(1) 解:设大正方形纸片的边长为$x\ \mathrm{cm},$小正方形纸片的边长为$y\ \mathrm{cm},$根据题意得:
$\begin{cases}x + 2y = 20 \\x - 2y = 4\end{cases}$
解得$\begin{cases} x = 12 \\ y = 4 \end{cases}$
答:大正方形纸片的边长为$12\ \mathrm{cm},$小正方形纸片的边长为$4\ \mathrm{cm}$
(2) 解:设重叠部分小正方形的边长为$a\ \mathrm{cm},$根据题意得$3(4 - a) + 4 = 12,$解得$a = \frac{4}{3},$则阴影部分的面积为$12^2 - 4×4^2 + 3×(\frac{4}{3})^2 = 144 - 64 + \frac{16}{3} = 85\frac{1}{3}\ \mathrm{cm}^2$
答:图③阴影部分的面积为$85\frac{1}{3}\ \mathrm{cm}^2$