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2.铁钉生锈【课标落实】1本单元通过一系列动手制作、实验验证、查找资料等活动，落实课程标准高年段的课程目标。科学知识初步了解常见的物质的变化。科学探究能基于所学的知识，从事物的结构、功能、变化及相互关系等角度提出可探究的科学问题。能基于所学的知识，从事物的结构、功能、变化及相互关系等角度提出有针对性的假设，并能说明假设的依据。能基于所学的知识，制订比较完整的探究计划，初步具备实验设计的能力和控制变量的意识，并能设计单一变量的实验方案。能基于所学的知识，通过观察、实验、查阅资料、调查、案例分析等方式获取事物的信息。能基于所学的知识，运用分析、比较、推理、概括等方法得出科学探究的结论，判断结论与假设是否一致。能对探究活动进行过程性反思，及时调整，并对探究活动进行总结性评价，完善探究报告。科学态度表现出对事物的结构、功能、变化及相互关系进行科学探究的兴趣。在尊重证据的前提下，坚持正确的观点；当多人观察、实验结果出现不一致时，不急于下结论，而是分析原因，再次观察、实验，以事实为依据作出判断。能大胆质疑，从不同视角提出研究思路，采用新的方法、利用新的材料，完成探究、设计与制作，培养创新精神。科学、技术、社会与环境了解人类的好奇和社会的需求是科学技术发展的动力，技术的发展和应用影响着社会发展。2本单元学习内容基于课程标准课程内容中“物质科学领域”“技术与工程领域”的高年段要求。物体在变化时，构成物体的物质可能改变，也可能不改变。空气是由氮气、氧气、二氧化碳等组成的混合物质。工程和技术产品改变了人们的生产和生活。技术包括人们利用和改造自然的方法、程序和产品。认识生活中防锈等技术的应用。【教材分析】铁钉生锈是苏教版科学六年级上册第1单元物质的变化的第2课。通过本单元第1课蜡烛的变化的学习，学生已经认识了物质变化的种类。本课带领学生具体探究铁钉生锈的条件，进一步理解铁钉生锈产生了新物质，并通过控制变量实验，提升学生科学探究水平。钢铁生锈是一个普遍现象，据估计，全世界每年生产的钢铁大约有1/4被锈“吃掉”。不仅如此，还会因为设备锈蚀，引起停工停产，产品质量下降，造成巨大的经济损失。因此，研究铁生锈的原因及防锈方法具有重要意义。本课以学生熟悉的铁钉生锈为例，让学生探究铁钉生锈的过程，明白铁钉生锈的原因，进而理解各种防锈方法中蕴含的科学道理。本课教学内容分四部分。第一部分，首先以铁钉为引子，让学生用眼看手摸的方法，初步认识铁锈在颜色、光滑度、软硬等方面的特征，知道铁锈是红褐色、比较松软、容易脱落的一种物质。其次，引导学生说说在哪里见过生锈的铁制品，从而了解生锈现象广泛存在及生锈与铁制品所处的环境有关。第二部分，研究铁锈和铁的不同。教材提供了用锤子敲、用砂纸磨的方法，让学生进一步发现铁锈与铁的不同，从而确定它们不是同一物质。第三部分，运用实验的方法，帮助学生认识铁生锈的原因。这部分内容由两个活动组成第一个活动是探究铁生锈的条件，第二个活动是做铁锈生成实验。教材提供了范例，意在引导学生按照科学探究的过程进行，即从提出问题“铁在什么条件下容易生锈”开始，到作出假设“铁在水里容易生锈”，然后制定实验方案，在观察现象和交流研讨的基础上，得出结论“铁在有水和空气的条件下容易生锈”。这个活动非常重要，它不仅让学生经历完整的科学探究过程，更重要的是落实本单元科学探究能力目标，培养学生分析、综合、评价等高阶思维能力。第四部分，教材提供五幅图片，介绍各种防锈方法及蕴含的科学道理。【学情分析】学生经过几年的科学学习，已经认识了大量的诸如水、空气、土壤、动植物等物质变化的经验和认知，但这些对物质变化的认知大多停留在表面。本单元将学生对物质变化的认知进一步引向深入，在对蜡烛变化的研究中，学生已经总体认识了物质变化可以分为两类一种是不产生新物质的变化，另一种是产生新物质的变化。本课要引导学生对铁钉生锈现象的探究，进一步认识产生新物质的变化。铁生锈虽然是学生日常生活中的常见现象，但学生对铁锈的认识非常笼统、模糊。课堂上要为学生提供丰富的生锈铁制品，让学生运用多种方法对铁锈和铁进行比较，明确认识铁锈是不同与铁的一种新物质，从而理解铁生锈是产生新物质的变化。六年级学生已经具备了一些实验设计和探究的能力，在研究铁钉生锈的原因时，要让学生经历完整的“提出问题作出假设设计方案搜集证据得出结论”的科学探究过程，特别是实验设计过程，要让学生充分交流，积极反思，不断修正完善自己的实验设计，充分体会合作、交流、分享的重要意义。同时，在实验过程中，要引导学生持续观察，认真记录实验现象，积极表达分析结果，从而提升科学探究能力和高阶思维能力，养成尊重事实、尊重证据的科学态度。联系对生活中防锈方法的观察，分析其中的防锈原理，体会关于物质变化的知识及其在日常生活中的应用，感受科学技术对人类生活的积极作用。【教学目标】科学知识1知道铁钉生锈是一种产生新物质的变化。2通过实验，知道铁与水和空气接触容易生锈，了解防锈的原理和基本方法。科学探究1能用多种方法研究比较铁锈与铁的不同。2会设计实验探究铁钉生锈的原因，并能够通过实验进行验证。3能够持续观察铁钉生锈的过程，认真记录实验现象，表达分析结果，提出防锈建议。科学态度1在科学探究中，能意识到要用实验证明自己的猜想。2在探究铁钉生锈原因的实验方案设计中，愿意与同伴交流、分享，积极反思，不断修正。科学、技术、社会与环境1认识到铁生锈给人们的生产、生活带来的不利影响。2结合生活中常见的防锈实例，寻找其中的原理，并积极思考是否可以进行改进。【教学重点】探究铁生锈的原因。【教学难点】设计实验并能坚持观察记录。【教学准备】教师材料课件和视频。学生材料生锈的铁制品，不生锈的铁制品，放大镜，小锤子，砂纸，检测电路，铁钉，塑料试管，水，食用油，一次性滴管，标签，橡胶手套。【教学时间】2课时【教学过程设计】第一课时探究活动教师活动学生活动探究意图一、认识生锈现象1出示生锈的铁钉谈话同学们，今天老师为大家带来了铁钉，它有什么特别的地方（生锈了）你是怎么看出来的（表面颜色等）2你能找出图中生锈的铁制品吗（表面有斑点）3生活中，你还见过哪些铁生锈的现象（什么哪里）小结看来，铁生锈是我们生活中的一种常见现象，铁制品生锈的部分叫铁锈。今天我们一起来研究铁生锈的问题。揭题铁钉生锈。1学生观察图片，描述铁制品生锈的现象。2列举生活中铁制品生锈的现象。设计意图从学生日常生活中熟悉的生锈铁钉引入，引导学生观察并回忆生活中铁制品生锈的现象，关注铁生锈这一话题。二、认识铁锈和铁的不同1谈话刚才我们看到的铁锈和铁是同一种物质吗为了更准确地认识，我们可以通过实验来观察比较。2出示材料生锈的铁制品和没有生锈铁制品为了更好地实验，小组先讨论可以从哪几方面进行观察比较可能需要什么工具交流观察的方法、工具的使用及要点。（1）从颜色、光泽、硬度等方面进行比较。（2）借助小锤子、砂纸、放大镜等工具。3活动要求由易到难，有序操作；小组合作，及时记录。实验时注意安全，避免皮肤直接和铁锈接触受伤。小组活动，及时记录发现。汇报交流。小结通过实验，我们发现，铁锈是一种暗红色的疏松物质，容易剥落，它和铁有很多不同。铁锈是一种不同于铁的新物质。我们把铁生锈的变化就叫做产生新物质的变化。4铁生锈有什么害处（易断，强度下降，无法正常工作，甚至变成废品）说一说，读一读铁生锈危害的小资料。小结铁生锈以后就会失去铁的特性，生锈是人们不希望发生的事情。1小组讨论怎样观察比较需要什么工具2全班交流。3小组活动，研究比较铁锈和铁的不同，及时记录发现。4全班交流。5阅读关于铁生锈危害的资料。设计意图通过使用多种方法观察比较铁锈和铁的不同特点，使学生了解铁锈和铁不同，铁生锈是一种产生新物质的变化。通过铁锈和铁不同性质的比较，以及生锈危害资料的拓展阅读，使学生意识到生锈会影响铁制品的正常使用，甚至危害人们的生命和财产安全，产生寻找生锈原因的迫切需要。三、探究生锈的原因1谈话铁怎么会变成铁锈呢什么条件下，铁容易生锈（1）铁生锈可能与空气有关（2）铁生锈可能与水有关（3）铁生锈可能与空气和水都有关。2小组讨论可以怎样进行实验。各小组选择相应的条件进行假设，设计方便操作的实验方案。3交流实验方案，引导控制有水和无水，有空气和无空气等实验条件。4小组组装实验装置。（1）没有水将铁钉放在试管中，加入干燥剂。（2）一半水一半空气将铁钉放入试管中，加水至铁钉的一半。（3）浸在水中将铁钉放入试管中，加水淹没铁钉，再滴入两滴食用油。5小结铁生锈需要一定的时间，我们的假设是否正确要过几天后才能见分晓，接下来的时间里，请同学们每天观察，及时记录变化，下节课我们再来交流。1小组讨论，做出假设，设计实验方案。2各组交流实验方案。3完善修正实验方案。4小组组装实验装置。设计意图引导学生联系生活中对铁生锈环境的观察，提出铁在什么条件下容易生锈，作出对铁生锈原因的假设，并控制条件设计实验方案，通过小组之间的交流和分享，修正完善实验方案，并组织实验实施，让学生能完整经历科学探究的过程，并自己寻求问题的答案，提升科学探究的能力。【板书设计】2.铁钉生锈空气水第二课时探究活动教师活动学生活动探究意图一、 交流分析，得出结论1谈话同学们，上节课我们针对铁钉为什么生锈，提出了假设，我们认为生锈可能和水或者空气有关，并做了几组探究实验，让铁钉分别暴露在只有空气、只有水、又有空气又有水的几种环境中，经过一周时间，实验出现了怎样的现象，我们来看一看。2观察实验装置，发现了什么请大家来交流汇报。3根据实验出现的现象，我们能得出什么结论关注浸泡在水中的铁钉，为什么也有轻微的生锈现象4小结铁钉在有空气、有水的条件下容易生锈，所以空气和水两者都是导致铁钉生锈的原因，缺一不可。1观察实验现象。2.交流实验现象完全浸泡在水中的铁钉，有生锈现象，但是生锈非常轻微；一半浸泡在水里，一半暴露在空气中的铁钉，有生锈现象，在空气和水的交界处，铁钉生锈比较严重；仅仅是暴露在空气中的铁钉，没有生锈；浸泡在油中的铁钉，没有生锈。 3交流讨论，得出结论。浸泡在水中的铁钉也轻微生锈是因为水中溶解了一部分氧。设计意图铁是一种活泼的化学物质，它遇到水和氧气会生成氧化铁，也就是铁锈。通过这几组实验现象的观察比较分析，学生对引起铁生锈的原因能有一个比较清楚的认识。二、持续探究，深入发现1上节课结束后，老师也做了一个铁生锈的实验，老师的方法和你们的有什么不一样让我们来看看。2出示实验装置的图片，师解释实验方法采用了一小团细铁丝，把它们塞入试管底部，倒扣在加水的烧杯中，让试管内外的水面齐平，记下水面位置。提问这样设计的意图是为什么3出示实验装置，观察目前出现的实验现象，引导分析现象产生的原因。4小结生锈会消耗一部分空气，其实是消耗了空气中的氧，生锈是一种氧化反应。5讲述故事不要进入存放铁器的密室1观察实验装置，分析讨论为什么老师要采用一团细铁丝为什么要把试管倒扣放入水中试管内外水面为什么要调整到相平2全班交流，根据目前出现的实验现象水位有所上升，分析原因。3讨论故事中的科学原理是什么设计意图本实验是上述探究铁钉生锈实验的拓展，目的是进一步发现生锈过程会消耗一部分空气，实际就是会消耗氧。采用细铁丝的好处是好塑形便于推入试管底部，而且细铁丝表面积更大，更容易看到生锈现象。为了让实验有效果，选取的试管口径要小，否则空气量的变少不易从水位上升中察觉。三、探寻方法，防止生锈1生锈是一件让人讨厌的事，因为生锈，铁变得疏松脆弱，失去了原来的特性，通过这两节课的学习，从生锈的原理出发，你能想一想，用哪些方法可以避免生锈吗 2（出示图片）这些物品是用什么方法防锈的3你还了解哪些防锈方法，关于防锈，你还有什么新的想法吗1交流防锈方法，可以切断水、切断空气等。2分析生活中的各种铁制品是采用了什么方法防止生锈擦去水分、喷漆、覆盖瓷釉、加入其他物质制成不锈钢等。3交流创想防锈的其他方法，比如电镀等，在铁表面镀上比铁活泼的金属，让其生锈后形成保护膜，保护内部的铁。设计意图从探究实验中得出的结论出发，从生锈的源头上考虑，学以致用，分析各种铁物品的防锈方法。了解和创想防锈的其他方法，目的在于开拓认知，激发思维。四、课外拓展，调查发现1调查你生活中的各种铁制品，它们是使用了那种方法来防锈1课外调查。设计意图在习以为常的生活中，学生往往会缺失观察力和思考力。引导学生关注生活中的物品，让他们去深入了解物品背后的科学，用探究的眼光、用解析的思维去寻找和发现。【板书设计】2铁钉生锈空气水附故事不要进入存放铁器的密室2007年9月23号，国际上并没有发生什么大事，但对于3位水手来说，这一天却异常凶险。大叔 Robert Ebertowski、Bob OBrien 和 Findlay MacFadyen 都是经验丰富的海员，其中 Ebertowski 是一位40岁的工程师，OBrien 是一位59岁的医疗官，MacFadyen 在英国商船上做了很多年的机匠。这三人登上了应急救援船 Viking Islay 号。他们不会想到，这次普通的差旅竟然会成为死亡之行。这艘船要前往英国约克郡附近的石油钻井平台 Ensco 92。在9月21号，船员们调试了一下锚。船上的锚的使用频率并不高，平常都是封起来的，船员们也不常进入安放锚的锚链舱。没想到这次测试为三人的悲剧命运埋下了伏笔。Viking Islay 号载着一行人向石油钻井平台行驶。这天的浪有点大，MacFadyen 的船舱旁边正好是锚链舱，锚敲打链条的声音让他难以入睡。由于通往锚链舱的路上有一个用螺栓拴上的检修孔，体型庞大、过洞有困难的 MacFadyen 就拜托 Ebertowski 和 OBrien 去锚链舱处理一下噪音问题，他在外面和他们通过无线电沟通。他们卸掉了封闭锚链舱的螺栓，然后爬了进去。很快，首先进入锚链舱的 Ebertowski 就因为失去意识跌落在地板上。Bob OBrien 用无线电通知了 MacFadyen 后，想要进入锚链舱营救队友，结果他也晕了过去。心急如焚的 MacFadyan 喊了两个水手前去查看，发现二人躺在地上不省人事。两个水手意识到空气有问题，于是马上去拿可以独立供氧的自给式呼吸器 （SCBA）。着急救人的 MacFadyen 想带上自给式呼吸器进入锚链舱，但是他吨位太大，爬不进去。于是他脱掉了自给式呼吸器，戴上了小型的紧急逃生呼吸装置 EEBD，然后爬到了锚链舱里。不过，他戴的紧急逃生呼吸装置无法给他庞大的身躯提供足够的氧气，他也晕倒了。 船长把船员们都叫了起来，并向海岸警卫队呼叫救援。一番忙乱后，三人终于都被抬了出来。不过这一切都太迟了，他们已经没有了呼吸和心跳。船员们都对三个老水手死在锚链舱里一事感到十分不解，他们的经验和所受的训练无法为这件事提供合理的解释锚链舱里只有锚，别的危险物品一概没有，怎么看也不会是个要命的地方啊。谁也不会想到，是锚链舱上的锈杀了这三人。2008年7月，英国海上事故调查局 （MAIB）公布了调查报告。报告指出，铁锈制造的缺氧环境是三名海员死亡的主要原因。 实际上，Viking Islay 号的锚链舱是一个封闭空间，供人出入的检修孔平时都被封好了，空气无法在锚链舱里自由流通，这就为锈创造了绝好的杀人契机。海上的空气十分咸湿，五行缺氧的“锈儿”在这样友好的生存环境里茁壮成长，逐渐耗尽了锚链舱里的氧气。英国海上事故调查局估计，事发时锚链舱里的氧气含量低于10。要知道，对人来说当氧气含量只有6-8时，人就会感到晕眩。当氧气含量降至6以下，人会立刻昏厥，大脑会受到严重损害，哪怕是三个大力水手也无力回天。苏教版小学科学六年级上册 第1单元物质的变化 11
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