小學(xué)科技創(chuàng)新實驗課教學(xué)設(shè)計一、教學(xué)設(shè)計背景與意義小學(xué)階段是科學(xué)思維與創(chuàng)新意識萌芽的關(guān)鍵期，科技創(chuàng)新實驗課通過具象化的實踐活動，將抽象的科學(xué)原理轉(zhuǎn)化為可操作、可探究的體驗，既能夯實學(xué)生的科學(xué)認知基礎(chǔ)，又能培育其工程思維、問題解決能力與環(huán)保責任感。本教學(xué)設(shè)計以“自制簡易凈水器”為載體，緊扣《義務(wù)教育科學(xué)課程標準（2022年版）》中“技術(shù)與工程”“物質(zhì)科學(xué)”領(lǐng)域的核心要求，引導(dǎo)學(xué)生在“做中學(xué)”“悟中創(chuàng)”，逐步形成“發(fā)現(xiàn)問題—設(shè)計方案—實踐驗證—優(yōu)化改進”的科學(xué)探究閉環(huán)。二、教學(xué)目標設(shè)定（一）知識與技能目標1.理解水的凈化基本原理（過濾、吸附），能準確描述不同材料在凈水過程中的作用；2.獨立設(shè)計并制作簡易凈水器，規(guī)范使用實驗工具（如漏斗、燒杯）完成凈水操作，記錄實驗現(xiàn)象與數(shù)據(jù)。（二）過程與方法目標1.通過小組合作，經(jīng)歷“猜想—設(shè)計—制作—測試—改進”的工程實踐流程，提升動手能力與創(chuàng)新思維；2.能基于實驗結(jié)果分析問題，提出優(yōu)化方案，培養(yǎng)科學(xué)推理與批判性思維。（三）情感態(tài)度與價值觀目標1.激發(fā)對環(huán)境科學(xué)、材料科學(xué)的探究興趣，體會“科學(xué)改善生活”的現(xiàn)實意義；2.增強團隊協(xié)作意識，在成果分享中提升表達能力，樹立節(jié)約用水、保護水資源的環(huán)保理念。三、教學(xué)準備（一）材料準備每組配備：空礦泉水瓶（去底、瓶蓋打孔）、紗布（2-3層）、活性炭（顆粒狀，約50g）、石英砂（洗凈晾干，約100g）、小石子（粒徑5-10mm，洗凈，約100g）、脫脂棉花（適量）、模擬渾濁水（清水+少量泥土攪拌）、透明燒杯（2個，分別用于裝原水和凈化后水）、漏斗（輔助裝料）。（二）工具與資源1.工具：剪刀、鑷子、托盤（防止材料灑落）；2.多媒體：水的自然凈化過程動畫（如雨水、地下水的形成）、生活中凈水器工作原理科普視頻、水污染現(xiàn)狀圖文資料。四、教學(xué)過程設(shè)計（40分鐘）（一）情境導(dǎo)入：問題驅(qū)動，喚醒探究欲（5分鐘）活動1：污染水的“視覺沖擊”播放一段“河流污染”的短視頻（或展示對比圖片：清澈山泉水vs.渾濁生活污水），提問：“這樣的水能不能直接飲用？如果要讓它變干凈，你有什么辦法？”引導(dǎo)學(xué)生結(jié)合生活經(jīng)驗（如煮沸、用紗布過濾）提出初步設(shè)想，順勢引出課題：“今天我們要用身邊的材料，設(shè)計一臺‘迷你凈水器’，看看能不能讓渾濁的水變清澈！”設(shè)計意圖：通過真實情境引發(fā)認知沖突，將抽象的“凈水需求”轉(zhuǎn)化為具象的探究任務(wù)，激活學(xué)生的好奇心與主動性。（二）新知探究：原理建構(gòu)，材料探秘（10分鐘）環(huán)節(jié)1：原理可視化播放“水的過濾與吸附”動畫（重點展示泥沙被過濾、色素/異味被活性炭吸附的過程），結(jié)合板書講解：“自然界的水會通過土壤、砂石的過濾慢慢變清，我們的實驗就是模擬這個過程。不同材料的‘本領(lǐng)’不一樣——小石子能擋住大顆粒雜質(zhì)，石英砂能過濾細泥沙，活性炭就像‘吸附小能手’，能‘抓’住水里的色素和怪味。”環(huán)節(jié)2：材料大猜想出示準備好的材料（小石子、石英砂、活性炭、棉花、紗布），請學(xué)生分組討論：“如果給這些材料排個‘凈水順序’，你覺得怎么放效果最好？為什么？”鼓勵學(xué)生結(jié)合原理大膽猜想，記錄小組想法（如“小石子→石英砂→活性炭→棉花”），為后續(xù)實踐做鋪墊。設(shè)計意圖：通過“動畫講解+材料猜想”，將科學(xué)原理與生活經(jīng)驗聯(lián)結(jié)，培養(yǎng)學(xué)生的邏輯推理能力，同時滲透“材料特性決定用途”的工程思維。（三）實踐操作：創(chuàng)意制作，驗證優(yōu)化（15分鐘）步驟1：方案設(shè)計與分工每組領(lǐng)取材料后，圍繞“材料分層順序、每層厚度、固定方式”等問題，繪制簡易設(shè)計圖（可用簡筆畫標注材料位置），明確“操作員”“記錄員”“發(fā)言人”分工，教師巡視指導(dǎo)，提醒注意事項：“裝材料時要輕輕壓實，避免空隙過大影響效果；棉花要放在最上層或最下層，防止材料漏出?！辈襟E2：制作與測試小組按照設(shè)計方案組裝凈水器（將礦泉水瓶倒置，由下至上依次填充材料），然后將模擬渾濁水緩慢倒入瓶口，觀察水流速度與凈化后水的清澈度，記錄現(xiàn)象：“原水顏色____，凈化后水顏色____，雜質(zhì)殘留情況____，水流速度____。”若效果不佳（如水流過慢、凈化不明顯），引導(dǎo)學(xué)生分析原因（如材料分層混亂、壓實過度），嘗試調(diào)整方案（如減少某層厚度、更換材料順序）后再次測試。設(shè)計意圖：通過“設(shè)計—制作—測試—改進”的循環(huán)，讓學(xué)生在試錯中理解“工程設(shè)計需要反復(fù)優(yōu)化”的本質(zhì)，提升動手能力與問題解決能力。（四）交流研討：成果分享，思維碰撞（8分鐘）1.小組匯報每組派代表展示凈水器成品，結(jié)合實驗記錄匯報：“我們的材料順序是____，第一次測試發(fā)現(xiàn)____，改進后____，最終凈化效果____?！逼渌〗M可提問或建議（如“為什么你們用了兩層紗布？”“如果要去除細菌，還需要什么材料？”）。2.教師總結(jié)結(jié)合匯報提煉核心要點：“大家的設(shè)計都有創(chuàng)意！其實，真正的凈水器會結(jié)合多種技術(shù)（如反滲透、紫外線消毒），但我們今天用的‘過濾+吸附’原理，和生活中凈水器的‘前置過濾’環(huán)節(jié)很像。材料的順序、厚度都會影響效果，這就是工程設(shè)計的‘細節(jié)魅力’?！痹O(shè)計意圖：通過成果分享與深度研討，培養(yǎng)學(xué)生的表達能力與批判性思維，同時建立“課堂實驗—生活應(yīng)用”的認知聯(lián)結(jié)。（五）拓展延伸：生活聯(lián)結(jié)，環(huán)保踐行（2分鐘）1.生活觀察布置任務(wù)：“回家后觀察家里的凈水器（或飲水機過濾芯），看看它的材料和我們的實驗有什么相似之處？拍一張照片或畫一張示意圖，下節(jié)課分享。”2.環(huán)保倡議播放“世界水日”公益短片，發(fā)起倡議：“凈水器能凈化水，但保護水源更重要！從今天起，我們可以用洗菜水澆花、及時關(guān)水龍頭，做‘節(jié)水小衛(wèi)士’。”設(shè)計意圖：將課堂探究延伸至生活，強化科學(xué)與社會的聯(lián)系，培養(yǎng)學(xué)生的社會責任感。五、教學(xué)評價設(shè)計（一）過程性評價（占比70%）1.實驗操作：觀察學(xué)生組裝凈水器的規(guī)范性（材料分層、工具使用）、改進方案的合理性；2.團隊協(xié)作：記錄小組分工明確度、成員參與度（如是否主動提出建議、幫助同伴）；3.創(chuàng)新思維：關(guān)注設(shè)計圖的獨特性（如是否嘗試添加新材料、優(yōu)化結(jié)構(gòu)）、改進方案的創(chuàng)新性；4.表達交流：評價匯報時的邏輯清晰度、對問題的回應(yīng)質(zhì)量（如能否解釋“為什么調(diào)整材料順序”）。（二）成果性評價（占比30%）1.凈水效果：根據(jù)凈化后水的清澈度、雜質(zhì)殘留量評分（如“優(yōu)秀”：水變澄清，無明顯雜質(zhì)；“良好”：水變清但有少量懸浮物）；2.反思日志：課后請學(xué)生用1-2句話總結(jié)“本節(jié)課最有收獲的地方”“還想探究的問題”，評價其科學(xué)反思能力。六、教學(xué)反思與改進本設(shè)計通過“情境—探究—實踐—拓展”的鏈條，讓學(xué)生在體驗中建構(gòu)知識，但需注意：①材料準備