2021年新苏教版科学六年级上册第一单元教材分析

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第一单元

物质的变化

一、单元设计意图

1.本单元主题的提出

自然界的事物处在不停的变化中，这些变化与人们的生产生活密切相关。物质的变化可以给人们带来益处，如食物消化、海水晒盐、冶炼金属等；物质的变化也可以给人们带来危害，如食物腐烂、铁器生锈、工厂排放有害气体和粉尘等。研究各种物质变化，能够帮助学生建立“世界是物质的，物质是变化的，变化是有规律的”的科学自然观，形成“人类所有活动都是利用了物质变化”的认识；研究物质变化的学问，有助于了解科学家的工作，明白科学家的科研成果改善了人们的生活，促进了社会的进步。

学生经过几年的科学学习，积累了大量关于物质变化的经验和认知，但对物质变化的认知大多停留在表面。在此基础上，本单元将学生对物质变化的认知进一步引向深入，帮助学生学会按照“是否有新物质产生”的标准对物质变化进行分类，为中学从分子、原子角度解释物理变化、化学变化的本质奠定基础。

本单元力图通过动手制作、实验验证、查找资料等多种活动，带领学生了解更多关于物质变化的知识及其在日常生活中的应用，体会技术包括人们利用和改造自然的方法、程序和产品。本单元在研究铁钉生锈的原因时，特别安排学生经历完整的“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，并力图在探究的过程中，让学生充分体会合作、交流、分享的重要意义，从而提升科学探究能力和高阶思维能力，养成尊重事实、尊重数据的科学态度。

2.本单元对《课程标准》的落实

(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。

1.5物体在变化时，构成物体的物质可能改变，也可能不改变。

3.2空气是由氮气、氧气、二氧化碳等组成的混合物质。

16.2工程和技术产品改变了人们的生产和生活。

17.2技术包括人们利用和改造自然的方法、程序和产品。

认识生活中保温、防霉、防锈等技术的应用。

3.本单元在整套教材中与其他单元的关系

4.本单元次级主题的构成及逻辑关系

本单元由四课组成，分别是《蜡烛的变化》《铁钉生锈》《制作汽水》《化学家的研究》。第一课，总体认识物质变化的种类。第二课，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。第三课，以自制汽水活动为载体，通过探究白醋和小苏打混合产生二氧化碳的现象，进一步认识产生新物质的变化。第四课，从科学家分工的角度，介绍化学家研究物质成分、性质、用途等方面的学问，加深学生对人类生产生活中的很多活动都是利用了物质变化的认识。

二、单元目标

能够从蜡烛熔化和燃烧的现象中，描述两类变化的特征。

能够借助控制变量实验，归纳铁钉生锈的条件，解释防锈的道理。

学会制作汽水，能够分辨制作过程中产生了哪类变化，意识到人类生产生活可以利用物质变化。

在阅读科学资料和模仿科学家活动的过程中，了解化学家的发现和发明，体会科学研究的重要性。

三、单元活动框架

四、单元课时建议

序号

课题

课时

1

蜡烛的变化

1

2

铁钉生锈

2

3

制作汽水

1

4

化学家的研究

1

总课时

5

五、分课分析

1.蜡烛的变化

1.教学内容

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、天体等物质变化的具体事实。本课以学生日常生活中非常熟悉的蜡烛为例，进一步研究物质的变化，通过探究发现物质的变化可以分为不产生新物质的变化(物理变化)和产生新物质的变化(化学变化)两大类。(不提专业名词)

本课教学内容分三部分。第一部分，做一支蜡烛。通常学生见到的蜡烛都是买来的，对于蜡烛是怎么做出来没想过，更没有做过。本环节让学生亲手做一支蜡烛，在感受制作快乐的同时，认识到蜡烛形态发生了变化，但没有产生新物质。第二部分，先做蜡烛燃烧实验，通过观察干燥的烧杯内壁、涂有澄清石灰水的烧杯内壁和白瓷碗底部的变化，认识到蜡烛燃烧后产生了水、二氧化碳、炭黑等新物质。再通过对蜡烛熔化和蜡烛燃烧生成物的比较，认识物理变化、化学变化的特征。(条件允许，可以再做纸片燃烧实验，让学生加深认识)第三部分，让学生用所学知识判断生产生活中常见的物质变化属于哪一类，加深对两类变化的理解，同时意识到物质变化与我们的生活密不可分。

2.教学目标

能从制作蜡烛和燃烧蜡烛的过程中，发现两类变化的不同。

能够说出判断物质变化属于哪一类的证据。

能举出物质变化的实例，体会人类生产生活对物质变化的利用。

3.重点与难点

重点：认识物质的两类变化。

难点：寻找证据判断物质的变化属于哪一类。

4.教学准备

教师材料：教学课件。

学生分组材料：蜡块、硬纸板、小刀、酒精灯、三脚架、蒸发皿(或铁盒、易拉罐)、试管夹、模子、棉芯、蜡烛、烧杯、澄清石灰水、白瓷碗。

2.铁钉生锈

1.教学内容

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。

2.教学目标

能用多种方法比较铁和铁锈的不同，知道铁锈是不同于铁的新物质。

能够设计实验方案并进行验证，理解铁制品生锈的原因。

能够理解生产生活中各种防锈方法及其原理，愿意将防锈方法运用到生活中。

在方案设计和修改的过程中，愿意与同伴合作交流，积极反思自己的不足，吸取他人长处。

3.重点与难点

重点：探究铁生锈的原因。

难点：设计实验方案，坚持长时间观察实验现象。

4.教学准备

教师材料：教学课件、量筒、大烧杯、试管夹、细铁丝。

学生分组材料：铁钉、生锈铁钉、锤子、砂纸、试管、蒸馏水、食用油、干燥剂。

3.制作汽水

1.教学内容

炎热的夏天，各种汽水成为学生最喜欢的降暑饮品。虽然学生常喝汽水，但他们从未想过自己制作，更没有认真思考过其中发生了哪些物质变化。本课带领学生制作汽水，就是在玩中巩固对物质变化的认识。

本课教学内容分三部分。第一部分，让学生思考“汽水中的气体是如何产生的”，引起学生对气泡产生原因的猜想，通过不同物质混合实验，判断气泡是白醋和小苏打混合产生的二氧化碳气体。第二部分，介绍制作柠檬汽水的方法，引导学生在有趣的体验活动中，感受制作过程中发生了哪一类变化，使学生进一步理解两类变化的特征。在此基础上，要求学生比较自制汽水与买来汽水的不同，为后续了解工厂制造的汽水做铺垫。第三部分，先介绍工厂怎样制造汽水，帮助学生认识工厂制造汽水与自制汽水的原理不同。然后说明汽水中含有调味剂、咖啡因、色素等，经常饮用会影响健康。

2.教学目标

能用实验证明汽水中的气泡是二氧化碳，知道白醋和小苏打混合产生二氧化碳。

知道制作汽水的原料和方法，学会自制汽水，感受制作的快乐。

通过阅读资料了解工厂制造汽水的方法，感受科学技术的发展改善了人们的生活。

3.重点与难点

重点：制作汽水的原料和方法。

难点：制作汽水的原理。

4.教学准备

教师材料：教学课件、可乐(或其他碳酸饮料)、果粒橙(或其他果肉饮料)、柠檬、菜板(或榨汁机)、烧杯、过多饮用碳酸饮料害处图片。

学生分组材料：纸杯、吸管、白醋、小苏打、锥形瓶、带胶塞的导气管、烧杯、澄清石灰水、干净的饮料瓶、冷开水、柠檬片、白糖、食用色素、汽水配料表(从饮料瓶外包装撕下)。

4.化学家的研究

1.教学内容

在前三课学生认识了物质怎样变化的基础上，本课要带领学生认识“为什么要研究物质变化”。课文以众多科学家中的一类——化学家为例，介绍了他们如何研究物质变化的学问，使学生从更高层次认识研究物质变化的价值。

本课教学内容分三部分。第一部分，介绍众多科学家中，有一类是化学家。课文利用一幅化学家做实验的图片，试图告诉学生，化学家的工作就是研究物质的性质、成分，并制造新物质。第二部分，指导学生模拟化学家的工作，做研究二氧化碳的性质和分析黑色圆点成分的实验，进一步理解化学家研究什么及化学家做学问的意义。第三部分，介绍化学家的发明和发现。教材首先以合成橡胶和阿司匹林为例，说明化学家通过研究物质的性质和成分，采用提取、合成等方法，发明了许多新物质。然后以人体需要的营养素及它们的存在、空气成分及各自的比例，说明化学家的发现。最后，要求学生查找资料，了解油漆、塑料、不粘锅等化学家更多的发现和发明，其目的是让学生感受化学家研究物质变化的意义和价值，体会科学研究成果为社会发展和人类进步所做出的巨大贡献。

2.教学目标

知道化学家研究物质的成分、性质、用途并制造新物质。

能够用验证性实验的方法，研究二氧化碳的性质和用途。

能够用探索性实验的方法，分析某种混合物质(黑色圆点)的成分。

了解化学家的某些发现和发明，体会科学家及其研究成果的价值。

3.重点与难点

重点：知道化学家研究物质变化的学问。

难点：把我们做的实验同化学家的实验建立联系。

4.教学准备

教师材料：教学课件。

学生分组材料：白醋、小苏打、锥形瓶、带胶塞的导气管、烧杯、澄清石灰水、蜡烛、吸水纸、黑色水笔。

六、参考资料

物理变化和化学变化

物理变化：指物质的形态虽然发生了变化，但一般说来物质本身的组成成分却没有改变。例如：位置、体积、形状、温度、压强的变化，以及气态、液态、固态间相互转化等。还有物质与电磁场的相互作用，光与物质的相互作用，以及微观粒子(电子、原子核、基本粒子等)间的相互作用与转化，都是物理变化。物理变化的实质：保持物质化学性质的最小粒子本身不变，只是粒子之间的距离发生了变化，没有生成新的物质。

化学变化：是指产生了新物质的变化，如铁钉生锈、节日的焰火、酸碱中和、木条的燃烧等。从宏观上可以看到各种化学变化都产生了新物质，这是化学变化的特征。从微观上可以理解化学变化的实质：化学反应前后原子的种类、个数没有变化，仅仅是原子与原子之间的结合方式发生了改变。化学变化常伴有光、热、气体、沉淀产生或颜色、气味改变等现象发生。但要注意跟物理变化的区别。物理变化也常伴有发光(电灯)、发热(摩擦)、放出气体(开启汽水瓶盖)、颜色变化(氧气变成液氧)、产生沉淀物(明矾净水)等，只是没有新物质生成，这是物理变化与化学变化的根本区别。物质在化学变化中表现出来的性质是化学性质。化学变化里一定包含物理变化，物理变化里一定没有化学变化。

蜡烛燃烧

蜡烛的主要成分是石蜡，石蜡是从石油分馏制得的，是几种高级烷烃的混合物。石蜡易熔化，受热熔化为液态，轻微受热易挥发。我们看到的蜡烛燃烧并不是石蜡固体的燃烧，而是点火装置将棉芯点燃，放出的热量使石蜡固体熔化，再汽化，生成石蜡蒸气，石蜡蒸气是可燃的。蜡烛充分燃烧时，燃烧的产物是二氧化碳和水。

生锈与防锈

锈通常指金属(包含合金)表面所产生的氧化物，常见的有铁锈、铜锈、铝锈等。但未必所有金属的氧化物都称为“锈”。概言之，常见的金属才会用“锈”来指示其氧化物。另外，同一种金属的氧化物可能不止一种，所以同样叫作铁锈，但可以是三氧化二铁、氢氧化铁或其混合物等。

生锈是一种化学变化，本质上是金属的氧化反应。若只视生锈为金属氧化的话，大部分金属都会生锈；部分金属如铝氧化后会产生致密氧化物，反过来可保护内层金属。

铁锈是铁氧化物的统称，通常为暗红色，由铁和氧气进行氧化还原反应生成。不同情况下会生成不同形式的铁锈。铁锈主要由三氧化二铁的水合物Fe2O3·nH2O和氢氧化铁(FeO(OH)，Fe(OH)3)组成。足够的时间后，在氧气和水充足的情况下，铁会完全氧化成锈。锈没有致密的组织，水和氧气会穿透锈，继续使内部的铁生锈。若要防锈，就需要有可以防止生锈的致密表层。不锈钢的表面是一层不易反应的三氧化二铬。若使用镁、钛、锌、铝，也会产生类似不易反应的致密氧化物表层。镀锌是一种常见的防锈处理方式，在要保护的物品上，利用电镀或热浸镀锌的方式镀上一层锌。若在腐蚀性更强的环境中(例如盐水中)，会用镉来代替锌。

生锈会造成钢铁制品结构的劣化。锈的体积比相同质量的铁大，因此锈会挤压相邻未生锈的部位，从而造成损坏。例如1983年美国康涅狄格州的MianusRiverBridge倒塌事件就是锈蚀造成的。其中使用的轴承内部生锈，使得吊杆从栓销上滑脱，其中一角没有支撑，造成桥面倒塌。

二氧化碳

二氧化碳是一种碳氧化合物，化学式为CO2，常温常压下是一种无色无味的气体，也是一种常见的温室气体，还是空气的组分之一(约占大气总体积的0.03%)。在物理性质方面，二氧化碳的熔点为-78.5°C，沸点为-56.6°C(527kPa下)，密度比空气密度大(标准状况下)，能溶于水。

在化学性质方面，二氧化碳的化学性质不活泼，热稳定性很高(2000°C时仅有1.8%分解)，不能燃烧，通常也不支持燃烧，属于酸性氧化物，具有酸性氧化物的通性，因与水反应生成的是碳酸，所以是碳酸的酸酐。

二氧化碳一般可由高温煅烧石灰石或由石灰石和稀盐酸反应制得。其他制法：小苏打(主要成分是碳酸氢钠)和白醋混合在一起时，发生复分解反应，放出二氧化碳气体，相应的化学反应方程式为：

NaHCO3+CH3COOH=CH3COONa+H2O+CO2↑

收集方法：由于二氧化碳密度比空气大，能溶于水且能与水反应，所以采用向上排空气法。检验方法：将生成的气体通入澄清的石灰水，石灰水变浑浊，证明该气体为二氧化碳。验满方法：将燃着的木条放在集气瓶口(不能伸入瓶内)，如果火焰熄灭，证明已集满。

高纯二氧化碳主要用于电子工业、医学研究及临床诊断等。固态二氧化碳广泛用于冷藏奶制品、肉类、冷冻食品和其他转运中易腐败的食品，在许多工业加工中作为冷冻剂。气态二氧化碳用于碳化软饮料、水处理工艺的pH控制、化学加工、食品保存等。液态二氧化碳用作致冷剂，飞机、导弹和电子部件的低温试验，提高油井采收率，橡胶磨光以及控制化学反应，也可用作灭火剂。

汽水及消暑原理

汽水就是带有气体的饮料，汽水中的气体是二氧化碳。市场上销售的汽水，大约是1体积水中溶有1~4.5体积二氧化碳。当然大部分汽水中除含二氧化碳外，为了改善口味，还加入适量白糖、果汁和香精。二氧化碳在汽水中主要起两个作用：(1)二氧化碳溶解于水成为碳酸，使液体产生酸味，碳酸对人略有刺激，口感好。有些汽水饮料，如可乐，会在汽水中加入磷酸以增强酸性。(2)二氧化碳会使饮料中各种原料风味更协调。汽水中溶解的二氧化碳越多，汽水的质量越好。二氧化碳在水中的溶解度主要取决于温度和压力两个因素。二氧化碳在低温时溶解度更大，在标准大气压下，20°C时，1升水可以溶解0.88升二氧化碳；0°C时，1升水可以溶解1.71升二氧化碳。此外，二氧化碳的溶解度随压力增加而增加。汽水工厂制造汽水时，通过加压的方法来增加二氧化碳的溶解度。

二氧化碳无毒，且不能被人吸收。饮用时，在嘴里由于温度高使一部分二氧化碳从溶液析出，产生刺激带走口中热量，所以给饮用者以清凉感。进入胃中后，肚子里的温度比较高，二氧化碳就会从口腔中排出来。

当二氧化碳被排出来的时候，热量也被带了出来，于是人会感觉一身凉爽。二氧化碳不仅会让人感觉凉爽，而且对胃壁有刺激作用。在二氧化碳的刺激下，胃液分泌加快，从而加快消化。加之果汁果味的适量添加及酸甜味道适当，因此碳酸饮料常盛