单元的学习历程，从发现问题、预测、探究多种材料、对比分析，到归纳结论、设计应用，画出属于本单元的“学习足迹图”。

2.自我评价：学生完成简单的学习评价表，对自己在“乐于动手”、“仔细观察”、“认真记录”、“合作分享”等方面的表现进行自评和小组互评。

3.教师寄语：“同学们，形状改变的世界远不止我们课堂上探索的这些。它藏在我们生活的每一个角落，也飞翔在人类科技的巅峰。保持你们的好奇心和探索的手，未来，你们也许会发现或发明改变世界的新材料！”

七、教学评价设计

本教学评价遵循“教学评一体化”原则，贯穿教学过程始终，强调过程性评价与发展性评价，形式多样。

1.过程性评价（占比70%）：

1.2.观察记录：教师通过巡视，观察学生参与探究活动的积极性、操作规范性、观察的细致程度、小组合作的有效性等，进行即时口头激励和引导。

2.3.探究记录单分析：评价学生预测的合理性、记录的完整性（图