4.15 材料世界（教学设计）科学青岛版五四制四年级上册（新教材）

该小学科学教学设计聚焦《材料世界》，核心知识点包括区分天然与人造材料，探究纸的吸水能力、形状变化及玻璃透光性，理解材料性能决定用途。课堂导入通过AI数字人“材料小博士”视频提问，引导学生列举生活材料，搭建从生活经验到科学探究的学习支架。 特色在于AI技术与实验探究深度融合，如AI互动分类材料、动画演示人造材料加工过程，纸的吸水实验控制变量并结合AI分析数据，体现科学思维与探究实践。工程案例对比培养态度责任，分层作业兼顾差异，助力学生提升科学观念与实践能力，为教师提供生动教学资源。

青岛版五四制（2024）科学四年级上册 《材料世界》教学设计 课题 4.15 材料世界 课型 新授课 教学目标 科学观念： 1.能区分天然材料（如木材、沙子）和人造材料（如塑料、玻璃），明确两者核心区别是是否经复杂工业加工。 2.知道纸的形状改变（折叠、撕碎）不改变物质本质；了解玻璃有透光性，普通与磨砂玻璃透光效果不同。 3.认识到材料性能决定用途，如餐巾纸因吸水性强用于清洁，钢材因强度高用于建筑。 科学思维： 1.分析纸张吸水实验数据，用“结构决定性能”推理餐巾纸吸水强、电光纸吸水弱的原因。 2.对比古今工程选材（都江堰用竹木、鸟巢用钢材），归纳材料发展推动社会进步的规律。 探究实践： 1.设计纸张吸水能力实验，控制变量并规范操作，记录水上升高度。 2.借助AI图表分析数据，得出吸水能力结论并用材料结构解释。 态度责任：  1.体会材料对生活的重要性，举例说明材料的广泛应用，激发对材料科学的兴趣。 2.关注新型材料的发展，了解其应用，树立创新意识。 3.树立环保选材意识，优先选择可再生、低污染材料。 教学重难点 重点： 区分天然/人造材料，探究纸的吸水能力和玻璃的透光性。 难点： 理解“形状变化≠物质改变”的概念，设计合理的材料探究实验。 教学环节 教学过程 课堂导入 （一）课堂导入：AI数字人“材料小博士”上线（5分钟） 播放AI数字人视频：“同学们好！我是材料小博士~生活中到处都有材料，比如桌椅用木头、校服用布料……这些材料从哪来？又有什么特点？快和我一起探索吧！” 提问激趣：“你见过哪些材料？它们可能来自哪里？”引导学生自由发言，引出课题《材料世界》。 课 程 学 习 活动一：了解生活中常见材料的来源？ 1. AI互动分类：数字人发布任务：屏幕上的“材料小博士”抛出问题：“同学们，这些材料是大自然的馈赠，还是人类智慧的结晶？请小组合作，将它们拖拽到正确的阵营！” 学生操作分类。 师生小结： 天然材料：直接来自大自然，简单加工即可利用（如沙子、石子、木材、棉花）。 人造材料：由天然材料经过复杂的工业加工制造而成（如钢铁、塑料、玻璃、水泥）。 2. 师：人造材料来自哪里呢？ AI动画演示：针对学生容易混淆的难点，数字人播放30秒的“材料变身”微动画，直观展示人造材料的加工链条： 铁矿石 → 高温冶炼 → 钢铁 石油→提炼 → 塑料颗粒 石英砂 → 高温熔化 → 玻璃 强化认知：通过动画帮助学生深刻理解“人造材料也是来源于天然材料，只是经历了复杂的性质改变”这一核心逻辑。 3. 联系生活：师：“在我们的衣食住行中，你还知道哪些天然或人造材料？” 师生互动：鼓励学生结合生活经验积极发言。 学生举例：“羊毛是天然材料，尼龙是人造材料。”“木头是天然的，但复合板是人造的。” 活动二：了解材料的特点 （1） 探究纸的特点——吸水大比拼 问题驱动：“不同的纸，吸水能力一样吗？我们来做个实验！” 实验设计：将复印纸、牛皮纸、电光纸、瓦楞纸、餐巾纸的一端同时浸入水中，观察1分钟后水上升的高度。 安全提示：纸的边缘锋利，小心划伤手！（数字人语音提醒） 小组实验+记录：学生操作实验，填写《纸的吸水能力记录表》（如下）。 小结：餐巾纸吸水最快最高，因为它纤维疏松；牛皮纸最慢，因为质地紧密。 （二）纸的变化——形状变了，物质没变 1.师：同学们，材料小博士，他问我们——“这样做纸发生了哪些变化？”现在，请每组拿出粉色纸，动手试试：折一折、剪一剪、揉一揉，看看纸能变成什么样子？操作时注意观察，它哪里变了？哪里没变？ （学生动手操作，教师巡视指导） 2.师：好，时间到！谁愿意分享你的发现？ 生1：我折了纸飞机，形状变了！ 生2：我剪成纸条，大小也变了！ 生3：我揉成团，还是纸，没变成别的东西！ 3.师：太棒了！大家说得非常准确。纸的形状和大小确实变了，但构成纸的物质没有变——它依然是纸，不是木头、不是水、也不是塑料！这种只改变外形、不改变本质的变化，我们叫它“物理变化”。记住这句话：纸可以变样子，但本质不变！ （三）探索玻璃的秘密——透光性对比（10分钟） 1.观察普通玻璃：师提问：透过玻璃片看窗外，你发现了什么？学生描述“能清楚看到外面的景物”，得出普通玻璃透光性好。 2.对比磨砂玻璃：“换磨砂玻璃再看，有什么不同？” 预设：发现图像变模糊了。 3.师生明确：磨砂玻璃表面粗糙，光线散射，所以透光但不清晰。 4.拓展思考：“新型玻璃有哪些？（如防弹玻璃、调光玻璃）它们有什么特殊用途？”学生自由发言，师补充案例（如博物馆用防紫外线玻璃保护文物）。 活动三：材料与著名工程 1.课件出示：长城、故宫、都江堰、三峡工程、国家体育场，提问：“这些工程用了哪些材料？为什么选这些材料？” 2.小组讨论+分享： 长城：石材（坚固耐用，抵御外敌）。 故宫：木材、石材（天然材料，体现传统工艺）。 国家体育场（鸟巢）：钢材（强度高，支撑大跨度结构）。 3.播放都江堰视频； 资料卡阅读：学生自主阅读教材中“都江堰”的资料，了解古代竹、木、卵石的巧妙应用，感受材料智慧。 拓展迁移：查阅资料，介绍一种航空航天新材料（如碳纤维），说明其特点和用途。 课堂 小结与课后作业 课堂小结与课后作业 师：今天我们知道了材料的来源、纸的吸水秘密、玻璃的透光性，还了解了工程中的材料选择~记住：材料性能决定用途，选材要考虑成本、环保哦！” 分层作业： 基础层：绘制“天然材料VS人造材料”思维导图，标注3种例子。 实践层：在家测试不同布料（棉布、丝绸、化纤）的吸水性，记录现象。 拓展层：查阅资料，介绍一种航空航天新材料（如碳纤维），说明其特点和用途。 板书设计 4.15材料世界 材料来源：天然材料（沙、石、木）  人造材料（钢、塑、玻） 纸的特点：吸水能力不同 玻璃特点：普通玻璃透光好，磨砂玻璃透光模糊 著名工程及使用的材料：长城，故宫等 教学反思 成功之处：AI数字人增强了课堂趣味性，实验探究让学生直观理解材料特点；分层作业兼顾不同能力学生。 改进方向：部分学生实验中纸张浸入深度不一致，下次需统一标准；对“形状变化≠物质改变”的讲解可结合折纸动画，更形象。 1 学科网（北京）股份有限公司 $