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

2026-05-02
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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 $

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