15《热气球》（教学设计）-2026-2027学年科学三年级上册苏教版

该小学科学教学设计聚焦冷热空气的质量、体积与运动变化及热气球原理，通过播放热气球飞行视频导入，承接空气占据空间、有质量等前知，作为单元收官课完成空气性质知识闭环，以塑料袋热气球、称重、烟雾流动三组实验搭建学习支架。 该资料亮点在于依托新课标，以“直观体验—定量实证—可视化流动”实验递进，落实科学观念（明确热空气轻、向上流动等规律及应用）、科学思维（油水分层类比空气浮沉）、探究实践（完整经历猜想—实验—结论流程），如称重实验用数据证明同体积热空气更轻，烟雾实验可视化流动方向。助力学生提升动手与推理能力，为教师提供安全易操作的探究方案，提升教学效率。

苏教版小学科学三年级上册 第四单元第15课《热气球》教学设计 一、设计依据 本课严格依据2025版义务教育科学新课程标准物质科学领域空气主题要求，聚焦空气受热遇冷后的质量、体积与运动变化，落实科学观念、科学思维、探究实践、态度责任四大核心素养。新课标要求小学中段学生能借助动手实验观察冷热空气差异，运用类比推理分析自然现象，完整经历“猜想—设计方案—分组实验—证据分析—归纳结论—生活应用”科学探究全流程。本课完全依托教材四大探究活动搭建课堂，贴合三年级具象化学习特征，借助塑料袋热气球、电子秤称重、冷热瓶烟流动三组实验层层拆解原理，结合微粒示意图降低抽象知识难度，同时渗透消防安全、航空科技科普，实现知识探究、动手能力、科学精神与生活安全教育融合落地。 二、教材分析 本课属于苏教版三年级上册第四单元《空气的性质》收官课时，承接前面空气占据空间、空气有质量、空气可压缩等知识点，研究冷热空气的轻重差异与流动规律，完成空气全部核心性质的知识闭环。教材整体分为四大板块，逻辑由浅入深： 1. 趣味体验：自制塑料袋热气球升空。利用蜡烛、纸筒、塑料袋制作简易热气球，直观看到受热塑料袋飞起，引导学生猜想上升原因，标注消防安全注意事项，建立“加热空气可以让物体升空”的感性认知。 2. 定量实证：同体积冷热空气质量对比实验。使用集气瓶、电子天平分别称量同体积冷空气、热空气质量，用精准数据证明同体积热空气更轻，搭配油、水、蜂蜜分层类比，帮助学生用浮沉规律理解热气球上浮原理。 3. 微观解释：空气微粒模型图。用卡通微粒示意图展示空气受热微粒间距变大、遇冷间距缩小，把看不见的空气微观变化可视化，适配三年级理解水平。 4. 拓展探究：冷热瓶烟雾流动实验。借助线香烟雾可视化冷热空气流动方向，分清热空气向上、冷空气向下，最终解释热气球上升、安全下降的完整原理，搭建“原理—实验—生活应用”完整逻辑。 教材兼顾动手趣味、定量证据、微观建模、生活解释，既有操作乐趣，又有严谨科学实证，符合小学生由直观到抽象的认知进阶。 三、学情分析 已有基础 1. 知识层面：学生已经掌握空气真实存在、空气有质量、空气可以被压缩，见过真实热气球、孔明灯，知道点火能让热气球飞起来，但不清楚冷热空气的轻重区别。 2. 能力层面：三年级可完成4人小组分工实验，会操作电子天平、简单玻璃器材，具备对比实验控制变量基础，能根据实验现象填写记录、简单交流想法；能看懂分层液体浮沉，有类比学习的基础。 3. 生活经验：多数学生见过烟花、孔明灯、热气球视频，能发现热气往上飘，比如热水热气向上、冬天窗户冷气往下流，但无法把冷热流动和重量挂钩。 认知难点 1. 看不见空气，很难理解“同样多体积下热空气更轻”，容易误以为空气加热变多了才上升； 2. 不会主动用液体浮沉类比空气浮沉，难以自主完成知识迁移； 3. 做蜡烛明火实验时，安全意识不足，容易出现塑料袋靠太近被烧、操作慌乱的问题； 4. 很难自主梳理热气球下降的原理，分不清升温上升、降温下沉的完整逻辑。 学习优势 三年级学生对热气球飞行、明火小实验兴趣极强，乐于动手、愿意小组讨论分享，依靠看得见的塑料袋升空、烟雾流动、天平读数可以突破抽象难点。 四、教学目标 （一）科学观念目标 1. 知道空气受热体积膨胀，微粒间距变大；同体积下，热空气质量更小、更轻，冷空气更重；热空气向上流动，冷空气向下流动。 2. 明确热气球升空依靠热空气变轻上浮；热气球降温、进入冷空气就会下沉。 3. 了解热气球可以用于观光、气象探测；明火加热空气存在火灾隐患，实验必须遵守防火规范。 （二）科学思维目标 1. 能根据塑料袋升空、天平称重、烟雾流动三类现象推理冷热空气的轻重、流动规律，建立现象和原理的因果逻辑。 2. 借助油水分层浮沉进行类比推理，理解轻的热空气向上浮，学会类比的科学思考方法。 3. 可以区分空气受热是体积膨胀，不是空气变多，纠正“加热空气数量变多”的错误认知。 （三）探究实践目标 1. 小组合作设计并完成自制塑料袋热气球实验，小组讨论完善防火操作方案，观察塑料袋鼓起升空现象并记录。 2. 分组完成集气瓶冷热空气称重实验，规范使用电子天平、蜡烛，记录两组质量数据，对比得出轻重结论。 3. 完成冷热玻璃瓶烟雾流动实验，用红蓝箭头标注空气流向，总结冷热空气流动方向；完整复述热气球升降原理。 （四）态度责任目标 1. 实验全程严格遵守用火安全，养成规范操作、防范明火危险的安全习惯，实验结束及时熄灭所有火源。 2. 愿意如实记录实验数据与现象，尊重实验结果，养成严谨求实的探究习惯。 3. 感受热气球科技的魅力，体会冷热空气规律在航空、生活中的广泛应用；乐于用本课知识解释生活热气流动现象。 五、教学重难点 教学重点 通过三组实验证明：同体积热空气比冷空气轻，热空气向上运动、冷空气向下运动；能用规律解释热气球上升原因。 教学难点 1. 理解空气受热是微粒间距变大、体积膨胀，空气质量不变，同体积变轻； 2. 利用类比推理结合流动规律，完整解释热气球如何安全下降； 3. 明火实验安全管控，做到操作规范不烧器材、不发生火情。 六、教学准备 教师准备 多媒体课件（全套课本图片、热气球飞行视频、空气微粒动画）、示范全套实验器材、备用塑料袋、蜡烛、纸筒、250mL集气瓶、多台电子天平、玻璃广口瓶、线香、玻璃片、冷水、热水、水槽、防火垫板、湿抹布（防火备用）、板书贴纸、实验记录单。 学生分组准备（4人固定分工：操作员、安全员、记录员、汇报员） 每组：薄透明塑料袋、硬卡纸自制开槽纸筒、小蜡烛、打火机、防火垫、250mL集气瓶、电子秤、两个相同玻璃瓶、水槽、热水、冷水、线香、玻璃片、铅笔、课本。 安全硬性要求 每组配备湿抹布；蜡烛全程放在防火垫板；塑料袋不能触碰火焰；实验结束必须第一时间熄灭蜡烛。 七、完整教学过程 环节一：情境激趣导入，抛出探究问题（4分钟） 师：同学们，老师带来一段热气球飞行短视频，大家认真看一看。（播放热气球空中飞行视频）谁来说一说，热气球靠什么飞上天？ 生1：底下有火，一直烧着就能飞起来。 生2：火产生热气，把气球吹大就飞了。 生3：我玩过孔明灯，和热气球一样，有热气就往上飘。 师：大家都发现了火和热气，那热气到底藏着什么秘密？为什么有热气热气球就能上升？今天我们一起学习第15课《热气球》，解开冷热空气的秘密。（板书课题：15 热气球） 师：请翻开课本59页，我们先来动手做迷你热气球，近距离观察热气的变化。 环节二：探究活动一 制作塑料袋热气球，猜想上升原因（9分钟） 1. 小组讨论完善实验方案（生生交流） 师：课本写好了三步操作，现在请各个小组用2分钟讨论：做这个实验有哪些安全要点？怎么做实验现象最明显？小组长汇总小组想法。 （各小组四人讨论，教师巡视倾听，重点引导防火细节） 小组1汇报：蜡烛不能直接碰到塑料袋，不然塑料会被烧破，要用纸筒隔开火焰。 小组2汇报：纸筒底部有凹槽，方便空气进去，塑料袋要完全撑开倒扣，不能皱巴巴。 小组3汇报：加热时间不能太短，等塑料袋鼓鼓的再松手；不能凑太近看，防止烫到脸。 小组4补充：实验结束一定要吹灭蜡烛，桌上备湿抹布，万一烧到可以及时处理。 师：大家考虑得非常周全。老师整合全班想法，定下统一实验规则：①蜡烛放在防火垫，用纸筒隔离火焰与塑料袋；②塑料袋完全撑开，平整扣在纸筒上方；③静静加热至袋子鼓起再松手；④全程手不触碰火焰，结束立刻熄烛。 2. 分组动手实验，全员观察记录 师：各组按照讨论好的方案操作，安全员紧盯火焰安全，记录员写下塑料袋的变化。开始实验。 （学生分组实验，教师巡回指导：纠正塑料袋贴火焰的危险操作，提醒缓慢加热，帮助操作不熟练的小组） 师：请全部熄灭蜡烛，坐端正。哪个小组完整描述你们看到的全过程？ 生：点燃蜡烛加热，塑料袋慢慢鼓起来，里面热热的；松开手，塑料袋向上飞，飞一小段慢慢落下来。 3. 集体分析现象，填写课本猜想 师：塑料袋被蜡烛加热，袋子里的空气变成了热空气。大家现在说一说，热气球上升可能是什么原因？ 生齐答：袋子里的空气被加热变轻了。 师：我们填写课本横线：我认为，“热气球”上升可能是袋内空气受热变轻引起的。 师：现在只是猜想，科学需要数据证明。接下来我们用电子秤精准称重，对比冷热空气到底谁更轻。 环节三：探究活动二 称重对比：同体积热空气、冷空气质量（10分钟） 1. 小组研讨实验方案，明确控制变量 师：课本60页这个称重实验，要保证公平，必须是一样多的空气。请小组讨论，哪些条件必须保持一模一样？ 生小组讨论2分钟后汇报： 生1：两个时刻用同一个集气瓶，瓶子大小不变，保证空气体积完全相同。 生2：瓶口全程朝下，不能瓶口朝上，防止空气跑走。 生3：称重时摆放位置一致，电子秤提前归零。 生4：加热时间固定1分钟，不能有的加热久、有的时间短。 师总结：本次实验唯一变量只有空气冷热，瓶子大小、摆放方式、加热时长全部一致，保证对比公平。 2. 分步实验操作，记录两组数据 师：操作员按课本两步操作：第一步，空集气瓶瓶口朝下，称量瓶子+冷空气总质量；第二步，蜡烛瓶口朝下加热瓶内空气1分钟，立刻再次称量。记录员把两次数字写在表格。 （学生分组称量，教师指导电子秤归零，提醒加热后快速称量，避免空气冷却影响结果） 全班汇总数据：绝大多数小组加热后的总质量小于冷空气总质量。 3. 分析数据得出实验结论，类比理解浮沉 师：同样大小的瓶子，装热空气整体更轻，说明什么？ 生：相同体积，热空气质量比冷空气小，热空气更轻。 师板书实验结论：同体积的热空气比冷空气轻。 师：课本用蜂蜜、水、油分层帮我们类比。重的蜂蜜沉在最底下，轻的油浮在水上。同理，更轻的热空气会向上浮，较重的冷空气向下沉。这就是热气球能向上飞的根本原因。 环节四：探究活动三 冷热瓶烟雾实验，摸清空气流动方向（12分钟） 1. 研读步骤，小组规划操作细节 师：我们已经知道冷热空气轻重不同，那它们怎么流动？课本61、62页用烟雾把看不见的空气变看得见。小组讨论操作顺序，思考两次摆放（热瓶在上、冷瓶在上）分别会出现什么烟的走向。 小组交流后代表发言： 生1：玻璃瓶一个泡热水、一个泡冷水，让两瓶空气冷热分明。 生2：热瓶装满烟再盖玻璃片，对接瓶子时不能晃动，防止烟提前跑掉。 生3：第一次热瓶放上面，第二次热瓶放下面，两次做对比。 2. 分层开展实验，观察烟雾流动 第一轮：热瓶倒扣在冷瓶上方，抽掉玻璃片。 生观察汇报：烟雾基本不动，热瓶的烟停留在上方。 第二轮：冷热瓶子上下调换，热瓶在下、冷瓶在上，抽掉玻璃片。 生汇报：白烟快速向上流进冷瓶，冷空气向下流进热瓶，两瓶很快充满烟雾。 3. 标注箭头，总结流动规律，解释升降 师：大家用红色箭头画热空气向上，蓝色箭头画冷空气向下。全班统一实验结论：热空气向上流动，冷空气向下流动。 师提问：现在谁完整说一说热气球怎么上升？ 生：热气球里的空气被火加热变成热空气，同体积热空气更轻，向上流动，带着气球飞向高空。 师追问：那热气球想要安全降落，该怎么做？ 小组讨论2分钟后汇报：把火调小甚至关火，气球内空气慢慢变冷，变成较重的冷空气，冷空气向下沉，热气球整体变重，缓缓下降落地。 教师结合课本空气微粒示意图讲解：空气受热，微粒间距变大，体积膨胀；遇冷微粒聚拢，间距变小。空气总量没变，体积变化造成冷热空气轻重差别。 环节五：课堂整体梳理，全科总结（3分钟） 师：我们整体梳理本节课全部知识点。谁来分三层总结？ 生1：同体积热空气比冷空气轻；热空气往上走，冷空气往下走。 生2：加热让热气球升空，停止加热空气变冷，热气球下降。 生3：做加热实验一定要注意用火安全，远离明火。 师完整总结：本节课我们通过塑料袋热气球、称重、烟雾流动三个实验，证实冷热空气有轻重差异和固定流动方向；热空气上浮带动热气球升空，降温后冷空气下沉实现降落，生活里的孔明灯、蒸包子热气向上都能用这个知识解释。 八、板书设计 15 热气球 1. 核心规律 同体积：热空气 轻 → 向上流动 冷空气 重 → 向下流动 2. 升降原理 点火加热→热空气上浮→热气球上升 关火降温→冷空气下沉→热气球下降 3. 微观：受热微粒间距变大；遇冷间距变小 4. 安全：远离明火，及时灭烛 九、教学反思 本课依托教材三组分层实验落地探究，遵循“直观体验—定量数据—可视化流动”的路径，适配三年级具象思维。课堂给足小组讨论时间，学生自主完善实验方案，全程落实变量控制、类比推理等科学方法，成功打破“热气变多”的错误认知，多数学生可以独立解释热气球升降原理，微粒示意图有效降低微观知识难度。同时全程紧抓用火安全教育，每一次实验都明确防火细则，落实态度责任素养。 课堂仍存在两处不足：部分动手慢的小组烟雾实验耗时过长，压缩了原理分享时间；少数学生依旧混淆“空气质量变少”和“体积膨胀”。后续改进可提前课前备好冷热玻璃瓶，节省课上浸泡时间；增加简易画图作业，让学生用圆圈画出冷热空气微粒区别，强化认知。课后布置观察任务，让学生回家观察热水热气、冰箱冷气流动，把课堂知识延伸生活，持续巩固科学应用能力。 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $