小学科学苏教版（2024）三年级上册（2024）5单元 材料的演变20 纳米材料教案设计

这是一份小学科学苏教版（2024）三年级上册（2024）5单元 材料的演变20 纳米材料教案设计，共4页。
核心素养目标
1、文化自信：感受纳米材料在医疗、能源等众多领域的广泛应用，以及我国在纳米材料研究与应用方面的成果，增强对纳米科技发展的认同感与自豪感。
2、语言运用：能够清晰表达对纳米材料概念、莲叶效应及纳米材料应用的认识，分享探究感受。
3、思维能力：学会通过观察、实验、阅读等方法探究纳米材料的特性与应用，培养观察、分析、归纳的科学思维能力。
4、审美创造：感受纳米材料微观结构的奇妙之美与纳米科技应用的创新之美，激发对纳米材料科学的兴趣与审美感知。
课标分析
本课依据《义务教育科学课程标准（2022 年版）》中 “技术与工程” 领域相关要求，引导学生认识纳米材料的概念、特性与应用，培养学生的观察能力、实验能力与科技思维，渗透纳米材料与科技、生活联系的教育。
学情分析
三年级学生对纳米材料比较陌生，缺乏相关认知基础，观察与实验分析能力处于初步发展阶段，教学中可通过直观实验与阅读，引导其建立纳米材料的科学认知。
教学目标
1、学生能知道纳米是长度单位，理解纳米材料的概念，认识莲叶效应。
2、学生能通过实验观察莲叶效应，提升观察与实验分析能力。
3、学生能了解纳米材料的应用，增强对纳米科技的认识。
重点难点
1、重点：理解纳米材料的概念，认识莲叶效应，了解纳米材料的应用。
2、难点：通过实验观察与分析，理解莲叶效应的原理及纳米材料的特性。
课堂导入
教师提问：“同学们，你们知道纳米吗？纳米是一种长度单位，当材料的多数颗粒直径小到纳米级时，材料性能会发生改变，这样的材料就是纳米材料。今天咱们就来探究‘纳米材料’。”
探究新知
1、纳米材料与莲叶效应
1.1 纳米材料概念讲解
教师讲解：纳米是一种长度单位，把 1 毫米平均分成 1000 份，其中的 1 份是 1 微米；再把 1 微米平均分成 1000 份，其中的 1 份就是 1 纳米。当组成材料的多数颗粒直径小到肉眼根本看不到的纳米级（1 - 100 纳米）时，材料性能就会发生改变，这样的材料被称为纳米材料。
1.2 观察莲叶效应实验
1.2.1 滴水滴实验
教师组织学生进行实验：分别在狗尾草叶、柳叶和莲叶表面滴几滴水，观察水滴的状况。学生分组操作，教师巡视指导，提醒学生小心操作，避免损坏叶片。
1.2.2 多方法观察叶片表面
学生用手摸或用放大镜观察三种叶子的表面，然后结合教材内容，填写观察结果表格（观察叶面上的水滴、用手摸叶子的表面、用放大镜观察叶子的表面、用电子显微镜观察叶子的表面的结果）。教师引导学生发现，莲叶表面的水滴呈球状，不易铺开，而狗尾草叶、柳叶表面的水滴会铺开。
1.2.3 分析莲叶效应原理
教师讲解：用电子显微镜观察莲叶的表面，可以发现它有一层极其微小的蜡质颗粒突起，每个突起的表面又布满了更细的茸毛，茸毛的间距小到纳米级。水滴、灰尘远大于茸毛的间距，所以落不到莲叶表面，正是这种特殊的结构使得莲叶表面能不沾水、不沾灰，保持干净，这种疏水、自洁的特性被称为 “莲叶效应”。学生理解莲叶效应与纳米级结构的关系。
2、模拟莲叶效应实验
教师讲解实验步骤：在纸杯里装少量水，把纸杯杯底放在蜡烛火焰上方约 1 厘米处，熏黑杯底；用滴管在杯底滴一滴水，轻轻晃动纸杯，观察水滴的状况；再向杯底倒入一点粉笔灰，让水滴在粉笔灰上滚动，观察水滴和粉笔灰的状况。学生分组进行实验，教师巡视指导，强调使用蜡烛时注意安全。
学生观察到熏黑的杯底经处理后，水滴能像在莲叶上一样滚动，且能带走粉笔灰，从而模拟出莲叶效应，进一步理解纳米级结构带来的疏水、自洁特性。
3、纳米材料的应用
教师组织学生阅读 “纳米材料的应用” 部分内容，讲解纳米材料种类丰富，已广泛应用于医疗、能源、通信、环保、航天等领域：纳米防晒霜能很好地散射和吸收紫外线，更透明、轻薄；玻璃、瓷砖、金属漆上的纳米涂层可以使材料表面更加光滑，不易沾灰、水、油等；纺织材料中的纳米微粒具有抑菌、防污等功能；纳米银颗粒可用于制造伤口敷料等；石墨烯电池具有充电循环次数多、使用寿命长、充电速度快等特点，在新能源汽车领域颇受关注。学生结合图片，认识纳米材料在不同领域的应用价值。
拓展迁移
教师组织学生讨论：“纳米材料的应用给我们的生活带来了哪些便利？你还知道哪些纳米材料的应用？” 学生分享纳米材料使产品功能更强大、更环保等便利，交流自己了解的纳米材料应用，如纳米机器人在医疗中的应用等，认识纳米科技的重要意义。
课后任务
1、观察生活中具有疏水、自洁特性的物品，思考是否应用了类似莲叶效应的纳米技术。
2、收集一种纳米材料的应用资料，制作一张小海报，下节课和同学们分享。
教学反思
在讲解纳米材料概念时，由于纳米是非常小的长度单位，学生对 “1 - 100 纳米” 的尺度缺乏直观认识，理解起来有难度。后续可通过类比，如将纳米与头发丝的粗细对比（头发丝直径约为几十微米，1 微米等于 1000 纳米），帮助学生建立更直观的尺度概念。
观察莲叶效应实验中，部分学生对不同叶片表面水滴状况的观察不够细致，记录也不全面。今后可提前训练学生的观察方法，如明确观察要点（水滴的形状、是否铺开等），并提供更清晰的观察记录表格，引导学生更准确地观察与记录。
介绍纳米材料应用时，学生对一些专业领域的应用（如石墨烯电池）理解较困难。在今后教学中，可通过简单的动画或视频，展示这些纳米材料应用的工作过程，帮助学生更好理解其应用价值。
整节课学生对纳米材料充满好奇，课堂氛围活跃。不过，教学时间分配上，模拟莲叶效应实验用时稍多，使得拓展迁移中关于纳米材料应用的讨论不够深入。而且，对学生在讨论中提出的 “纳米材料是否有副作用” 等问题，回应不够及时。总体而言，教学目标基本达成，但在教学深度和对学生疑问的处理上，还有改进的空间。