4.13《固体也会热胀冷缩吗》（教学设计）-2025-2026学年科学三年级下册人教鄂教版

三年级下册科学第四单元《加热与冷却》 第13课《固体也会热胀冷缩吗》教学设计 一、设计依据 本教学设计以《义务教育科学课程标准（2022年版）》为核心依据，聚焦三年级学生“乐于动手、善于观察”的年龄特点，落实科学课程四大核心素养——科学观念、科学思维、探究实践、态度责任的培养要求。课程标准明确提出，小学科学教学应引导学生通过实验、观察、讨论等活动，了解固体的热胀冷缩现象，认识其在生活中的应用，培养科学探究能力和实事求是的科学态度，感受科学与工程技术的联系。本课以“固体的热胀冷缩”为探究主题，通过“提出假设、设计实验、验证现象、归纳结论、应用拓展”等探究活动，让学生在真实情境中体验科学探究的完整过程，培养实验设计、观察分析、归纳总结的科学素养，同时结合高铁无缝钢轨的实例渗透工程技术教育，落实“立德树人”的根本任务。 二、教材分析 本课是人教鄂教版小学科学三年级下册的教学内容，属于“物质科学”领域，是第四单元《加热与冷却》的第二课。教材以“桥梁伸缩缝”的生活现象引入，通过以下环节引导学生认识固体的热胀冷缩： 1. 探究与实践：提出固体是否有热胀冷缩性质的假设，讨论实验设计方案； 2. 铜锤实验：通过加热和冷却铜锤，观察其能否通过铁环，验证固体的热胀冷缩现象； 3. 铝棒和铁棒实验：通过电路实验，观察金属棒受热和冷却时的导电性变化，进一步验证金属的热胀冷缩； 4. 研讨归纳：根据实验现象，得出固体热胀冷缩的结论； 5. 生活应用：分析高压电线、瓶盖、鸡蛋等现象，了解固体热胀冷缩在生活中的应用； 6. 拓展活动：了解中国高铁无缝钢轨的设计，认识工程技术中如何解决热胀冷缩问题。 教材编排特点鲜明： 1. 以工程中的常见现象引入，贴近学生生活，激发学生的探究兴趣； 2. 层层递进，从提出假设到设计实验，再到验证现象、归纳结论和应用拓展，引导学生完整经历科学探究的过程； 3. 注重科学方法的渗透，通过对比实验和控制变量，培养学生严谨的科学态度； 4. 突出科学与生活、技术的联系，通过生活实例和高铁技术，让学生感受科学的实用价值； 5. 强调学生的实践探究，让学生在动手实验中体验科学探究的乐趣。 本课是单元的核心课，既是对液体热胀冷缩的延伸，也为后续学习气体的热胀冷缩奠定基础，在小学科学“物质科学”领域中具有重要的承上启下作用。 三、学情分析 三年级学生年龄多在8-9岁，已具备以下学习基础与特点： 1. 生活经验：学生见过桥梁伸缩缝、夏天电线松弛等现象，但对固体热胀冷缩的规律缺乏系统认识，也不了解其原理； 2. 认知特点：以具体形象思维为主，好奇心强，乐于动手实验，但对固体热胀冷缩的实验现象观察不够明显，分析能力较弱，需要教师引导； 3. 能力基础：具备简单的观察、记录和小组合作能力，能在教师指导下完成简单的实验操作，但对实验数据的归纳、分析能力较弱，需要教师提供清晰的支架； 4. 情感态度：对科学实验和工程技术充满兴趣，喜欢探究身边的科学现象，也对高铁等现代技术感兴趣，适合通过情境创设、实验探究、小组讨论等方式开展教学。 同时，学生在学习中可能存在以下难点：一是难以观察到固体热胀冷缩的微小变化，对实验现象的分析不够深入；二是在实验操作中，容易忽略安全细节，如加热铜锤的注意事项；三是对固体热胀冷缩的应用理解不够全面，需要教师通过更多实例帮助梳理。 四、教学目标 （一）科学观念目标 1. 知道固体受热时体积膨胀、遇冷时体积缩小，具有热胀冷缩的性质； 2. 了解固体热胀冷缩在生活和工程中的应用，如桥梁伸缩缝、高压电线、无缝钢轨等； 3. 认识不同金属的热胀冷缩现象，知道固体的热胀冷缩是普遍规律。 （二）科学思维目标 1. 能通过提出假设、设计实验，培养初步的实验设计思维； 2. 能通过观察实验现象，分析固体体积变化的原因，培养初步的因果分析思维； 3. 能通过对比不同金属的实验结果，归纳固体热胀冷缩的普遍规律，培养初步的归纳思维。 （三）探究实践目标 1. 能在教师指导下，设计并组装铜锤通过铁环的实验装置； 2. 能按照实验步骤，完成铜锤加热和冷却的实验，记录实验现象； 3. 能参与铝棒和铁棒的电路实验，观察金属棒受热和冷却时的导电性变化； 4. 能通过拓展活动，了解高铁无缝钢轨的设计原理，认识工程技术中热胀冷缩的应用。 （四）态度责任目标 1. 对探究固体的热胀冷缩现象产生持续的兴趣，乐于参与实验和小组合作； 2. 养成认真细致、规范操作的实验习惯，增强科学探究的严谨性和安全意识； 3. 感受科学与生活、技术的密切联系，培养用科学知识解释生活现象的意识。 五、教学重难点 教学重点 1. 了解固体热胀冷缩的规律，知道固体受热时体积膨胀、遇冷时体积缩小； 2. 认识固体热胀冷缩在生活和工程中的应用，了解科学与技术的联系。 教学难点 1. 观察固体热胀冷缩的微小变化，分析实验现象； 2. 理解高铁无缝钢轨如何解决热胀冷缩问题。 六、教学准备 教师准备 1. 多媒体课件：包含桥梁伸缩缝、高压电线、无缝钢轨的图片和视频，铜锤实验的示范视频； 2. 教具：铜锤、铁环、酒精灯、护目镜、火柴、烧杯、冷水、铝棒、铁棒、电路实验装置； 3. 学具：为每个小组准备一套实验材料（铜锤、铁环、酒精灯、护目镜、火柴、烧杯、冷水、铝棒、铁棒、电路实验装置、实验记录表）。 学生准备 1. 预习固体热胀冷缩的相关内容，了解生活中固体热胀冷缩的现象； 2. 准备记录表格，用于记录实验现象。 七、教学过程 （一）情境导入，激发兴趣（5分钟） 师：同学们，大家看老师带来的图片，桥梁都有伸缩缝，这样的设计有什么作用？（展示桥梁伸缩缝的图片）生活中，夏天的高压电线比较松弛下垂，冬天的高压电线比较紧绷，这是为什么？（展示高压电线的图片）今天，我们就一起来探究《固体也会热胀冷缩吗》，揭开这些现象的奥秘。（板书课题：固体也会热胀冷缩吗） （二）探究活动一：提出假设与实验设计（7分钟） 师：首先，我们来讨论一下，固体也有热胀冷缩的性质吗？说一说我们的观点。（学生小组讨论，教师巡视指导） 师：哪个小组愿意分享你们的观点？ 生：我们认为固体也会热胀冷缩，因为桥梁和电线的现象说明固体受热会变长，遇冷会变短。 师：说得很好！那我们怎样设计实验来研究固体的热胀冷缩呢？大家看教材里的问题，我们用哪些固体材料来做实验？怎样给它们加热？怎样知道它们是否发生了热胀冷缩？（学生小组讨论实验方案，教师巡视指导） 师：我们可以用铜锤和铁环来做实验，观察铜锤受热和冷却时能否通过铁环；也可以用铝棒和铁棒接入电路，观察它们受热和冷却时的导电性变化。 （三）探究活动二：铜锤的热胀冷缩实验（10分钟） 师：接下来，我们来做加热和冷却铜锤的实验。大家看教材里的实验步骤：（1）实验前，铜锤可以通过铁环吗？（2）将铜锤放到酒精灯上加热，受热后的铜锤还能通过铁环吗？（3）将热铜锤放到冷水中冷却，遇冷后的铜锤能通过铁环吗？（教师示范实验步骤，强调安全注意事项：佩戴护目镜，不能用手触摸加热后的铜锤，以免烫伤）大家做一做，记录实验现象，填写在加热和冷却铜锤实验记录表中。（学生小组实验，教师巡视指导） 师：哪个小组愿意分享你们的实验结果？ 生：实验前，铜锤能通过铁环；加热后，铜锤不能通过铁环；冷却后，铜锤又能通过铁环了。 师：说得对！这说明铜锤受热时体积膨胀，遇冷时体积缩小，具有热胀冷缩的性质。 （四）探究活动三：铝棒和铁棒的电路实验（8分钟） 师：接下来，我们来做铝棒和铁棒的电路实验。大家看教材里的实验步骤：（1）将铝棒和铁棒接入一个简单电路中，用酒精灯加热铁棒，有什么现象发生？（2）待铁棒冷却后，用同样的方法加热铝棒，有什么现象发生？（教师示范实验步骤，提醒学生注意安全）大家做一做，观察电路中的灯泡变化。（学生小组实验，教师巡视指导） 师：哪个小组愿意分享你们的实验结果？ 生：加热铁棒时，电路中的灯泡变暗了；铁棒冷却后，灯泡又变亮了；加热铝棒时，灯泡也变暗了，冷却后又变亮了。 师：说得真好！这是因为金属棒受热时体积膨胀，长度变长，电路接触不良，灯泡变暗；冷却后体积缩小，长度变短，电路恢复接触，灯泡变亮，说明铝和铁也具有热胀冷缩的性质。 （五）研讨归纳：固体热胀冷缩的规律（3分钟） 师：根据我们的实验现象，我们可以得出什么结论？（学生小组讨论，教师巡视指导） 生：固体受热时体积膨胀，遇冷时体积缩小，也具有热胀冷缩的性质。 师：说得对！一般情况下，固体都具有热胀冷缩的性质，这是固体的普遍规律。 （六）探究活动四：生活中的固体热胀冷缩现象（5分钟） 师：观察我们的身边，还有哪些固体热胀冷缩的现象？热胀冷缩在生活中有哪些应用？大家看教材里的例子，夏天高压电线松弛，冬天紧绷；用热水烫瓶盖容易打开；刚煮熟的鸡蛋用冷水冷却后容易剥壳。大家讨论一下，这些现象的原理是什么？（学生小组讨论，教师巡视指导） 师：哪个小组愿意分享你们的发现？ 生：夏天温度高，电线受热膨胀变长，所以松弛；冬天温度低，电线遇冷收缩变短，所以紧绷；用热水烫瓶盖，瓶盖受热膨胀，和瓶口之间的缝隙变大，所以容易打开；鸡蛋煮熟后，蛋壳和蛋白都膨胀，用冷水冷却后，蛋壳和蛋白收缩程度不同，所以容易剥开。 师：说得真好！这些都是固体热胀冷缩在生活中的应用，人们利用这些规律解决了很多问题。 （七）拓展活动：中国高铁的无缝钢轨（3分钟） 师：大家看教材里的介绍，普通火车的铁轨一段一段铺成，有缝隙防止热胀冷缩；高铁使用无缝钢轨，通过高强度弹性扣件将钢轨固定在枕木上，把热胀冷缩的形变控制在两个轨枕之间，解决了无缝钢轨的热胀冷缩问题。大家可以课后查找资料，了解无缝钢轨是怎样安装的，从而实现无缝的。 （八）全课小结（2分钟） 师：同学们，今天这节课，我们一起探究了固体的热胀冷缩现象，知道了固体受热时体积膨胀、遇冷时体积缩小，还了解了生活和工程中的应用。固体的热胀冷缩现象在生活和技术中很常见，也很有用，希望大家能继续观察生活中的科学现象，用科学知识解释更多的问题。 八、板书设计 固体也会热胀冷缩吗 1. 实验假设：固体也会热胀冷缩 2. 实验现象： 铜锤：受热不能通过铁环（体积膨胀），遇冷能通过铁环（体积缩小） 铝棒、铁棒：受热灯泡变暗（接触不良），遇冷灯泡变亮（接触良好） 3. 规律：固体受热时体积膨胀，遇冷时体积缩小——固体的热胀冷缩 4. 应用：桥梁伸缩缝、高压电线、瓶盖、鸡蛋剥壳、高铁无缝钢轨 九、教学反思 （一）成功之处 1. 教学环节设计贴合三年级学生特点，以生活现象引入，通过实验探究、小组讨论、拓展活动等环节，充分调动了学生的积极性，课堂氛围活跃，学生参与度高； 2. 层层递进，从提出假设到实验验证，再到归纳结论和应用拓展，引导学生完整经历科学探究的过程，落实了科学观念和科学思维的培养； 3. 注重安全意识的培养，在加热实验中强调了护目镜的使用和防止烫伤的注意事项，增强了学生的实验安全意识； 4. 突出了科学与生活、技术的联系，通过生活实例和高铁无缝钢轨的介绍，让学生感受了科学的实用价值； 5. 强调了学生的实践探究，让学生在动手实验中体验了科学探究的乐趣。 （二）不足之处 1. 部分学生对铜锤实验的现象观察不够明显，对体积变化的理解不够深入，需要教师在后续课程中通过更多实例帮助理解； 2. 课堂时间分配不够合理，拓展活动的交流时间不足，部分学生没有充分分享自己的想法； 3. 学生对固体热胀冷缩的应用理解不够全面，部分学生不能说出所有应用的原理，需要教师通过更多例子帮助梳理； 4. 小组合作的效率不够高，部分小组的实验分工不够明确，导致实验进度不一致，需要教师在后续课程中优化小组分工。 （三）改进措施 1. 课前准备更多铜锤实验的示范视频，让学生提前了解实验现象，确保课堂上能深入理解； 2. 调整课堂时间分配，将拓展活动的部分内容放在课后完成，确保课堂上有足够的时间完成核心的实验探究和交流； 3. 补充更多生活中固体热胀冷缩的实例，让学生通过对比归纳出普遍规律； 4. 优化小组分工，明确每个学生的任务，提高小组合作的效率； 5. 后续课程中开展“固体热胀冷缩的应用”实践活动，让学生调查生活中更多利用固体热胀冷缩的例子，巩固本节课的知识。 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $