3.6《运动和能量》 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“运动的物体具有能量且能量大小与速度有关”核心知识点，通过“子弹击穿玻璃”视频与静止子弹对比导入，前承本单元对机械运动的认识，后为工程课铺垫，帮助学生建立“运动—效果—能量”逻辑链。 特色在于前测精准锚定认知起点，以小球撞木块距离量化能量建模，班级汇总表磁贴实现数据可视化，结合课间冲跑等生活场景迁移。通过科学思维（模型建构、推理论证）和探究实践（公平实验设计），助学生具象理解抽象概念，培养证据意识与安全责任，为教师提供可操作的实验与评价方案。

《运动与能量》实验教学设计 一、基本教学信息 课题名称 运动和能量 授课年级 三年级上册 课时安排 1课时 实验类型 模拟实验 实验器材及耗材 教师材料：多媒体课件、板贴（核心关系链、能量相关）、“比较能量”班级汇总表、黄/橙/红三色磁贴、小型展示台（投影）、坡度装置实物、“子弹击穿玻璃”视频、“课间冲跑”视频。 学生分组材料（每组）：可调节坡度的轨道装置（坡1/坡2/坡3）、大小与重量一致的小球若干、木块、带A/B/C分区的格子刻度条、“发现能量”小组材料、“比较能量”学习任务单、“生活中的能量”研讨任务单、教师发现册；拓展环节“能量加油包”（直轨道、弯轨道、坡度装置等）。 二、教学分析 教材分析 课标：本课对应的课程标准为“4.1 能的形式、转移与转化 ”，同时对应“物质与能量 ”这一跨学科概念，因此，主要开展的是对动能的初步探究。 单元结构：本课是2022教科版小学科学三年级上册《物体的运动》单元第6课内容，前5课认识并探索了多个物体的机械运动，结合前面内容初步建立“力是改变物体运动状态的原因 ”、“运动的物体具有能量 ”的认识，为后两节工程课打基础。 本课教材内容：本课内容分为四个板块。 聚焦板块通过足球顶网现象引入 “能量 ”； 探索板块通过 “小球撞手掌 ”、“小球撞木块 ” 两次活动，让学生感知能量及能量与速度的关系； 研讨板块强化证据意识； 拓展板块丰富能量认知。 教材的设计主要是想让抽象的能量具象化，因此，笔者设计思路如下： 通过“发现证据-定量建模-迁移思辨 ”的进阶式任务，引导学生将“能量 ”这一抽象概念，具象化为“运动物体改变他物的本领 ”。依托“研讨金字塔 ”思维模型，利用可视化数据制造认知冲突，并最终将科学原理锚定于学生最真实的生活与行为场景，实现科学观念、探究能力与社会责任的协同发展。 学情分析 认知结构：三年级学生在生活中对能量已经有了一定的感性认识，已经在使用“能量 ”这个词。 知识经验：通过本单元的学习，学生已经观察到物体的运动需要有力的作用。 以下是前测中，34名学生关于能量的想法： 前测结果：学生已经知道一些物体具有能量，并有过观察到物体有机械能、化学能等能量类型的经验，但是他们的认识和经验并不系统。20人提到动能，但只有3人提到能让其他物体动，说明学生存在潜在的学习困难——将“能量 ”概念与“运动 ”及“产生的效果 ”建立稳固联系。同时，能量大小举例中，学生的例子很少与生活相关，因此，学生也缺乏将能量概念迁移至复杂真实的生活情境，并指导自身行为的意识。 基于以上的学情，我将以学生的认知水平为起点，重点对机械能中的“动能 ”概念进行初步建构：聚焦的素材从运动的足球改成了飞行的子弹，并对探索活动进行了建模处理，让学生对“能量 ”的抽象认识具象化，击破重难点。 三、教学目标 科学观念 认识到运动的物体具有能量，能量有大有小。 科学思维 经历“提出主张→寻找证据→建模分析→迁移应用 ”的科学论证过程后，能根据观察到的现象，判断运动的物体是否具有能量。通过比较，发现运动物体具有的能量大小不同。 探究实践 能基于证据解释现象，发现运动小球具有能量的证据。能设计并执行公平的对比实验，收集、处理并可视化数据。能通过观察木块被撞击距离的变化，推断小球具有的能量大小。理解在相同条件下，物体的运动速度越大，其具有的能量越大。 态度责任 初步建立证据意识，对运动和能量产生兴趣。树立“能量是双刃剑 ”的辩证意识，能初步在生活场景中识别能量风险，并指导自身安全行为。 四、教学重难点 教学重点 通过实验探究，知道运动的物体具有能量，速度越大能量越大。 教学难点 通过设计公平的对比实验，理解“速度 ”这一抽象变量如何影响能量大小，并能用证据进行解释。 五、实验教学过程 教学环节 教师活动 学生活动 设计意图 情境导入、提出问题 播放“子弹击穿玻璃”视频，提问“视频中的子弹为什么能击碎玻璃？”；出示静止在玻璃上的子弹图片追问“若子弹静止在玻璃上，玻璃还会被击碎吗？”；总结：科学上把物体这种“能让其他物体发生变化”的本领，叫做具有能量。 带着问题观看视频并思考，发言猜测原因（有能量/锋利/速度快等）；对比“运动”与“静止”两种情况，讨论得出“让玻璃被击碎的能量来自子弹的运动”。 以真实、震撼的情境唤醒前认知，将抽象的“能量”具象为“让其他物体变化/运动的本领”，初步建立“运动—能量”的联系，激发探究兴趣。 猜想假设 发布“发现能量”挑战——提供轨道和木块，请学生让小球运动起来并找到它具备能量的证据，分别制造“大能量”和“小能量”比较证据差异（强调不可用砸等不安全形式）；展示后追问“小球拥有大、小能量时，你还观察到什么不同？”，引导提出“速度不同”的猜想；过渡“你能设计实验证明这个猜测吗？” 用轨道、木块自由探索约2分钟，尝试吹、推、抬高或降低轨道等让小球运动并撞击木块；2组上台展示方法与效果；全班研讨得出“运动的物体有能量”，并猜想能量大小可能与速度、高度、力等有关。 在开放探究中亲历“运动物体具有能量”，并从证据差异中自发提出“速度影响能量”的假设，为后续公平对比实验埋下伏笔。 实验方案设计 出示坡度装置图片与实物，引导讨论“这套装置能验证能量大小与速度的关系吗？”；引导数据显化设计（用小球撞木块、看木块被撞多远、底下放刻度条）；引导公平性设计（小球大小重量一致、木块位置一致、坡度是需改变的条件）；出示任务单讲解流程（准备→记录→讨论），演示用黄/橙/红磁贴将三组数据贴到班级汇总表。 观察材料，提出“让坡度不一致以改变小球速度”的方案；讨论需保持一致的条件（小球、木块位置）；明确“刻度条读数+磁贴汇总”的记录方法；组内规划实验步骤与分工。 将“速度影响能量”的猜想转化为可操作的公平对比实验，通过数据显化与全班汇总的设计，渗透控制变量思想与证据意识。 实验操作与观察记录 巡视指导，使用“教师发现册”关注各组操作（小球释放一致性、刻度读取准确性、数据记录规范）；组织材料整理与汇报准备。 分组操作——在三个不同坡度下释放同一小球撞击木块，读取木块被撞距离并记录在任务单；用磁贴将三个数据点贴到黑板班级汇总表；整理材料，组内研讨并填写结论。 在规范操作中收集可视化数据，经历“收集—处理—呈现”完整探究过程，为归纳规律提供实证基础。 数据分析与归纳结论 请一组上台投影展示汇报，与全班数据比对；追问“能量大小与什么有关？结论是什么？”，板贴核心关系链“坡度越大→速度越快→木块越远→能量越大”；抛出认知冲突“最大坡度时木块为何到不了C区？”，引导讨论如何增大能量；总结增大坡度、加高或换重球可增大能量。 一组汇报并与全班数据比对，初步得出结论；观察班级汇总表发现“减小坡度可到A区、最大坡度仍在B/C之间到不了C区”；讨论增大能量的方法（增大坡度、加高、给推力、换重球）。 从个体数据上升到集体共识，用“C区空白”制造认知冲突，深化“速度—能量”关系并引出变量进阶，强化基于证据推理的科学思维。 拓展应用、课堂小结 提供“高空抛物”“楼梯拐角”两个体验区及研讨单；播放“课间冲跑”视频，追问“把拐角换成楼道拐角，你该怎样控制能量？”；出示高空抛物案例、校门口地面特殊设计、台风/风力发电、洪水/水利发电图片；布置作业（基础作业本第六课＋素养作业C区挑战）。 分组完成两体验区操作并记录发现；汇报补充；联系生活案例回答（慢行、躲避高处坠物）；对比思考“控制能量大小归根结底是控制速度”；明确课后C区挑战任务。 将规律迁移到真实安全场景，落实“能量是双刃剑”的辩证意识与社会责任；以C区挑战延续探究，衔接下一课。 六、实验安全与风险预案 器材安全：实验小球选用轻质塑料或海绵球，禁用玻璃弹珠；明确“不可以用砸等不安全形式”让小球运动；轨道、坡度装置摆放平稳，防止倾倒。 操作安全：小球释放时手指避开木块回弹方向，防止夹手；禁止向人或窗户抛射小球；分组活动教师全程巡视，发现危险动作及时制止。 材料管理：磁贴、小零件等防误吞（三年级），课后统一清点回收；格子刻度条轻拿轻放。 应急：若小球弹入眼睛，立即用清水冲洗并报告教师；器材损坏及时更换，不强行使用。 七、教学评价设计 评价维度对应科学观念、科学思维、探究实践、态度责任四维目标。 过程性评价：教师用“教师发现册”巡视记录各组操作规范与参与情况；依据“比较能量”任务单中实验设计与数据记录的完整度评价探究实践；依据班级汇总表磁贴参与度评价合作与证据意识。 形成性评价：以“C区挑战”素养任务单检验学生能否设计轨道让木块抵达C区，考查“坡度→速度→能量”关系的理解与迁移（该任务同时是下一课的前置铺垫）。 总结性评价：基础作业“作业本第六课”达标情况；结合前测（34名学生）进行前后测对比，评估“运动—效果—能量”逻辑链的建立程度。 简易量规（探究实践）：①达成——能独立设计公平对比实验、数据准确并得出正确结论；②基本达成——在引导下完成实验、数据基本完整；③待改进——实验设计不合理或数据缺失，需个别辅导。 八、教学反思 一、以前测锚定教学起点 前测数据精准捕捉学生认知痛点：34名学生中20人能关联“运动”与能量，但仅3人能建立“运动-效果-能量”的逻辑链，且能量举例多脱离生活。基于此，教学进行针对性设计：聚焦素材从教材“足球顶网”替换为学生熟悉的“子弹击穿玻璃”，快速唤醒认知共鸣；探索环节设计“制造大/小能量并找证据”的任务，贴合学生“具象思维为主”的特点；作业采用“基础+素养”分层模式，满足不同能力学生需求，实现“以学定教、因材施教”。 二、以建模思维具象化抽象概念 能量是抽象的概念，通过建模设计可让能量具象化。通过构建“原型-模型-生活”完整链条：以“子弹击穿玻璃”为原型，建立能量初步认知；将能量具象为“小球模型”，通过撞木块距离量化能量大小；从“小球模型”发散出高空花盆、拐角学生等生活模型，让抽象概念可感、可探，培养模型建构与迁移能力。 三、以全班展示强化集体共识与证据意识 创新数据呈现方式为全班展示，各组用磁贴将数据贴在班级汇总表上，集体数据趋势直观呈现“坡度-速度-能量”规律，让学生从个体结论上升到集体共识。“C区空白”的认知冲突，自然引出后续探究，强化“基于证据推理”的科学思维。 四、以创新教具实现知识迁移与素养落地 创新设计探索环节的格子纸分区挑战，为学生注入探究内驱力；拓展环节的创新教具“拐角能量装置”“高处能量装置”，场景化模拟校园拐角冲跑、高空抛物等真实场景，搭配研讨单引导学生在实操中感知能量风险；素养作业的“能量加油包”（直轨道、弯轨道、坡度装置等），让学生在课后自主设计轨道，延续“增大小球能量”的探究。 | 1 学科网（北京）股份有限公司 $