4.7《做个保温杯》（教学设计）-2025-2026学年科学五年级下册教科版

五年级下册科学第四单元《热》 第7课《做个保温杯》教学设计 一、设计依据 本课教学设计严格遵循《义务教育科学课程标准（2022年版）》中“物质的结构与性质”核心概念，聚焦“热的传递方式与控制”学习内容，落实科学观念、科学思维、探究实践、态度责任四大核心素养的培养要求。教学以真实生活需求为驱动，通过“提出问题—探究方法—动手制作—测试改进”的完整工程实践流程，引导学生综合运用热传导、热对流、热辐射的知识，设计并制作保温杯，体会科学知识在解决实际问题中的应用价值，培养学生的工程实践能力与创新思维。 二、教材分析 《做个保温杯》是教科版小学科学五年级下册“热”单元的第7课，是本单元知识的综合应用课。前几课学生已学习了热的三种传递方式、不同材料的导热性能差异，本课则以“减慢热的传递”为核心任务，引导学生将所学知识应用于实际问题解决。 教材内容分为四个递进式板块： 1. 聚焦板块：从“冬天喝热水”的生活场景切入，提出“热水盛在怎样的杯子里才不容易变冷？怎样减慢物体热量的传递？”的核心问题，引发学生对保温方法的思考； 2. 探索板块：分为四个层次的探究活动：① 对比不同材质杯子（不锈钢杯、陶瓷杯、塑料杯）的降温速度，感知材料导热性与保温效果的关系；② 交流使热水凉得更慢的方法，梳理加盖、包裹材料等保温策略；③ 测试不同保温方法的效果，用数据验证猜想；④ 动手制作保温杯并测试保温效果，完成从探究到工程实践的转化； 3. 研讨板块：围绕两个核心问题展开讨论，梳理保温的科学原理，反思保温杯制作的优缺点与改进方向； 4. 资料板块：通过保温瓶内胆原理图，介绍真空、镀银、木塞等多重保温设计，拓展学生对保温技术的认知。 本课是单元知识的综合应用与升华，既巩固了热传递、导热性的知识，又培养了学生的工程设计与实践能力，同时让学生体会到科学与技术、生活的紧密联系，为后续学习更多工程实践类内容奠定基础。 三、学情分析 五年级学生已具备以下基础： 1. 知识基础：学生已掌握热传导、热对流、热辐射的基本概念，知道不同材料导热性能存在差异，对生活中的保温杯、保温箱等保温现象有一定的感性认知，但尚未系统理解保温的科学原理，也缺乏将科学知识转化为保温设计的工程实践经验； 2. 能力基础：学生已掌握基本的对比实验方法，能独立完成简单的实验操作与数据记录，具备初步的小组合作能力，但在工程设计中综合运用多方面知识、优化设计方案的能力仍需引导； 3. 认知特点：学生好奇心强，对动手制作类活动充满兴趣，乐于解决生活中的实际问题，但在设计保温杯时，容易只关注单一因素（如包裹材料），忽略热对流、热辐射等多方面的影响，需要教师引导学生全面思考保温策略。 四、教学目标 （一）科学观念目标 1. 知道减慢热的传递可以通过减少热传导、热对流、热辐射实现，了解不同保温方法的科学原理； 2. 认识到热的不良导体材料能有效减慢热的传递，理解材料导热性与保温效果的关系； 3. 了解保温瓶的保温原理，知道保温技术在生活中的广泛应用。 （二）科学思维目标 1. 能基于热传递的知识，对不同保温方法的效果作出合理假设； 2. 能通过分析实验数据，推理得出不同保温方法的优劣，发展对比分析、归纳概括的逻辑思维能力； 3. 能对自制保温杯的设计进行反思与改进，初步形成工程设计的优化思维。 （三）探究实践目标 1. 能设计并完成对比实验，测试不同杯子材质、不同保温方法的降温速度，掌握控制变量实验的基本方法； 2. 能根据保温原理，选择合适的材料设计并制作保温杯，完成从设计到制作、测试的完整工程实践过程； 3. 能在小组合作中明确分工，有序完成实验探究与制作任务，提升动手实践与合作交流能力。 （四）态度责任目标 1. 对探究保温现象、制作保温杯产生浓厚兴趣，乐于参与科学探究与工程实践活动； 2. 养成严谨细致、实事求是的科学态度，如实记录实验数据，尊重实验事实； 3. 感受科学技术对改善生活的作用，树立用科学知识解决生活问题的意识，培养创新精神与节约意识。 五、教学重难点 教学重点：通过对比实验探究不同杯子材质、不同保温方法的降温速度，理解减慢热传递的科学原理，设计并制作保温杯。 教学难点：综合运用热传递的知识，优化保温杯设计方案，兼顾多种保温策略，提升保温效果，并能对自制保温杯进行反思与改进。 六、教学准备 （一）教师准备 1. 教学课件（包含生活保温场景图片、实验步骤演示视频、保温瓶原理动画等）； 2. 演示实验材料：不锈钢杯、陶瓷杯、塑料杯各1个，温度计3支，热水，毛巾，泡沫塑料，盖子，冰块，自制保温杯样品； 3. 实验记录表、板书贴纸、安全提示牌。 （二）学生准备（每组一套） 1. 探究活动材料：不锈钢杯、陶瓷杯、塑料杯各1个，温度计3支，100ml热水，秒表，实验记录表； 2. 保温方法测试材料：无盖杯子、加盖杯子、外包毛巾的杯子、加盖+外包毛巾的杯子、嵌入泡沫塑料的杯子，温度计，热水，秒表，实验记录表； 3. 制作保温杯材料：杯子1个，毛巾、泡沫塑料、棉花、锡纸、胶带、剪刀等材料，冰块，温度计，自制保温杯评价表。 七、教学过程 （一）聚焦：生活情境导入，提出核心问题（5分钟） 师：同学们，上课！冬天的时候，大家都喜欢喝上一杯热乎乎的热水，对吧？那大家有没有发现，刚倒的热水，放在不同的杯子里，凉的速度不一样？比如用不锈钢杯子装热水，和用陶瓷杯子装热水，哪个凉得更快？ 生1：我觉得不锈钢杯子里的热水凉得快，陶瓷杯子里的凉得慢一点。 生2：我用塑料杯子装热水，好像凉得也比不锈钢杯子慢。 生3：我妈妈用保温杯装热水，过了很久还是热的，普通杯子很快就凉了。 师：大家都有很真实的生活体验！确实，不同的杯子，保温效果不一样。那大家想一想，热水在杯子里为什么会变凉？热量是怎么跑掉的？ 生1：热量从水里跑到杯子上，再跑到空气里了。 生2：杯子如果不盖盖子，热气会冒出来，水就凉得快。 生3：不锈钢杯子导热快，热量很快就从杯子传出去了，所以凉得快。 师：说得非常好！热水变凉，就是热量通过热传导、热对流、热辐射的方式传递到了外界。那我们要让热水不容易变冷，也就是要减慢热量的传递，该怎么做呢？这就是我们今天要探究的问题——《做个保温杯》（板书课题）。 师：今天这节课，我们就一起来探究，怎样才能减慢物体热量的传递，设计并制作一个保温效果好的保温杯，让热水凉得慢一些。 （二）探索一：不同杯子的降温速度对比（10分钟） 1. 提出问题，作出假设 师：首先，我们来探究第一个问题：不同材质的杯子，保温效果一样吗？老师给大家准备了不锈钢杯、陶瓷杯、塑料杯三种杯子，大家猜一猜，倒入同样多、同样温度的热水，过几分钟后，哪杯水温降得最慢？为什么？ 生1：我觉得塑料杯的水温降得最慢，因为塑料是热的不良导体，热量不容易传出去。 生2：我觉得陶瓷杯也比不锈钢杯好，不锈钢导热快，热量传得快，水温降得就快。 生3：我觉得不锈钢杯凉得最快，陶瓷杯次之，塑料杯最慢。 师：大家都根据上节课学到的材料导热性知识做出了猜测，那我们的猜测对不对呢？接下来我们就通过实验来验证。 2. 设计实验方案，明确实验要求 师：这个实验要怎么做，才能公平地比较三种杯子的降温速度呢？小组讨论一下，实验中哪些条件要保持相同？哪些条件是不同的？ （学生小组讨论，教师巡视指导） 师：哪个小组先来分享你们的想法？ 生1：我们要在三个杯子里倒入同样多的热水，温度也要一样。 生2：三个杯子要放在同一个地方，温度一样的环境里，不能一个放在太阳下，一个放在阴凉处。 生3：要用一样的温度计来测量，测量的时间也要一样，比如都过5分钟再测。 师：说得太全面了！这就是控制变量法，除了杯子的材质不同，其他所有条件都要保持一致，这样实验结果才公平准确。 师：老师给大家说一下实验步骤：① 往三个杯子里分别倒入100ml、80℃左右的热水；② 用温度计测量每杯水的初始温度，记录下来；③ 把三个杯子放在同一位置，静置5分钟；④ 5分钟后，同时测量三杯水的温度，记录下来，计算每杯水的降温幅度。 师：大家在实验中要注意：① 热水温度较高，倒入杯子和测量温度时要小心，避免烫伤；② 温度计的玻璃泡要完全浸入水中，不要碰到杯底和杯壁；③ 测量时要平视温度计读数，保证数据准确。 3. 学生分组实验，教师巡视指导 师：现在，请每组的材料员领取实验材料，开始实验，记录员认真填写实验记录表。 （学生分组实验，教师巡视，重点指导：① 学生是否能控制变量，保证倒入的水量和初始温度一致；② 温度计的使用是否规范；③ 引导学生观察不同杯子外壁的温度变化，思考与降温速度的关系） 4. 小组汇报交流，梳理实验现象 师：时间到，请大家停止实验，整理好实验材料。哪个小组先来分享你们的实验结果？ 生1：我们小组的实验数据是：不锈钢杯初始温度80℃，5分钟后是65℃，降温15℃；陶瓷杯初始温度80℃，5分钟后是70℃，降温10℃；塑料杯初始温度80℃，5分钟后是73℃，降温7℃。塑料杯降温最少，不锈钢杯降温最多。 生2：我们小组的数据和他们差不多，不锈钢杯凉得最快，塑料杯凉得最慢，陶瓷杯在中间。 生3：我们摸了一下杯子外壁，不锈钢杯外壁很烫，陶瓷杯有点热，塑料杯几乎不怎么热，说明不锈钢把热量很快传出去了，所以水温降得快。 师：大家的实验结果都非常一致！那从这个实验中，我们能得出什么结论呢？ 生1：不同材质的杯子，保温效果不一样，塑料杯的保温效果最好，陶瓷杯次之，不锈钢杯最差。 生2：材料的导热性越好，热量传出去越快，水温降得就越快，保温效果就越差；导热性越差，热量传出去越慢，保温效果就越好。 师：没错！这就是我们上节课学到的，金属是热的良导体，导热快，所以不锈钢杯的热量很容易通过热传导传递到外界，水温降得快；塑料、陶瓷是热的不良导体，导热慢，热量不容易传出去，所以保温效果更好。 （三）探索二：探究减慢热水变凉的方法（12分钟） 1. 交流保温方法，提出猜想 师：既然材料的导热性会影响保温效果，那除了选择导热性差的杯子，我们还有什么办法能让热水凉得更慢呢？大家结合生活经验，小组讨论一下，把你们想到的方法写下来。 （学生小组讨论，教师巡视指导） 师：哪个小组先来分享你们想到的方法？ 生1：我们觉得给杯子加个盖子，热气就跑不出去了，水就凉得慢了。 生2：我们可以用毛巾或者布把杯子包起来，这样热量就不容易传出去了。 生3：可以把杯子放在泡沫塑料里，泡沫塑料好像不怎么导热，能保温。 生4：可以用棉花把杯子裹起来，棉花软软的，里面有很多空气，可能能保温。 师：大家的想法都非常棒！老师把大家的方法整理了一下，主要有这几种：给杯子加盖、用毛巾包裹杯子、把杯子嵌入泡沫塑料中，还有把这些方法组合起来使用，比如加盖+包裹毛巾。那这些方法真的能减慢热水变凉的速度吗？我们来通过实验测试一下。 2. 设计实验方案，明确实验要 师：我们要测试无盖的杯子、加盖的杯子、外包毛巾的杯子、加盖+外包毛巾的杯子、嵌入泡沫塑料中的杯子这五种情况的保温效果，怎么设计实验才能公平比较呢？ 生1：要用同样的杯子，比如都用不锈钢杯，这样杯子的材质就一样了。 生2：每个杯子里倒入同样多、同样温度的热水，放在同一个地方。 生3：过10分钟后，同时测量每个杯子里水的温度，比较降温的多少。 师：说得非常对！这次我们统一用不锈钢杯，排除杯子材质的影响，只测试不同保温方法的效果。老师给大家说一下实验步骤：① 往5个不锈钢杯里分别倒入100ml、80℃左右的热水；② 按要求对杯子进行处理：第一个无盖，第二个加盖，第三个外包毛巾，第四个加盖+外包毛巾，第五个嵌入泡沫塑料中；③ 测量每杯水的初始温度，记录下来；④ 静置10分钟后，同时测量每杯水的温度，记录下来，计算降温幅度。 师：实验中大家要注意：① 热水温度高，操作时注意安全，避免烫伤；② 温度计使用规范，读数准确；③ 实验过程中不要触碰杯子，保持环境稳定；④ 记录员认真填写实验记录表。 3. 学生分组实验，教师巡视指导 师：现在，请每组的材料员领取实验材料，开始实验，大家分工合作，注意安全。 （学生分组实验，教师巡视，重点指导：① 学生是否能按要求处理杯子，保证变量控制；② 引导学生思考不同方法减慢热传递的原理，比如加盖是减少热对流，包裹毛巾是减少热传导；③ 提醒学生准确记录实验数据） 4. 小组汇报交流，梳理实验结论 师：时间到，请大家停止实验，整理好实验材料。哪个小组先来分享你们的实验结果？ 生1：我们小组的实验数据是：无盖杯子降温22℃，加盖杯子降温15℃，外包毛巾的杯子降温12℃，加盖+外包毛巾的杯子降温8℃，嵌入泡沫塑料的杯子降温5℃。嵌入泡沫塑料的杯子降温最少，保温效果最好。 生2：我们的数据和他们差不多，组合使用多种方法的杯子，保温效果比只用一种方法的好，比如加盖+毛巾的比只加盖或者只包毛巾的降温少。 生3：我们发现，加盖能减少热气跑出去，也就是减少热对流；包毛巾和泡沫塑料能减少热量通过杯子传出去，也就是减少热传导，所以降温就慢了。 师：大家的实验结果都非常一致！那从这个实验中，我们能得出什么结论呢？ 生1：减慢热的传递，可以通过减少热对流和热传导来实现。加盖能减少热对流，包裹热的不良导体材料能减少热传导。 生2：把多种保温方法结合起来，保温效果会更好。 生3：泡沫塑料的保温效果比毛巾更好，因为它的导热性更差，而且里面有很多空气，空气也是热的不良导体。 师：说得太对了！热对流是热量通过空气流动传递的，加盖可以阻止杯子里的热空气和外界冷空气对流，减少热量散失；热传导是热量通过材料传递的，毛巾、泡沫塑料都是热的不良导体，能减慢热量通过杯子壁传递到外界的速度。多种方法结合起来，就能同时减少热对流和热传导，保温效果就会大大提升。 （四）探索三：制作并测试保温杯（15分钟） 1. 设计保温杯方案 师：通过前面的探究，我们知道了减慢热传递的方法，现在我们就来当小小工程师，设计并制作一个保温杯，让冰块在杯子里融化得更慢，看看哪个小组的保温杯保温效果最好。 师：制作要求：① 选择合适的材料制作保温杯，杯外的包裹物厚度不超过3厘米；② 可以使用我们刚才探究的保温方法，也可以自己创新；③ 先画出设计图，写清楚使用的材料和制作方法，再动手制作。 师：老师给大家准备了一些材料，有杯子、毛巾、泡沫塑料、棉花、锡纸、胶带、剪刀等，大家可以根据自己的设计选择材料。小组先讨论一下你们的设计方案，然后填写设计表。 （学生小组讨论设计方案，填写设计表，教师巡视指导，引导学生结合前面的实验结论，兼顾减少热对流、热传导、热辐射，比如用盖子减少对流，用泡沫塑料减少传导，用锡纸减少辐射） 2. 学生动手制作保温杯 师：现在，请大家根据自己的设计方案，领取材料，开始制作保温杯，制作过程中要注意安全，使用剪刀时不要伤到自己和同学。 （学生分组制作保温杯，教师巡视指导，重点帮助学生解决制作中的问题，比如如何固定包裹材料、如何做好密封，引导学生根据材料的特点优化设计） 3. 测试保温杯的保温效果 师：大家的保温杯都制作好了，现在我们来测试一下保温效果。老师给每个杯子里放入一块大小差不多的冰块，把杯子放在同一位置，静置10分钟，看看哪个杯子里的冰块融化得最少，说明保温效果最好。 （学生将冰块放入自制保温杯，教师统一计时，学生观察冰块的融化情况，记录员填写实验记录表） 师：时间到，请大家打开杯子，观察冰块的融化情况，哪个小组先来分享你们的测试结果？ 生1：我们小组的保温杯用泡沫塑料包裹了杯子，还加了盖子，冰块只融化了一点点，比直接放在杯子里的冰块融化得慢多了。 生2：我们小组的保温杯在外面包了锡纸，再裹上毛巾，加了盖子，冰块融化得也很少，锡纸好像能反光，减少了热量的辐射。 生3：我们小组的保温杯只包了毛巾，没加盖子，冰块融化得比较多，看来盖子很重要，能减少热气进去。 师：大家的保温杯都有不同的保温效果，很多小组的设计都用到了我们前面学到的保温方法，非常棒！ 4. 交流保温杯的优缺点与改进方向 师：现在，请大家结合测试结果，讨论一下你们小组的保温杯有什么优点？还有哪些地方需要改进？ 生1：我们的优点是用了泡沫塑料包裹，导热慢，但是盖子密封不好，有缝隙，热气会进去，下次可以用胶带把盖子封紧一点。 生2：我们的优点是用了锡纸和泡沫塑料，减少了辐射和传导，但是包裹的厚度超过了3厘米，不符合要求，下次可以调整一下，用更轻薄的材料。 生3：我们的杯子是敞口的，没有盖子，热对流很严重，冰块融化得快，下次一定要加个盖子。 师：大家都很会反思！工程设计就是这样，需要不断测试、反思、改进，才能做出更好的作品。 （五）研讨：梳理总结，拓展延伸（8分钟） 师：通过今天的探究和制作，我们来讨论两个问题。第一个问题，什么样的材料散热快？什么样的材料能减慢热量的传递？谁来回答？ 生1：金属材料散热快，因为它们是热的良导体，导热快。 生2：木头、塑料、泡沫塑料、棉花这些热的不良导体，能减慢热量的传递。 生3：空气也是热的不良导体，所以蓬松的材料里有很多空气，保温效果就好。 师：非常全面！第二个问题，制作保温杯时，我们要从哪些方面考虑减慢热量的传递？实际效果如何？还可以在哪些方面做进一步的改进？ 生1：我们要从减少热传导、热对流、热辐射三个方面考虑，比如用不良导体材料减少传导，加盖减少对流，用锡纸减少辐射。 生2：我们的保温杯效果还不错，但是密封不够好，下次可以用橡胶圈把盖子封紧。 生3：我们可以用双层的杯子，中间留空气层，像保温瓶那样，保温效果会更好。 师：大家说得都非常棒！老师这里给大家带来了保温瓶内胆的原理图，我们一起来看看（出示保温瓶内胆原理图）。保温瓶的内胆是双层的，中间抽成了真空，没有空气，就没有热传导和热对流；内胆内壁镀了银，能反射热量，减少热辐射；瓶口用木塞塞住，也是热的不良导体，还能隔绝空气对流，所以保温瓶能很好地减慢热量的传递，让热水长时间保持温度。 师：生活中还有很多保温技术的应用，比如保温箱、保温被、冷库，都是利用了减慢热传递的原理，这些技术给我们的生活带来了很多便利。 （六）全课小结（3分钟） 师：同学们，今天这节课，我们一起探究了怎样减慢物体热量的传递，还动手制作了保温杯，大家有哪些收获呢？谁来说一说？ 生1：我知道了减慢热传递可以通过减少热传导、热对流、热辐射来实现。 生2：我知道了热的不良导体材料能减慢热量的传递，比如泡沫塑料、棉花、毛巾。 生3：我学会了设计并制作保温杯，还知道了工程设计需要不断测试和改进。 生4：我知道了保温瓶的保温原理，原来它是通过真空、镀银、木塞来实现保温的。 师：大家的收获都非常多！通过今天的学习，我们不仅知道了保温的科学原理，还把科学知识用到了工程实践中，制作了自己的保温杯，体会到了科学与技术的紧密联系。 师：生活中还有很多和保温相关的问题，比如冬天穿羽绒服为什么暖和？夏天用保温箱装冰淇淋为什么不容易融化？大家课后可以继续探究，也可以改进自己的保温杯，下节课我们来分享你的新发现和改进方案。 （七）板书设计 做个保温杯 不同杯子的保温效果 导热性越好，降温越快，保温效果越差（不锈钢杯 > 陶瓷杯 > 塑料杯） 热的不良导体 → 减慢热传导 → 保温效果好 减慢热传递的方法 减少热对流：加盖、密封 减少热传导：包裹热的不良导体（毛巾、泡沫塑料、棉花） 减少热辐射：用反光材料（锡纸） 制作保温杯 设计 → 制作 → 测试 → 改进 （兼顾：减少对流、传导、辐射） 八、教学反思 本节课的设计以“解决生活中热水保温”的真实问题为驱动，通过递进式的探究与工程实践活动，引导学生将所学的热传递知识应用于实际问题解决，较好地落实了新课标提出的核心素养目标。教学中，通过对比实验让学生直观感知了不同材料、不同方法的保温效果，建立了保温的科学原理，再通过制作保温杯的工程实践，让学生经历了完整的设计、制作、测试、改进过程，培养了学生的工程思维与创新能力，同时通过保温瓶原理的拓展，让学生体会到科学技术的魅力。 在教学实施过程中，也发现了一些需要改进的地方：一是部分小组在制作保温杯时，对热辐射的考虑不足，多数只关注了热传导和热对流，后续教学中可以在设计环节增加引导，让学生了解热辐射对保温的影响；二是测试环节的时间有限，部分小组的保温杯测试不够充分，后续可以提前布置制作任务，课堂上预留更多时间进行测试与交流；三是对学生的个性化指导还可以更细致，部分学困生在设计方案时缺乏思路，后续可以提供更多的设计案例，帮助他们打开思路。 总体而言，本节课较好地体现了科学探究与工程实践的融合，学生的参与度高，探究兴趣浓厚，在动手实践和交流讨论中，较好地落实了科学观念、科学思维、探究实践和态度责任的目标，达到了预期的教学效果。 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $