6《我们来做“热气球”》教学设计-2026-2027学年科学四年级上册教科版

该小学科学教学设计聚焦热空气上升、冷空气下沉规律及简易热气球升空原理。通过展示热气球图片和动态画面导入，设问激趣，承接前两课空气有质量、流动的知识，作为《空气》单元综合应用课，搭建现象观察到原理分析的学习支架。 特色在于“现象观察—制作探究—原理分析—拓展应用”的逻辑，以探究实践为核心，学生动手制作简易热气球，观察加热前后塑料袋形态变化，结合科学思维对比推理热空气特性，通过实验误差分析培养严谨态度。帮助学生构建知识体系，教师可直接使用规范实验流程与素材提升教学效率。

《我们来做“热气球”》教学设计-2026-2027学年教科版（新教材）小学科学四年级上册 一、学情分析 四年级学生经过前两课学习，已经掌握空气有质量、空气流动有力量、空气会流动等核心性质，具备基础的实验操作、观察记录、现象分析能力。学生在生活中见过热气球升空、热气向上飘、炊烟上升等现象，对热空气上升的场景充满好奇，但仅停留在视觉感知层面，完全不了解现象背后的科学原理。 学生普遍存在认知误区：无法区分冷空气与热空气的差异，不知道热空气比冷空气轻、热空气会上升的核心规律，不能理解热气球升空的动力来源。该阶段学生具象思维发达，喜欢动手制作、趣味实验类课堂活动，对手工制作热气球、观察升空现象兴趣浓厚，但实验操作中容易出现细节失误，如加热过度、袋口封闭不当、观察不细致等，且难以自主推导热空气升降原理。本课依托教材趣味制作实验，结合师生问答、对比观察、原理拆解，贴合学生学情，将抽象的冷热空气流动规律转化为直观的制作体验，帮助学生构建完整的知识体系。 二、教材分析 《我们来做“热气球”》是教科版四年级上册《空气》单元的趣味应用课，也是单元知识的综合运用课，承接前两课空气质量、空气流动力量的知识点，聚焦冷热空气的升降特性，实现知识的综合落地与实践应用。教材整体遵循“现象观察—制作探究—原理分析—拓展应用”的编排逻辑，贴合新课标探究实践的核心要求。 教材首先展示真实热气球升空的图片，激发学生探究兴趣，抛出核心问题：热气球为什么能够升空？依托什么力量飞行？随后详细给出简易热气球的制作材料、制作步骤、实验操作规范，指导学生用塑料袋、蜡烛、纸筒等常见材料制作简易热气球；接着引导学生观察加热前后塑料袋的变化、升空状态的差异，对比冷热空气的不同特性；最后教材拆解核心科学原理：空气受热后体积膨胀、质量变轻，热空气会向上流动，从而产生升力带动热气球升空，同时补充冷空气下沉、热空气上升的自然规律。 本课是单元知识的升华，综合运用了空气有质量、空气流动有力量的前置知识，同时解释了自然中风的形成辅助原理，兼具趣味性、实践性和知识性，能够有效提升学生的动手实践能力和科学推理能力，完善学生对空气动态特性的完整认知。 三、核心素养教学目标（依据2022版科学新课标） （1） 科学观念 1. 知道空气受热后体积膨胀、重量变轻，热空气具有上升的特性，冷空气相对较重、会下沉。 2. 理解简易热气球升空的核心原理：蜡烛加热袋内空气，热空气上升产生升力，带动塑料袋升空。 3. 知晓生活中多数上升气流现象都源于热空气上升的规律，掌握冷热空气的流动特点。 （2） 科学思维 1. 能够对比加热前后塑料袋的形态、状态变化，推理热空气的特性，形成基于现象推导原理的科学思维。 2. 能够结合前置空气知识，综合分析热气球升空的动力来源，构建知识关联的系统性思维。 （3） 探究实践 1. 能够严格按照教材步骤，规范完成简易热气球的制作、加热、升空观察全过程实验。 2. 能够细致观察实验现象，准确记录加热前后的变化，自主分析实验成败原因，提升动手制作与探究反思能力。 （4） 态度责任 1. 感受空气热胀升降的科学趣味，体会科学知识可以转化为生活发明，激发科学探究与创新兴趣。 2. 严格遵守实验安全规范，养成安全实验、规范操作、严谨求实的科学实验态度。 四、教学重难点 教学重点 1. 规范完成简易热气球制作与升空实验，观察记录完整的实验现象。 2. 掌握热空气上升、冷空气下沉的科学规律，理解热气球升空的完整原理。 教学难点 1. 理解空气受热变轻、产生升力的内在原理，打通空气质量、空气流动、热空气升降的知识关联。 2. 精准把控实验操作细节，分析实验失败的原因，提升实验探究的严谨性。 五、教学过程 （1） 趣味导入，设问激趣 教师展示教材精美热气球升空实景图片，播放简短的热气球飞行动态画面。结合教材提问：同学们，大家见过热气球飞行吗？庞大的热气球没有翅膀、没有动力装置，为什么可以稳稳飞向高空？支撑它升空的力量是什么？ 学生自由猜想发言：有的学生认为是风的力量，有的学生认为热气球本身很轻，有的学生不清楚原因。 教师梳理学生猜想，引出教材核心探究主题：热气球升空的秘密藏在空气的冷热变化里。今天我们就亲手制作简易热气球，通过实验探究热空气的神奇特性，解锁热气球升空的科学原理。板书课题：我们来做“热气球”。 设计意图：依托教材趣味素材导入，利用学生的好奇心制造认知冲突，激发学生动手制作、探究原理的欲望，快速聚焦本课核心探究内容，贴合四年级学生兴趣特点。 （2） 新知探究一：认识实验器材，明确实验规范（教材基础内容） 教师详细展示教材指定实验器材：轻薄透明塑料袋、蜡烛、纸筒、火柴、托盘。结合教材图文逐一讲解器材作用与安全规范，重点强调教材安全提示：蜡烛属于明火实验器材，实验过程中严禁触碰火焰，塑料袋需远离火焰，防止烫破、燃烧，实验结束及时熄灭蜡烛，注意用火安全。 师结合教材内容提问：为什么制作热气球要选用轻薄的塑料袋，而不用厚重的塑料袋？ 生思考作答：轻薄塑料袋重量小，更容易被热空气的升力带动升空，厚重的塑料袋太重，升力无法带动。 教师补充教材知识点：选材是实验成功的关键，轻质材料能够减小自身重力，更好地体现热空气上升的力量，贴合前一课“空气流动有力量”的知识内容，实现知识衔接。同时带领学生梳理教材完整实验步骤，明确制作、加热、观察、收尾四个核心环节。 设计意图：精准解读教材器材与安全规范，通过问答引导学生理解实验选材的科学依据，衔接前置单元知识，同时强化学生安全实验的意识，为顺利开展动手实验做好铺垫。 （3） 新知探究二：动手制作，分组实验观察（教材核心制作实验） 教师严格按照教材制作流程，分步指导学生小组完成简易热气球制作与实验，全程结合教材原文讲解，同步开展师生互动。 第1步， 按照教材要求，将纸筒竖直放在托盘中央，点燃蜡烛放入纸筒内，纸筒可遮挡火焰，防止塑料袋直接接触明火，规避安全隐患。师提问：纸筒的作用是什么？生：保护塑料袋，防止被火焰烧坏，同时聚拢热气。 第2步， 将轻薄塑料袋轻轻罩在纸筒上方，保持塑料袋自然舒展、袋口朝下，不要挤压、拉扯塑料袋。引导学生观察加热前塑料袋的状态：平整、松弛、自然下垂，没有上升趋势。 第3步， 利用蜡烛火焰加热袋内空气，持续观察塑料袋变化。师引导学生细致观察：加热一段时间后，塑料袋发生了哪些变化？生小组观察后汇报：塑料袋慢慢鼓起、膨胀，整体变得轻盈，有向上飘动的趋势。 第4步， 当塑料袋完全鼓起、明显有上升拉力时，轻轻松手，观察热气球升空现象。学生直观看到简易热气球缓缓向上升空，停留片刻后慢慢下落。 实验结束后，教师指导学生熄灭蜡烛，整理实验器材，结合教材现象记录表，引导学生记录加热前后塑料袋的形态、受力、升空状态的变化。同时开展互动问答：热气球升空后，为什么过一会会自动下落？引发学生深度思考。 设计意图：完整复刻教材制作实验流程，分步实操、层层互动，让学生亲身完成制作与观察全过程，直观感知热空气带来的变化，积累真实实验现象，为原理推导提供实证支撑，落实探究实践素养。 （4） 新知探究三：拆解实验原理，总结冷热空气规律（教材核心原理讲解） 教师结合教材核心原理原文，分步拆解热气球升空的科学逻辑，结合前两课知识构建完整知识链。首先讲解：蜡烛燃烧释放热量，加热塑料袋内部的空气，空气受热后体积膨胀，内部空气变得稀疏、质量变轻。 师提问：加热后的热空气和外界常温冷空气相比，谁更轻？谁会向上流动？生：热空气更轻，会向上流动。 教师总结教材核心科学结论：热空气重量轻，具有上升的特性；冷空气重量相对较重，会向下下沉。袋内持续产生的热空气不断上升，产生向上的升力，当升力大于塑料袋自身重量时，就会带动热气球升空。 继续解答实验遗留问题：热气球升空后为什么会下落？结合教材内容讲解：热气球升空后，远离火焰加热，袋内热空气慢慢冷却，变回常温冷空气，空气重量恢复，上升的升力消失，热气球就会缓缓下落。 开展课堂思辨互动：如果持续给袋内空气加热，热气球会一直升空吗？学生讨论后，教师结合教材拓展内容总结：持续加热会持续产生热空气、提供升力，但受高度、空气环境影响，无法无限升空，同时结合生活现象，讲解炊烟上升、暖气向上散热都是热空气上升的原理。 设计意图：深度拆解教材核心原理，结合实验现象层层推导，打通单元知识关联，解决学生实验疑问，将直观的实验现象转化为抽象的科学规律，攻克本课教学难点，培养学生科学推理思维。 （5） 新知探究四：实验误差分析与生活拓展（教材拓展板块） 教师结合教材实验反思板块，引导学生分析实验成败原因，开展小组交流。师提问：部分小组的热气球无法升空，可能是什么原因？ 学生小组讨论后总结原因：塑料袋材质过重、加热时间不足、袋口封闭不严热气流失、火焰过小热量不足、操作时拉扯塑料袋等。教师逐一点评，总结规范操作的重要性，培养学生实验反思能力。 随后讲解教材生活拓展内容：热空气上升、冷空气下沉是自然界的重要规律，除了热气球飞行，生活中暖气片安装在低处、热气向上飘散、天空云朵流动、自然风的形成，都与冷热空气的对流流动有关。人类利用这一规律发明了热气球、热气飞艇等设备，实现了航空探索。 设计意图：依托教材反思与拓展内容，培养学生实验复盘、查漏补缺的探究习惯，同时将课堂科学规律延伸到生活场景，实现学以致用，拓宽学生科学认知视野。 六、课堂小结 本节课我们通过亲手制作简易热气球，完整探究了热空气的神奇特性，综合运用了单元前置所有知识点。首先我们通过趣味情境导入，聚焦热气球升空的科学疑问；随后通过规范的动手制作实验，直观观察到空气受热膨胀、塑料袋升空、冷却后下落的完整现象；最后通过原理拆解，掌握了本课核心科学规律：热空气轻、会上升，冷空气重、会下沉，这也是热气球能够腾空而起的根本原因。同时我们学会了规范开展明火实验、分析实验误差，提升了动手实践与科学推理能力。本课作为单元综合应用课，串联了空气有质量、空气流动有力量的核心知识，让我们明白自然中看似神奇的现象，都蕴含着严谨的科学规律，也让我们体会到科学发明源于对自然规律的探索与应用。 学科网（北京）股份有限公司 $