9 空气的热胀冷缩 教学设计-2025-2026学年四年级科学上册人教鄂教版

该小学科学教学设计聚焦“空气的热胀冷缩”核心知识点，通过瘪乒乓球遇热复原情境导入，衔接固体、液体热胀冷缩前备知识，引导学生提出问题并作出假设，搭建“现象—疑问—探究”的学习支架。 特色在于以探究式教学为主线，学生自主选用气球、矿泉水瓶等生活化材料设计实验，通过“转换观察法”（气球变化间接感知空气体积）培养科学思维与探究实践能力，结合空气粒子运动动画模拟深化科学观念，课后任务联结生活实例，助力学生建构知识并提升应用能力，教师易上手且教学效果直观。

空气的热胀冷缩 课程名称: 空气的热胀冷缩 授课时期: 四年级第一学期 设计课时: 1课时 教材选用： 人教版四年级上册第三单元 教学设计 1 学科网（北京）股份有限公司 《空气的热胀冷缩》教学设计 课名 《空气的热胀冷缩》 课型 新授课 教材 人教版 课时 1课时 教材解读 《空气的热胀冷缩》是人教版四年级上册第三单元加热与冷却的第三课，是一节典型的科学探究实验课，继上课对固体和液体的热胀冷缩现象研究后，接着探究气体的热胀冷缩现象。 教材按“瘪乒乓球遇热复原现象——提出问题——作出假设——设计实验——搜集证据——归纳结论”的探究流程布设活动，布设了一个导入活动，一个探究活动（探究空气是否具有热胀冷缩的特点）。探究空气是否热胀冷缩的特点是本节课的重点。 学情分析 四年级学生已具备一定的观察、比较、描述等能力，但是对于设计实验、有序描述、分析归纳等方面还需要教师的进一步的指导。此外，学生在日常生活中可能已经接触过一些与气体热胀冷缩相关的现象（如瘪了的乒乓球用热水泡后复原），但对于这些现象背后的科学原理缺乏深入的理解。 因此，本节课旨在通过具体的实验探究活动，引导学生运用已有的知识经验，结合新学习的内容，培养其科学思维能力和动手实践能力。同时，通过小组合作的形式促进学生之间的交流与合作，进一步提升他们解决问题的能力和团队协作精神。 课标分析 《义务教育科学课程标准（2022年版）》里“物质的结构与性质”学科核心概念中对应的3-4年级的学业要求强调了学生说出空气受热会膨胀。以及在“能的转化与能量守恒”学科核心概念中的3-4年级的内容要求明确提出知道物体一般具有热胀冷缩的性质，对应的学业要求是知道热胀冷缩的性质。 课标还要求学生在科学学习中的全面发展，包括科学观念、科学思维、探究实践和态度责任四个方面。 教学目标 核心素养 （一）科学观念 1.学生知道空气也具有热胀冷缩的特点。 2.学生能够通过微观视角理解空气热胀冷缩的本质原因。 （二）科学思维 1.学生能够尝试运用多种材料，设计并实施探究空气热胀冷缩性质的实验。 2.学生能够提出合理的假设，并通过进一步的实验验证这些假设，形成科学结论。 3.学生能够在讨论中发表自己的见解，并能够基于证据和逻辑反驳或支持他人的观点，培养批判性思维和论证能力。 （三） 探究实践 1.学生能够在教师指导下，明确研究对象为空气，并知道需要密封空气以便观察，分组自主设计实验方案。 2.学生能够小组合作完成实验操作，验证关于空气热胀冷缩的假设。 3.学生能够通过“转换观察法”间接观察空气体积的变化，理解这一科学实验方法的重要性，提升科学探究能力。 （四）态度责任 1.学生能够积极参与实验活动，乐于动手操作，如实记录和报告观察与实验的信息。 2.学生愿意分享自己的想法，并乐于倾听他人的观点，在团队合作中提升沟通能力和协作精神。 教学重难点 （一）教学重点： 本节课通过让学生选择不同的实验材料进行自主设计实验，帮助学生直观地理解空气的热胀冷缩现象，知道空气是具有热胀冷缩的性质。 （2） 教学难点： （1）能运用转换观察法和选择不同的实验材料进行自主设计实验，对自主探究和创新能力要求较高。 让学生理解空气热胀冷缩的本质原因是与空气粒子运动有关，空气粒子随温度变化而发生的体积变化。 教学方法 讲授法、展示法、实验法、讨论法 教学用具 多媒体课件、黑板、粉笔/板贴、气球、矿泉水瓶、热水、冷水、乒乓球、锥形瓶、注射器、胶管、玻璃导管、热熔胶枪（儿童款）、红墨水。 教学过程 环节 教师活动 预设学生活动 教学意图 一、课堂导入 观察提问 1. 展示在球场上捡到的被踩瘪了的乒乓球并提问有什么好办法让它重新鼓起来吗？（如果想不到热水法的话，可以直接实验演示） 2. 提问用热水泡成功的方法的原因，引出并揭示主题：空气的热胀冷缩。（板书课题） 1.根据已有经验提出用热水泡的方法（如果想不到的话，可以直接实验演示）。 2.猜测其成功原因，有可能根据前面所学固体和液体有热胀冷缩的特点进行联想推测空气也有热胀冷缩的特点。参与讨论，表达自己的看法。 激发兴趣，吸引学生快速进入探究状态。让学生从熟悉的日常现象出发，激发他们的探索欲望。 二、 实验探究 二、 实验探究 实验准备 1. 指导学生明确研究对象为空气，用什么容器装空气，以及通过展示图片，寻找这些图中容器共同点，引导学生发现需要密封空气的要求。 2. 解释为什么要密封空气：为了防止空气泄漏，影响实验结果。 1. 根据经验和思考讨论用什么容器装空气。 2. 通过观察图片，找到都是有空间和密封起来这个共同特点，并理解密封空气的重要性。 循循善诱一步步进行设计实验前的思考准备。让后面设计实验方案时要注意密封空气，防止空气泄漏，影响实验结果。 实验操作 1. （提前分发实验材料和记录单）同学们分小组，每组都有气球、矿泉水瓶、热水和冷水……。大家先观察材料，分组去自主设计实验方案，并进行预测，然后动手操作实验，仔细观察实验现象，并填写记录单。（注意反复强调安全！并且每组设有安全员） 2. 巡视各小组实验操作，提供必要的指导。 3. .请各个小组分享他们的实验方案、预测和结果。 4. 鼓励学生提出不同的实验方案，引导对比，并讨论其可行性和原因。 5. 并提醒学生注意安全：热水很烫，请勿直接用手触摸；玻璃材料轻拿轻放；胶枪在老师指导下使用。 1.先观察好实验材料，分组讨论进行设计实验方案并进行预测，然后开始动手实验，仔细观察实验现象，并填写记录单。 2.分享实验方案比如：“我们选择把气球套在瓶口处，分别放到热水和冷水里看看气球会不会变化，原因是……。预测会发生……，实际发生……” 3.思考不同实验方案设计的不同点、可行性和原因。 3.注意实验操作的安全事项。 Eg: · 1.促进自主学习与合作：通过观察实验材料、分组讨论设计实验方案，培养学生的自主探究能力和团队合作精神。 · 2.增强预测与验证能力：在实验前进行预测，并通过实际操作验证预测结果，帮助学生理解科学方法中的假设与验证过程。 · 3.提高观察能力与数据记录：仔细观察实验现象并填写记录单，有助于培养学生细致的观察能力和严谨的数据记录习惯。 · 4.分享实验方案提升表达与沟通能力。 · 5.培养批判性思维：分析不同实验方案的设计差异及其可行性，鼓励学生从多个角度思考问题，培养批判性思维和解决问题的能力。 实验方法 引导总结实验方法：“在本次实验中，我们是如何观察到空气有没有膨胀和收缩呢？（是不是通过气球间接观察到？）”从而介绍“转换观察法”：当肉眼无法观察或者测量到研究对象时，可以通过与之相关、可观测的物体发生的现象间接推断出来。 或者在设计实验前让学生通过回顾敲击鼓面让纸屑跳动的实验时，“看不见”声音振动是间接用“纸屑跳动”来观察到的，来引出转换观察法,提供学习支架。 学习“转换观察法”，认识到通过气球的变化可以间接观察到空气的体积变化。 介绍“转换观察法”这一科学实验的重要方法，提升学生的科学探究能力和对实验设计的理解。通过实际操作，让学生更好地掌握这种方法。 三、总结延伸 概念建构 展示空气粒子在不同温度下的运动示意图，帮助学生理解空气会具有热胀冷缩的微观本质原因。 通过生动的语言讲解：“其实我们空气由许多我们肉眼看不见的粒子组成，会不停地运动，常温下可能是这种状态。温度高时粒子就像大家夏天的时候不喜欢黏在一起，很活跃到处乱跑，他们之间距离变大，所以体积变大。 粒子受冷时就像大家冬天的时候喜欢抱团取暖，懒洋洋的，他们之间的距离变小，体积变小。空气的热胀冷缩是空气粒子因温度变化引起的动能改变所导致的体积变化，简单来说它和粒子的运动有关。” 为了更方便理解直观，“老师还做了空气粒子不同温度下运动的动画模拟游戏”（点击html网站文件） 通过观察示意图，进一步理解空气粒子在不同温度下的运动状态。学习微观角度理解空气热胀冷缩的原理。 用生动通俗易懂的语言和形象的示意图，帮助学生深化对实验现象背后科学原因的理解，促进逻辑思维的发展和对自然科学的兴趣。通过微观视角的引入，帮助学生建立更全面的知识体系。 空气粒子在不同温度下的运动示意图 总结延伸 1.回顾总结今天学习的内容（板书设计） 2.布置课后任务，下节课分享： （1）寻找生活中有哪些运用到空气热胀冷缩的现象。 (2)课后再去寻找其他材料去设计其他成功能证明的实验方案。 1.跟着老师一起来回忆总结。 2.完成课后任务 （1）寻找应用实例：学生在日常生活中寻找并记录空气热胀冷缩现象的应用实例，并准备简短报告。 （2）设计新实验方案：学生自己设计要利用的其他材料设计新的实验方案，进一步验证空气热胀冷缩的原理，并详细记录实验步骤和结果。 1.及时复习回顾总结有助于加深今天学习内容的记忆。 2.“学科学” 和“用科学”，应用所学知识解释生活中的一些现象、解决生活中的一些问题。 3.设计新实验方案锻炼创新思维，让学生在实际生活中验证科学现象，增强观察能力和动手实践能力，激发探索欲望。 板书设计 实验记录单 教学创新 （一）实验材料的选择与创新 · 1.多样化的实验材料：本节课使用了气球、矿泉水瓶、热水、冷水等常见物品进行实验。这些材料不仅易于获取，还能让学生在家中也能进行类似的实验，增强了课堂知识的实际应用性。 · 2.引入“转换观察法”：通过气球的变化间接观察空气体积的变化，这种方法不仅直观易懂，还能帮助学生理解科学研究中如何通过可观察的现象来推断不可直接观测的本质变化。 （二）教学方法的创新 · 1.探究式教学法：本节课采用探究式教学法，以学生为主体，引导他们主动探索、发现问题并解决问题。学生提出问题、作出假设、设计实验、搜集证据并归纳结论，培养了他们的科学思维和动手能力。 · 2.情境式教学法：通过展示瘪乒乓球的情境，引发学生的兴趣，并将抽象的科学概念转化为具体的实验现象，使学生更容易理解和接受。 （三）微观视角的引入 · 1.从宏观到微观的理解：引入了空气粒子在不同温度下的运动状态，帮助学生从微观角度理解这一现象的本质。这不仅加深了学生对科学原理的理解，还培养了他们的逻辑思维能力。 （四）课后拓展与生活联系 · 寻找生活中的实例：布置课后任务，让学生寻找生活中运用到空气热胀冷缩的现象，并将这些现象与课堂所学知识联系起来，培养学生的应用能力和辩证思维。 教学评价 评价类型 评价维度 评价标准 评分方式 过程性评价 实验操作评价 学生是否能自主设计并完成整个实验步骤，是否能准确记录现象。 使用“星级量表”（★★★★★）评分，重点关注操作规范性和观察细致程度。 小组合作评价 小组成员是否有明确的任务分配，是否能在实验过程中有效协作；汇报时是否分工清晰、倾听同伴意见。 采用“小组互评+教师点评”的方式，鼓励主动合作与包容不同观点。 思维表现评价 学生能否结合实验现象进行逻辑推理，提出合理的解释，并能用证据支持自己的观点。 通过课堂发言捕捉其逻辑推理过程，对能结合证据表达观点的学生给予“小小科学家”称号。 总结性评价 概念理解 通过一起总结，检测学生记住今天的学习内容，如空气的热胀冷缩原理。 采用口头提问的方式，检查学生的知识掌握情况。 应用迁移 检查课后任务完成情况，评估学生将所学知识应用于日常生活的能力。例如，要求学生寻找生活中利用空气热胀冷缩的现象。 通过课后作业的方式，评估学生知识迁移的能力。 本次教学设计通过生动有趣的实验，成功地将抽象的科学概念转化为学生易于理解的知识点。课程设计充分考虑了学生的具体形象思维特点，采用探究式学习方法，激发了学生的学习兴趣，并培养了他们的动手能力和团队合作精神。然而，在实际操作中也发现了一些不足，例如留给学生自主提问的时间较少、提供的实验材料还可以更多种丰富以及小组合作中个体差异未得到充分照顾等问题。为了改进这些问题，未来将在实验前提供更多的材料，增设开放性问题以推动学生思维进阶，并通过设计角色分工和分层任务来确保每位学生都能积极参与并发挥其特长。通过这些反思与改进措施，期望在未来的教学实践中进一步提升教学质量，促进学生的全面发展。 教学反思 1 学科网（北京）股份有限公司 $