小學(xué)科學(xué)新材料課程教案設(shè)計(jì)與實(shí)踐分享——以“神奇的納米材料”為例一、課程設(shè)計(jì)背景與目標(biāo)在科技迭代的浪潮中，新材料技術(shù)已成為推動(dòng)生活變革的核心力量——從防水防污的戶外裝備到精準(zhǔn)醫(yī)療的靶向藥物，新材料的創(chuàng)新應(yīng)用無(wú)處不在。小學(xué)科學(xué)課程作為科學(xué)素養(yǎng)啟蒙的主陣地，將“新材料”主題納入教學(xué)，既呼應(yīng)《義務(wù)教育科學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)（2022年版）》中“物質(zhì)的結(jié)構(gòu)與性質(zhì)”“技術(shù)與工程實(shí)踐”的核心要求，又能引導(dǎo)學(xué)生從生活現(xiàn)象出發(fā)，建立“科學(xué)—技術(shù)—社會(huì)”的關(guān)聯(lián)認(rèn)知。本課程以“神奇的納米材料”為載體，目標(biāo)在于：知識(shí)維度：初步感知納米材料的特殊性能（如防水、防污、超強(qiáng)韌性等），了解其在生活中的典型應(yīng)用；能力維度：通過(guò)觀察、對(duì)比實(shí)驗(yàn)培養(yǎng)實(shí)證意識(shí)，借助小組合作提升探究與表達(dá)能力；情感維度：激發(fā)對(duì)新材料技術(shù)的好奇心與探索欲，樹(shù)立“科技改善生活”的科學(xué)價(jià)值觀。二、學(xué)情分析與教學(xué)準(zhǔn)備（一）學(xué)情定位小學(xué)中高年級(jí)（4-6年級(jí)）學(xué)生已具備初步的觀察能力和邏輯思維，但對(duì)“納米”這類微觀尺度的概念理解較抽象，需通過(guò)直觀實(shí)驗(yàn)、生活實(shí)例建立認(rèn)知。學(xué)生對(duì)“新材料”的認(rèn)知多停留在“新奇產(chǎn)品”層面，缺乏對(duì)“材料特性—功能—應(yīng)用”邏輯鏈的系統(tǒng)思考。（二）教學(xué)準(zhǔn)備1.實(shí)驗(yàn)材料：納米防水布、普通棉布（尺寸均為10cm×10cm）；納米防污玻璃片、普通玻璃片；滴管、有色水（紅墨水稀釋）、食用油、放大鏡；2.可視化資源：納米材料結(jié)構(gòu)動(dòng)畫(huà)（簡(jiǎn)化版，展示“納米級(jí)顆粒排列”）、生活應(yīng)用案例視頻（如納米口罩、自清潔涂料）；3.教具設(shè)計(jì)：自制“納米尺度對(duì)比卡”（將頭發(fā)絲直徑、納米顆粒大小以直觀圖示呈現(xiàn)，避免復(fù)雜數(shù)字）。三、教學(xué)過(guò)程設(shè)計(jì)（40分鐘）（一）情境導(dǎo)入：生活中的“神奇現(xiàn)象”（5分鐘）播放一段“灑在衣服上的果汁自動(dòng)滾落”的視頻，提問(wèn)：“為什么這件衣服像‘荷葉’一樣不沾水？生活中還有哪些‘奇怪’的材料？”引導(dǎo)學(xué)生列舉（如擦不干凈的“自清潔玻璃”、摔不碎的“防彈玻璃”），順勢(shì)引出“納米材料”的概念，初步感知其“超乎尋?！钡男阅?。（二）探究活動(dòng)：解密納米材料的“超能力”（20分鐘）實(shí)驗(yàn)1：“防水大比拼”——對(duì)比棉布與納米防水布操作步驟：①學(xué)生分組，用滴管將有色水分別滴在棉布和納米防水布表面，觀察水滴形態(tài)（普通棉布吸水?dāng)U散，納米布上呈“水珠滾動(dòng)”）；②輕輕傾斜布料，觀察水滴是否滑落，用放大鏡觀察布料表面的微觀差異（教師提示：“納米布表面的‘小凸起’像無(wú)數(shù)把小雨傘，擋住了水分子”）。引導(dǎo)思考：“為什么納米布能防水？這種特性可以解決生活中什么問(wèn)題？”（如雨天的雨衣、戶外裝備的防潮）實(shí)驗(yàn)2：“防污挑戰(zhàn)賽”——對(duì)比普通玻璃與納米防污玻璃操作步驟：①用滴管將食用油滴在兩片玻璃上，觀察油滴的附著狀態(tài)（普通玻璃上油滴攤開(kāi)，納米玻璃上呈“圓珠狀”）；②用紙巾輕擦，對(duì)比清潔難度（納米玻璃上的油滴更易擦除）。拓展討論：“廚房的油煙機(jī)、汽車玻璃如果用這種材料，會(huì)帶來(lái)什么便利？”（三）知識(shí)建構(gòu)：從“現(xiàn)象”到“原理”（8分鐘）結(jié)合動(dòng)畫(huà)演示，簡(jiǎn)化講解納米材料的核心特點(diǎn)：“納米是一種極小的尺度（類比：頭發(fā)絲直徑約是納米顆粒的幾萬(wàn)倍），當(dāng)材料的結(jié)構(gòu)小到納米級(jí)時(shí)，會(huì)出現(xiàn)‘小尺寸效應(yīng)’——表面的‘納米顆?！窨滓粯?，讓水、油‘不敢靠近’?！蓖秸故炯{米材料在醫(yī)療（靶向藥物）、環(huán)保（污水凈化）等領(lǐng)域的應(yīng)用圖片，拓寬認(rèn)知邊界。（四）實(shí)踐延伸：“未來(lái)新材料設(shè)計(jì)師”（5分鐘）布置任務(wù)：“如果給你一種納米材料，你想把它用在什么地方？畫(huà)出設(shè)計(jì)圖，并用一句話說(shuō)明它的‘超能力’?！睂W(xué)生分組交流，教師選取創(chuàng)意案例（如“納米書(shū)包”：輕如羽毛卻能裝下全班課本；“納米墻紙”：自動(dòng)調(diào)節(jié)室內(nèi)溫度）進(jìn)行展示，激發(fā)創(chuàng)新思維。（五）總結(jié)評(píng)價(jià)：我的“科學(xué)發(fā)現(xiàn)”（2分鐘）采用“3句話分享”形式：“我觀察到……（實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象）；我知道了……（納米材料的特性）；我想探索……（未來(lái)的新材料）?！苯處熝a(bǔ)充點(diǎn)評(píng)，強(qiáng)調(diào)“科學(xué)探究需要細(xì)心觀察、大膽猜想，更需要用實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證”。四、教學(xué)實(shí)施建議（一）安全與規(guī)范實(shí)驗(yàn)材料需提前檢測(cè)安全性（如納米布無(wú)刺激性氣味、玻璃片邊緣打磨光滑）；滴管使用后及時(shí)歸位，避免液體飛濺。（二）分層指導(dǎo)基礎(chǔ)層：聚焦“觀察—描述”，記錄實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象；進(jìn)階層：嘗試分析“現(xiàn)象—特性”的邏輯關(guān)系；創(chuàng)新層：設(shè)計(jì)新材料的應(yīng)用場(chǎng)景，培養(yǎng)工程思維。（三）跨學(xué)科融合美術(shù)：繪制“納米材料應(yīng)用海報(bào)”；語(yǔ)文：撰寫(xiě)《神奇的納米材料》科普短文；道德與法治：討論“新材料技術(shù)的倫理問(wèn)題（如納米污染）”，培養(yǎng)辯證思維。五、教學(xué)反思與優(yōu)化1.認(rèn)知難點(diǎn)突破：學(xué)生對(duì)“納米尺度”的抽象理解可通過(guò)“類比游戲”優(yōu)化（如讓學(xué)生用大米粒模擬納米顆粒，黃豆模擬普通顆粒，直觀感受“小尺寸效應(yīng)”）。2.實(shí)驗(yàn)效率提升：可提前將實(shí)驗(yàn)材料分裝成“探究包”，減少課堂準(zhǔn)備時(shí)間；小組分工細(xì)化為“操作員”“記錄員”“發(fā)言人”，避免分工模糊。3.評(píng)價(jià)多元化：引入“科學(xué)探究成長(zhǎng)檔案”，記錄學(xué)生的實(shí)驗(yàn)報(bào)告、創(chuàng)意設(shè)計(jì)，從“知識(shí)掌握”“探究能力”“創(chuàng)新思維”多維度評(píng)價(jià)。結(jié)語(yǔ)小學(xué)科學(xué)新材料課程的核心價(jià)值，在于讓學(xué)生從“被動(dòng)接受知識(shí)”轉(zhuǎn)向“主動(dòng)探索未知”。通過(guò)“觀察—實(shí)驗(yàn)—?jiǎng)?chuàng)造”的教學(xué)鏈條，不僅能讓學(xué)生