青岛版（六三制2017秋）科学五年级下册第四单元《电磁铁》大单元整体教学设计

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基本信息
学科 小学科学 版本 青岛版·六三制
年级 五年级下册
单元名称 第4单元《电磁铁》
单元主题 磁电探秘营——从电磁铁到智慧生活
课时安排 4课时
一、单元主题
“磁电探秘营——从电磁铁到智慧生活”
围绕电磁铁的结构、原理与应用，探索电能与磁能的转化规律，理解科技产品中的科学原理。
二、单元情境
“电器工程师挑战赛”
学生化身“电磁工程师”，完成三项任务：
1.任务一：破解电磁铁密码（制作电磁铁，探究磁极规律）
2.任务二：磁力优化实验室（设计实验验证磁力影响因素）
3.任务三：电磁创意工坊（设计电磁起重机/门铃等应用模型）
最终举办“电磁科技博览会”展示成果。
三、课标分析
核心概念 3.物质的运动与相互作用
学习内容 3.4 电磁相互作用：描述电流的磁效应；探究影响电磁铁磁力大小的因素；列举电磁技术在生活中的应用实例。
学段目标
（5~6年级） 能设计控制变量的实验；理解能量转化形式；分析简单技术产品的科学原理。
四、教材分析
本单元由第15课《电磁铁（一）》 、第16课《电磁铁（二）》 和第17课《电磁铁（三）》 三课组成。
第15课《电磁铁（一）》的核心内容是认识电磁铁的结构（铁芯、线圈），通过制作简易电磁铁（铁钉缠绕导线），探究通电生磁、断电消磁的现象。理解电磁铁的本质是“电能转化为磁能”的装置，并通过吸引大头针实验验证磁性变化。
第16课《电磁铁（二）》的核心内容是探究电磁铁的磁极特性（南极S/北极N），验证“同极相斥、异极相吸”的规律。 发现改变磁极的方法：①改变线圈缠绕方向；②改变电池正负极连接方向。 对比普通磁铁（磁极固定）与电磁铁（磁极可变）的区别。
第17课《电磁铁（三）》的核心内容是探究电磁铁磁力强弱的影响因素： 1.线圈匝数：匝数越多，磁性越强（吸引曲别针数量越多）。2.电流大小：电池节数越多，磁性越强。3.铁芯粗细：铁芯越粗，磁性越强。2.应用实例：电磁起重机、音箱、磁悬浮列车等。
三课之间存在递进式的知识链关系：第15课《电磁铁（一）》建立电磁铁概念，理解电能→磁能转化原理。第16课《电磁铁（二）》探究磁极特性及可控性，对比普通磁铁与电磁铁的差异。 第17课《电磁铁（三）》定量研究磁力影响因素，联系科技产品中的工程应用。
五、教学目标
科学观念 1.理解电磁铁的结构与磁力原理；
2.列举电磁技术在生活中的应用实例。
科学思维 1.通过对比实验归纳磁力规律；
2.运用类比法解释电能与磁能的转化关系。
探究实践 1.设计控制变量的磁力实验；
2.制作电磁起重机模型并优化方案。
态度责任 1.感受电磁技术对生活的改善；
2.树立安全用电与创新设计意识。
六、学情分析
1.认知基础：五年级学生已知电路连接、磁铁性质，但对“电生磁”缺乏系统认知。
2.学习难点：理解电流强度与磁力的非线性关系；设计多变量控制实验。
3.突破策略：用可视化实验（铁屑观察磁感线）辅助抽象概念；提供实验设计模板降低难度。
七、学习活动设计
第15课
《电磁铁（一）》 磁极“魔术师” 认识电磁铁结构与基础特性 电磁铁组成（铁芯+线圈）
“通电生磁，断电消磁”原理 拆解小马达观察结构
制作简易电磁铁（铁钉+导线）
通断电吸针实验
第16课
《电磁铁（二）》 磁极“变形记” 探究电磁铁磁极变化规律 磁极特性（同极相斥、异极相吸）
磁极改变方法（线圈方向/电流方向） 用磁针检测电磁铁磁极
对比实验：改变线圈方向或电流方向对磁极的影响
第17课
《电磁铁（三）》 磁力“优化师” 探究磁力影响因素与工程应用 磁力与线圈匝数关系
磁力与电流强度关系
工程优化（电磁起重机设计） 对比实验：线圈匝数对吸针数影响
对比实验：电池数量对磁力影响
设计承重模型
单元整合 电磁科技博览会 综合应用与成果展示 电磁技术应用场景（起重机/门铃/磁悬浮）
工程思维迭代优化 制作电磁起重机模型
测试承重性能并优化方案
举办班级科技展
八、教学方法
1.问题链驱动法
关键问题：如何让电磁铁吸起更重的回形针？→引导学生提出“增加线圈匝数”“增强电流”等假设。
2.可视化实验法
铁屑撒在透明板下观察磁感线分布，直观呈现磁力变化。
3.工程迭代法
电磁起重机模型设计→测试承重→改进线圈缠绕方式→二次测试。
九、学习方法
1.变量控制法
实验设计模板：
研究问题：线圈匝数如何影响磁力？
不变条件：电流大小、铁钉大小
改变条件：线圈匝数（20圈/40圈/60圈）
测量结果：吸起回形针数量
2.类比推理法
将电流比作水流，线圈匝数比作水管长度，理解能量积累效应。
十、评价策略
（一）单元总体评价
过程性评价（60%）：实验记录单、模型设计图、小组协作表现
终结性评价（40%）：电磁起重机模型功能测试报告
活动评价表
活动1：电磁铁（一）——认识电磁铁
科学观念 能说出电磁铁由铁芯和线圈构成 能解释电磁铁通电有磁、断电无磁的特性 能举例说明电磁铁是将电能转化为磁能的装置
探究实践 能按步骤制作简易电磁铁 能独立完成通电吸铁实验并记录现象 能设计实验验证电磁铁断电后磁性是否立即消失
态度责任 遵守实验安全规则 主动记录实验现象 能提出改进电磁铁磁性保持时间的创新方案
活动2：电磁铁（二）——磁极探究
科学观念 知道电磁铁有南/北极 能解释磁极“同极相斥、异极相吸”规律 能分析电磁铁与永磁体磁极性质的异同
探究实践 能用小磁针判断电磁铁磁极 能通过实验改变磁极并记录现象 能独立设计多方案验证磁极变化规律
态度责任 合作完成磁极实验 主动优化实验操作流程 提出磁极应用的新场景（如磁悬浮笔架）
活动3：电磁铁（三）——磁力研究
科学观念 知道磁力大小与线圈匝数/电流有关 能解释变量控制实验的设计原理 能推导磁力公式（F∝N·I）
探究实践 完成单变量磁力对比实验 设计双变量（匝数+电流）实验并记录数据 用数据图表分析磁力变化规律
态度责任 安全使用多节电池 优化实验减少误差 设计电磁起重机模型并测试承重能力
十一、分层作业设计
活动1：电磁铁（一）——认识电磁铁
作业类型 作业内容 ★（基础） ★★（良好） ★★★（优秀）
基础作业 填空：电磁铁由______和______组成 正确填写1个组成部分 正确填写2个组成部分 完整填写并画出结构示意图
提升作业 实验记录：电磁铁通电/断电现象 记录现象但未对比分析 记录现象并简单分析原因 记录现象、分析原因并举例说明生活应用
创新作业 设计：如何让电磁铁断电后磁性立即消失 提出1种简单方法（如敲击） 提出2种方法并说明原理（如加热、换材料） 设计实验验证方法有效性并提交报告
活动2：电磁铁（二）——磁极探究
作业类型 作业内容 ★（基础） ★★（良好） ★★★（优秀）
基础作业 选择：改变磁极的方法是（ ） 正确选择1种方法（如调换电池方向） 正确选择2种方法 完整说明3种方法并画图示意
提升作业 实验报告：U形电磁铁磁极分布 标出单侧磁极 标出双侧磁极并验证相互作用 分析U形电磁铁磁极在工业中的应用
创新作业 制作：用U形铁芯制作电磁铁 完成基础组装 磁铁能吸起5枚以上回形针 设计双极控制装置并演示磁极转换效果
活动3：电磁铁（三）——磁力研究
作业类型 作业内容 ★（基础） ★★（良好） ★★★（优秀）
基础作业 填空：增大磁力的方法有______ 写出1种方法（如增加线圈匝数） 写出2种方法 写出3种方法并说明科学原理
提升作业 数据分析：线圈匝数与吸起回形针数量 记录数据但未总结规律 绘制折线图并描述趋势 用公式解释数据并预测新实验结果
创新作业 设计：电磁起重机承重优化方案 画出简单设计图 制作模型并承重200g以上 撰写报告分析结构强度与磁力匹配方案
21世纪教育网 www.21cnjy.com 精品试卷·第 2 页 （共 2 页）
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