2.4《水结冰了》 教学设计-2026-2027学年科学三年级上册教科版

该小学科学教学设计聚焦水结冰的核心知识，包括0℃冰点、结冰过程温度不变及体积膨胀特性。通过冬季湖面结冰情境导入，承接前3课液态气态转化认知，为后续冰的熔化等学习搭建知识支架。 此资料以新课标四维核心素养为框架，采用实验探究法和对比观察法，如冰盐混合物实验、维恩图梳理水与冰异同，培养科学思维与实证意识。课堂评价单和课后实践任务助力学生能力提升，为教师提供完整教学资源，提升教学效率。

《水结冰了》教学设计 （2026-2027 学年三年级上册 教科版 2024） 一、教材简析 本课是 “水” 单元的第 4 课，对应义务教育科学课程标准 3-4 年级 “物质的三态变化” 学习主题，落实 “描述冷却时水发生的状态变化”“知道水结冰时体积会膨胀” 的课标要求。课程承接前 3 课蒸发、凝结、沸腾的液态与气态转化认知，聚焦水从液态到固态的相变过程，引导学生建立 “水的三态变化与温度密切相关” 的核心概念，同时为后续学习冰的熔化、水的三态循环奠定方法与认知基础。 课程设置聚焦、探索、研讨、拓展四大教学板块：聚焦板块以冬季湖面结冰的自然现象切入，唤醒学生生活经验，提出水结冰条件与变化的核心问题；探索板块设置三层递进活动，从预测结冰条件、设计实验方案，到全程观察记录水结冰的温度与状态变化，再到对比水与冰的异同，逐步建构科学概念；研讨板块围绕结冰温度、体积变化、状态特征展开，强化实证意识，梳理核心规律；拓展板块延伸至物质热胀冷缩的普遍规律，讲解水的反常膨胀特性，结合生活实例深化知识应用，渗透 “稳定与变化” 的跨学科概念。 二、学情分析 三年级学生对水结冰有丰富的生活感知，知道冰箱冷冻层可以制冰、冬天水会结冰，但认知停留在 “温度低就会结冰” 的朴素层面，对水结冰的具体温度、结冰过程中温度的变化规律、体积的变化特点缺乏系统认知。学生此前已经掌握温度计的规范使用方法，具备初步的实验记录能力，但控制变量实验设计、数据分析归纳的能力仍需引导，对 “结冰过程温度保持不变”“体积膨胀” 等反常识的概念，需要依赖直观的实验现象支撑理解。 该年龄段学生以具象思维为主，对动手实验、现象观察兴趣浓厚，但长时间持续观察的专注力不足，需要教师明确观察重点、细化分工，保障实验有序高效开展。学生对 “热胀冷缩” 的普遍规律认知较少，对水的反常膨胀特性理解存在一定难度，需要结合生活实例与直观演示降低认知坡度。 三、教学目标（四维核心素养） （一）科学观念 1. 知道标准大气压下，水的温度下降到 0℃时开始结冰，从液态变为固态；结冰过程中温度保持 0℃不变。 2. 了解水结冰时体积会膨胀，知道水在 4℃以下具有 “热缩冷胀” 的反常膨胀特性。 3. 能明确区分水与冰的异同，知道二者是同一种物质的不同状态。 （二）科学思维 1. 能通过分析连续的温度记录数据，归纳水结冰过程的温度变化规律，建立 “温度变化引发物质状态改变” 的逻辑关联。 2. 能通过对比观察，梳理水与冰的特征异同，深化对物质固态、液态的认知。 3. 能结合生活实例，解释水结冰体积膨胀带来的现象，初步建立辩证看待事物的思维。 （三）探究实践 1. 能规范组装实验装置，正确使用温度计持续测量水结冰过程的温度，掌握冰盐混合物降温的实验方法。 2. 能用文字、数据、简图的形式，如实记录水结冰过程中的状态、温度、体积变化，基于实验现象得出结论。 3. 能完成水与冰的对比观察，用维恩图梳理二者的异同点。 （四）态度责任 1. 养成细致、耐心的观察习惯，树立如实记录、尊重实验证据的科学态度。 2. 体会水的状态变化与生活的紧密联系，能辩证看待水结冰的利与弊，了解生活中应对结冰危害的方法。 3. 激发对物质状态变化的探究兴趣，持续关注身边的物态变化现象。 四、教学重难点 1. 教学重点：观察并描述水结冰过程中的温度与状态变化，知道水的冰点是 0℃，结冰时体积膨胀。 2. 教学难点：理解水结冰过程中温度保持不变的规律；认知水的反常膨胀特性，解释相关生活现象。 五、教学准备 （一）教师教具 1. 多媒体教学课件：冬季湖面结冰实景图、水结冰微观过程动画、热胀冷缩演示素材、水管冻裂等生活实例图 2. 演示实验套装：大号试管、烧杯、碎冰、食盐、温度计、记号笔、瘪乒乓球、热水烧杯 3. 班级实验数据汇总表、板书磁贴、安全提示卡 4. 课堂星级评价表 （二）学生学具（2 人 1 组） 1. 实验器材：试管 1 支、250ml 烧杯 1 个、温度计 1 支、碎冰足量、食盐适量、记号笔 1 支、计时器 1 个 2. 辅助材料：抹布 1 块、实验记录单 1 份、维恩图记录卡 1 张 3. 文具：铅笔、直尺 六、教学方法 实验探究法、对比观察法、问题引导法、小组合作法、直观演示法 七、教学过程（40 分钟） （一）聚焦：自然情境导入，引发探究问题（5 分钟） 1. 情境设问：课件出示初冬薄冰、深冬封冻的湖面对比图，提问：冬天到了，湖水会慢慢结冰。结合你的生活经验，水在什么情况下会结冰？ 2. 学生自由分享前概念：天气冷、温度很低、放进冰箱冷冻层。 3. 聚焦核心问题：水降到多少度会开始结冰？结冰的过程中温度会一直下降吗？水变成冰后，除了状态，还有什么会发生变化？ 4. 揭示课题：今天我们就通过实验，亲眼观察水结冰的全过程，揭开这些问题的答案。（板书课题：水结冰了） 设计意图：以学生熟悉的自然场景切入，快速唤醒生活经验，通过递进式问题暴露学生的前认知，明确本节课的探究方向，激发学生的实验探究兴趣。 （二）探索：实验全程观察，记录变化过程（20 分钟） 活动 1：预测猜想，设计实验方案 1. 猜想预测：让学生先大胆预测：水结冰的温度大概是多少？结冰过程中温度会怎么变？体积会变化吗？把预测写在记录单上。 2. 提问引导：如果要在课堂上快速看到水结冰，我们可以怎么制造低温环境？ 3. 讲解实验原理：在碎冰里加入食盐，可以大幅降低冰的温度，制造低于 0℃的环境，让试管里的水快速结冰。 4. 师生共同梳理实验步骤： ① 在试管中加入约 1/4 的常温清水，用记号笔在试管外壁标记好初始水位线； ② 把试管放入装满碎冰的烧杯中，在碎冰里加入适量食盐，搅拌均匀； ③ 将温度计悬挂固定在试管中，玻璃泡完全浸没在水里，不触碰试管底和壁； ④ 每隔 1 分钟记录一次水温，同时观察水的状态变化，直到水完全结冰； ⑤ 水完全结冰后，再次用记号笔标记冰的上边缘位置，对比体积变化。 5. 安全提示：冰盐混合物温度很低，不要长时间用手直接触碰，防止冻伤；轻拿轻放玻璃器材，避免打碎划伤。 6. 明确小组分工：操作员（组装器材、加冰加盐）、记录员（记录温度和现象）、计时员（准时报时）、观察员（重点观察状态和体积变化）。 活动 2：分组实验，观察记录 1. 学生领取器材，按步骤开展实验，教师全程巡视指导。 2. 巡视重点： 纠正温度计的不规范使用，提醒读数时视线与液柱顶端平齐； 引导学生重点观察 “刚开始出现冰晶时的温度”“结冰过程中温度是否变化”； 提醒学生及时记录现象，不要错过结冰的关键节点； 关注学生操作安全，及时制止危险行为。 3. 实验结束后，各组整理器材，静置试管，准备汇报交流。 活动 3：对比观察，梳理水与冰的异同 1. 过渡：水变成冰之后，发生了很多变化。它们有哪些相同的地方，又有哪些不同呢？ 2. 学生观察试管里的冰，结合对水的认知，小组合作填写维恩图，梳理二者的异同。 3. 小组汇报后，师生共同总结： 相同点：无色、无味、透明，是同一种物质； 不同点：水是液态，会流动，没有固定形状，温度高于 0℃；冰是固态，有固定形状，不会流动，温度≤0℃，体积比水大。 设计意图：从预测到实验验证，再到对比梳理，符合学生 “猜想 - 实证 - 建构” 的认知规律。细化实验步骤与分工，保障实验有序开展；引导学生聚焦关键观察点，让观察更有针对性，有效收集实证素材，为后续研讨建构概念奠定基础。 （三）研讨：分析现象数据，提炼核心规律（10 分钟） 研讨问题 1：水在多少摄氏度时开始结冰？结冰的过程中，温度发生了怎样的变化？ 1.各组汇报实验数据，教师将典型数据汇总在班级表格中； 2.引导学生发现共性：水温持续下降，降到 0℃时开始出现冰晶；在水完全结冰之前，温度一直保持在 0℃不变；完全结冰后，温度才会继续下降。 3.教师明确概念：标准大气压下，水开始结冰的温度是 0℃，这个温度叫做水的冰点。结冰过程中，水持续向外放热，但温度保持不变，直到全部变成冰。 研讨问题 2：水结冰后体积发生了什么变化？你是怎么发现的？ 1.学生结合水位标记回答：结冰后水位上升了，说明体积变大了，也就是体积膨胀。 2.联系生活：你在生活中见过水结冰体积膨胀的现象吗？ 3.学生举例：冬天水管冻裂、装满水的瓶子放冰箱结冰后胀变形、冰浮在水面上。 4.教师补充：冰的密度比水小，所以同质量的水结冰后体积变大，这也是冰能浮在水面上的原因。 研讨问题 3：水结冰是从什么状态变成了什么状态？这个变化需要什么条件？ 1.师生共同梳理：水（液态） 温度降到 0℃以下 冰（固态）； 2.核心条件：温度降低，达到 0℃，持续放热。 研讨问题 4：水和冰是同一种物质吗？你的理由是什么？ 1.引导学生得出结论：是同一种物质，只是状态不同，变化过程中没有产生新物质，属于物理变化。冰受热还能重新变回水。 设计意图：通过递进式的问题链，引导学生从现象到本质逐步梳理，基于实验数据得出结论，强化实证意识。将实验现象与生活实例结合，让抽象的概念落地，深化学生的理解与认知，同时培养学生的分析归纳能力。 （四）拓展：延伸认知规律，联系生活应用（5 分钟） 认知拓展：热胀冷缩与水的反常膨胀 1.提问：生活中大多数物体，受热时体积会变大，遇冷时体积会缩小，这种现象叫做热胀冷缩。比如夏天电线会下垂，冬天电线会绷紧。那水结冰体积变大，和这个规律矛盾吗？ 2.演示实验：将瘪乒乓球放入热水中，观察到乒乓球慢慢复原，验证空气的热胀冷缩。 3.讲解补充：水是一种很特殊的物质。在 4℃以上的时候，水遵循热胀冷缩的规律；但当温度降到 4℃以下，直到结冰的过程中，温度越低，体积反而越大，这叫做水的 “反常膨胀”，也叫热缩冷胀。所以冬天水管里的水结冰，体积膨胀，就容易把水管撑裂。 生活应用：水结冰的利与弊 1.引导学生辩证思考：水结冰对我们的生活，有哪些好处，又有哪些坏处？ 2.有利：制作冰雕、建设滑冰场、用冰冷藏保鲜食物、结冰的路面可以滑冰； 3.有害：路面结冰容易滑倒引发交通事故、水管冻裂影响供水、低温冻坏农作物。 4.提问：我们有什么办法应对结冰的危害？ 5.学生分享后总结：冬天给水管包裹保温层防止冻裂；路面结冰时撒盐降低冰点，加速融冰；寒潮来临前给农作物盖保温膜。 课堂总结与课后任务 1.师生共同梳理本节课核心知识点：水在 0℃时结冰，液态变固态；结冰过程温度不变，体积膨胀；水有反常膨胀的特性。 2.课后实践任务： ① 在家完成小实验：装满常温清水的塑料瓶拧紧瓶盖，放入冰箱冷冻层，完全结冰后观察体积变化，做好记录，注意不要装太满，防止瓶子胀裂。 ② 观察冬天里的结冰现象，用今天学到的知识向家人解释 “水管为什么会冻裂”。 ③ 思考：如果给冰加热，它会发生什么变化？温度会怎么变？预习下节课《冰融化了》。 设计意图：从水的特性拓展到普遍的物质规律，再回归生活应用，既拓宽了学生的认知视野，又让学生体会到科学知识的实用价值。辩证分析结冰的利与弊，培养学生的辩证思维；课后实践任务将课堂探究延伸到生活，持续激发探究兴趣，落实学以致用的理念。 八、课堂随堂巩固练习 在标准大气压下，水开始结冰的温度是（ ） A. 10℃ B. 0℃ C. -10℃ 答案：B 解析：标准大气压下，水的冰点是 0℃，水温降到 0℃时开始结冰。 水完全结冰后，体积会（ ） A. 变小 B. 不变 C. 变大 答案：C 解析：水结冰时体积膨胀，同质量的冰比水体积更大。 水结冰的过程中，持续放热，温度会（ ） A. 持续下降 B. 保持 0℃不变 C. 慢慢上升 答案：B 解析：水结冰的过程中，虽然持续放热，但温度保持在 0℃不变，直到完全结冰后温度才会继续下降。 冬天自来水管容易冻裂，主要原因是（ ） A. 水管本身遇冷会碎裂 B. 水结冰后体积膨胀，把水管撑裂 C. 天气太冷，水管被冻得变脆了 答案：B 解析：水结冰时体积膨胀，会产生很大的力量，把水管撑裂。 下列关于水和冰的说法，正确的是（ ） A. 水和冰是完全不同的两种物质 B. 冰是固态的水，二者是同一种物质 C. 冰不会流动，也没有固定形状 答案：B 解析：冰是固态的水，水是液态的，二者是同一种物质的不同状态；冰有固定的形状，不会流动。 九、板书设计 水结冰了 条件：温度降到 0℃（冰点），持续放热 变化：液态（水） → 固态（冰） 温度：降至 0℃后保持不变 体积：膨胀（4℃以下热缩冷胀，反常膨胀） 对比：水与冰 相同点：无色、无味、透明，同一种物质 不同点：水→液态、会流动、无固定形状、温度＞0℃ 冰→固态、不流动、有固定形状、温度≤0℃ 十、配套课堂表单（可直接复制到 Word） 表 1 水结冰实验记录单 班级：________ 姓名：________ 小组：________ 我的预测：水会在____℃时结冰，结冰后体积会____（变大 / 变小 / 不变） 表格 时间 / 分钟 温度 /℃ 观察到的现象（状态、气泡、体积等） 0（开始） 1 2 3 开始结冰时 完全结冰时 我的发现： 1. 水在____℃时开始结冰； 2. 结冰过程中，温度____； 3. 水结冰后体积____。 表 3 课堂学习评价单 姓名：________ 小组：________ 表格 评价维度 评价内容 达成情况（打√） 获得☆数量 操作技能 能规范使用温度计，正确完成水结冰实验操作 □ 基本做到 □ 完全做到 观察记录 能持续观察实验现象，如实、准确记录温度数据 □ 基本做到 □ 完全做到 概念理解 知道水的冰点是 0℃，理解结冰时温度不变、体积膨胀 □ 基本做到 □ 完全做到 合作交流 能配合小组分工完成任务，积极参与研讨分享 □ 基本做到 □ 完全做到 合计 —— —— 共____颗☆ 十一、课后教学反思预设 1. 目标达成度：学生是否准确掌握水的冰点与结冰温度变化规律，是否理解体积膨胀的特性，教学重难点是否有效突破；学生是否还存在 “结冰过程温度持续下降” 的错误认知。 2. 活动有效性：冰盐混合物的降温效果是否达标，水结冰的时长是否符合课堂时间安排；小组分工是否明确，全员是否都参与到观察与记录中；实验关键现象（冰晶出现、温度不变）学生是否都观察到。 3. 难点突破：学生对 “结冰过程温度保持不变” 的理解是否到位，是否能结合实验数据解释这一规律；水的反常膨胀特性是否讲解适度，有没有超出学生认知范围造成理解负担。 4. 能力培养：学生的持续观察能力、数据记录习惯是否得到锻炼；实证意识是否有所强化，是否能做到用实验数据支撑自己的结论。 5. 差异化教学：对动手能力弱、实验进度慢的小组是否提供了针对性指导；学有余力的学生是否通过拓展内容获得了更深的认知；课后任务是否分层适配了不同能力水平的学生。 学科网（北京）股份有限公司 $