1.7 风的成因（教学设计）科学教科版四年级上册

《风的成因》教学设计 一、教材和学情分析 本课选自教科版小学科学四年级上册，属于“地球与宇宙科学”领域。教材从“大自然中的风是怎样形成的”这一核心问题出发，设置了两个探索活动：探索1引导学生了解大气环境特点——地面附近大气温度随高度增加而降低，靠近地面的空气因地面状况不同而有温度差异，并提供风的形成示意图帮助学生建立初步认知；探索2引导学生通过模拟实验观察风的形成过程——用竖立的塑料筒代表地表以上大气，用蜡烛模拟地面附近温度高的区域，用蚊香的烟判断有无风形成，并引导学生用图画和文字记录风的形成过程和路线。教材还设计了研讨环节和拓展环节，前者引导学生将模拟实验结果与自然界风的形成建立联系，后者通过海陆风情境引导学生运用所学知识解释新的自然现象。 四年级学生在日常生活中积累了丰富的关于风的感性经验，知道风能使树叶摇动、旗帜飘扬，知道风是空气的流动。但这些认识停留在表面现象层面，对于“风是怎样形成的”这一本质问题缺乏深入理解。在前期学习中，学生已经初步认识到空气是一种物质，具有质量和流动性，这为本课理解风的形成奠定了知识基础。然而，学生对大气温度差异导致空气流动这一因果关系缺乏认知，需要通过模拟实验和思维引导来帮助他们建立完整的概念链条。四年级学生的思维以具体形象思维为主，正处于向抽象逻辑思维过渡的关键期。因此教学中需要借助模拟实验将抽象的大气现象可视化，同时通过层层递进的思维引导，帮助学生从具体现象走向概念理解。 二、教学目标 1. 科学观念：通过模拟实验和观察分析，认识大自然中风的形成与大气温度差异有关，理解“热空气上升、冷空气补充”是风形成的基本机制，初步建立“温度差异—空气流动—风”的科学概念。 2. 科学思维：能根据模拟实验现象，运用比较、分析、推理等方法，从实验现象逐步推导出自然界风的形成原因，发展模型思维能力和因果推理能力。 3. 探究实践：能使用塑料筒、蜡烛、蚊香等材料设计并完成风的成因模拟实验，能用图画和文字记录实验现象，并能将模拟实验中的要素与自然界实际建立对应关系。 4. 态度责任：对自然界中风的成因保持探究兴趣，在实验中养成仔细观察、基于证据推理的科学态度，愿意与同伴合作交流。 三、教学重难点 教学重点：通过模拟实验观察风的形成过程，理解风的形成与空气温度差异的关系。 教学难点：引导学生从模拟实验现象推理自然界风的形成机制，建立“温度差异→空气流动→风”的因果推理链条，实现从模拟实验到自然现象的思维跨越。 四、教学准备 教师演示材料：蜡烛、蚊香、火柴、塑料筒、多媒体课件（含风的视频资料、大气环境示意图、风的形成动画）。 学生分组实验材料（每组一份）：竖立的塑料筒1个、蜡烛1支、蚊香1盘、火柴、记录单（含风的形成记录表和概念梳理表）。 五、教学过程 本课安排1课时完成教学。教学过程按照“问题驱动—探究实践—思维建构—迁移应用”的思路展开，以“海边度假”生活情境贯穿始终，共设聚焦、探索、研讨、拓展四个教学环节。 （一）聚焦环节——“海边度假”情境导入（约8分钟） 【教学情境】小明和家人来到海边度假，白天在沙滩上玩耍时，小明发现一个有趣的现象：海风总是从大海的方向向沙滩上吹来，凉凉的、柔柔的，特别舒服。到了晚上，小明又在海边散步，却发现风的方向变了——从沙滩向大海的方向吹去。小明很好奇：为什么白天和晚上的风向会不一样呢？ 【环节目标】了解学生对风成因的初始认识，诊断前概念，激发探究欲望。 1.教师播放一段展现自然界风的视频——风吹动树叶摇曳、旗帜飘扬、水面泛起波纹。引导学生认真观察，提出问题：大自然中的风是从哪里来的？它是怎样形成的？ 2.预设学生能结合生活经验提出自己的看法：有的学生可能认为“风就是空气在动”，有的可能认为“风是从天上吹来的”，还有的可能认为“风是云带来的”。教师不急于评价，而是追问：为什么空气会流动起来？是什么力量让空气动起来了？引发学生的认知冲突。 3.教师组织学生在学习单上画出自己认为的“风的形成过程”。预设学生能画出太阳、云、箭头等元素，但大多缺乏对温度差异与空气流动之间关系的认识。教师收集典型作品留作课后对照，以此诊断学生的前概念水平。 【设计意图】以海边度假的真实情境激发学生的探究兴趣，让学生感受“问题跟我有关”的学习乐趣，同时通过画图和讨论诊断学生的前概念，为后续教学提供针对性指导的依据。关注学生的原始认识，重视前概念的诊断与转化，是促进概念转变的前提。 （二）探索环节——模拟风的形成实验（约12分钟） 【环节目标】通过模拟实验观察风的形成过程，记录实验现象，为后续概念建构积累感性经验。 1.教师出示实验材料——塑料筒、蜡烛、蚊香，介绍实验装置的设计思路：竖立的塑料筒内的空气代表地表以上的大气层，蜡烛模拟地面附近被太阳加热的温度较高区域，蚊香产生的烟用来判断空气是否流动以及流动方向。 2.教师引导学生先预测再实验：如果点燃塑料筒内的蜡烛，筒内的空气会发生什么变化？蚊香的烟会怎样运动？预设学生能提出“烟可能会往上飘”“烟可能会被吸进筒里”等不同猜测。教师追问：为什么你觉得烟会被吸进去？引导学生基于已有经验做出有根据的预测。 3.教师组织分组实验：点燃蜡烛放入塑料筒内，将点燃的蚊香靠近筒底部。引导学生仔细观察烟的运动方向，特别关注烟在筒口和筒底部的流动情况。提醒学生注意实验安全，仔细观察并记录。 4.预设学生能观察到：蚊香的烟在筒底部被吸入筒内，烟在筒内上升后从筒口飘出。教师引导学生用图画和文字在记录单上记录风的形成过程和空气流动路线。 【设计意图】先预测再实验的设计培养了学生的假设意识，使观察更有目的性和针对性。用烟的流动将不可见的空气运动可视化，降低了理解难度，为后续的思维建构提供了充分的实证基础。 （三）研讨环节——对比分析建构概念（约12分钟） 【环节目标】引导学生从实验现象推理风的形成机制，建立“温度差异→空气流动→风”的概念链条，实现从模拟实验到自然现象的思维跨越。 1.教师组织各小组汇报实验发现，引导学生用“我观察到……”“这说明……”的句式描述实验现象。预设学生能发现烟从筒底被吸入、从筒口飘出这一现象。教师追问：蜡烛点燃后对筒内空气产生了什么影响？为什么烟会从筒口出来而不是从筒底散开？ 2.教师引导学生讨论后逐步推理：蜡烛加热了筒内的空气→被加热的空气变轻上升→热空气从筒口出去→外面的冷空气从筒底补充进来→空气这样流动就形成了风。预设学生通过讨论后能认识到“是温度让空气动起来的”这一关键发现。教师及时引导学生关注证据：我们的证据是什么？烟的运动方向说明了什么？ 3.教师出示大气环境示意图，介绍真实大气环境的特点：地面附近的空气温度会随着高度增加而降低；靠近地面的空气因为受到地面状况的影响，不同地方的温度会有差异——比如被太阳晒到的地面温度高，阴凉处温度低。引导学生将模拟实验中的要素与自然界进行对应分析。 4.教师组织学生小组讨论：模拟实验中的塑料筒、蜡烛、烟的运动分别对应自然界中的什么？预设学生能建立起如下对应关系——塑料筒对应大气层、蜡烛对应被太阳加热的地面、筒内热空气上升对应自然界中地面上方的热空气上升、外面冷空气进入筒底对应周围较冷空气流过来补充。 5.教师引导学生在讨论基础上归纳总结出核心结论：太阳的热量使地面受热不均匀，导致靠近地面的空气出现温度差异。温度较高的地方，空气受热后会上升；周围的冷空气就会流过来补充。空气这样不停地流动，就形成了我们感受到的风。教师用板书将这一概念链条清晰呈现。 6.教师让学生对照实验前画的前概念图，看看现在的认识和之前有什么不同。预设学生能意识到：原来以为风只是“空气吹来”，现在认识到风的背后有“温度差异”这个重要原因。教师引导学生将自己的前概念修正为科学概念。 【设计意图】此环节是本课思维建构的核心。通过“现象分析→因果推理→对应自然→总结提升→修正前概念”五个层层递进的步骤，帮助学生从模拟实验现象逐步建构起“风的成因”的科学概念。通过模拟实验与自然界现象的对应分析，发展了学生的模型思维能力和推理能力。同时，重视证据意识和论证能力的培养，让学生学会基于实验证据进行科学推理。 （四）拓展环节——迁移应用与课堂总结（约8分钟） 【环节目标】运用所学概念解释新的自然现象和生活问题，深化概念理解，梳理探究过程，延伸课外探究兴趣。 1.教师提出问题：停电了，怎样制造风？引导学生思考生活中的解决方案。预设学生能提出用手扇、用书扇、打开门窗让空气对流等方法。教师追问：这些方法有什么共同点？引导学生认识到这些方法的本质都是制造了温度差异或压力差，使空气流动起来。 2.教师出示海岸边白天的大气温度和风向示意图，提出问题：观察这幅图，白天的海岸边，风是从海面吹向陆地还是从陆地吹向海面？引导学生仔细观察示意图中陆地和海面的温度标注。 【情境延续】此时回扣课前小明的疑问：“现在我们就来帮小明解开海边度假时遇到的谜团！”学生带着帮助小明解答的使命感，运用所学概念解释海风形成的原因，实现情境线索的闭合。 3.预设学生观察示意图后能发现：白天陆地温度高于海面温度。教师追问：为什么陆地温度比海面高？引导学生认识到陆地吸热快、海面吸热慢的特点。然后让学生小组讨论，尝试用学到的知识解释海风形成的原因。 4.教师组织小组代表汇报推理过程。预设学生能运用所学进行推理：白天太阳照射→陆地升温快，温度比海面高→陆地上方的空气受热上升→海面上方较冷的空气流过来补充→形成了从海面吹向陆地的海风。教师对学生的推理给予肯定，并引导其他学生进行补充和完善。 5.教师进一步追问：到了夜晚，风向会不会改变？引导学生运用已学知识进行推理。预设学生能推理出：夜晚陆地散热快，海面散热慢，海面温度高于陆地温度，因此风向与白天相反，形成从陆地吹向海面的陆风。 6.教师请学生用一句话总结今天最大的收获：可以总结关于风的成因的知识，也可以说说在探究过程中的体会和感想。预设学生能从知识层面说出“风的形成和温度有关”“热空气上升冷空气补充形成风”，也能从方法层面说出“做实验可以帮我们理解自然现象”“要根据证据来推理”等体会。 7.教师引导学生共同梳理本课的探究路径：提出问题（大自然的风怎样形成）→进行模拟实验（观察烟的运动方向）→发现现象（烟被吸入、从筒口飘出）→推理原因（温度差异导致空气流动）→得出结论（空气受热不均→流动→形成风）。让学生体会：科学探究是层层递进的，需要基于证据一步步推理。 8.教师布置课后延伸任务：观察并记录家里空调或暖气工作时房间里的空气流动情况，尝试用今天学到的知识解释这个现象。 【设计意图】将课堂所学概念迁移到海陆风这一新的自然现象中，检验和深化学生的概念理解。从解释“停电制造风”的生活问题到解释海陆风的自然现象，体现了从生活到自然、从简单到复杂的层层递进。通过反思性总结帮助学生梳理知识体系和探究方法，延伸观察任务将课堂学习延伸到课外，培养学生用科学知识解释生活现象的习惯。 六、教学评价 本课采用过程性评价与终结性评价相结合的方式，从科学观念、证据意识、探究能力、思维能力和迁移应用五个维度对学生的学习进行全面评价。评价方式包括课堂问答、实验记录单、小组讨论汇报和课后作业等。 （一）作业设计 层级 任务内容 评价要点 基础达标 用图画和文字描述风的形成过程。要求包含太阳、地面、热空气上升、冷空气补充等要素，用箭头标注空气流动方向。 能正确画出空气流动方向，包含关键要素 能力提高 根据海岸边白天大气温度和风向示意图，用自己的话解释海风形成的原因。要求说清楚温度差异与空气流动之间的因果关系。 能运用所学概念进行因果推理 拓展探究 夜晚海岸边的风向与白天有什么不同？请运用今天学到的知识进行推理，写出你的推理过程。 能独立运用概念进行迁移推理 （二）学习评价 评价维度 评价内容 评价方式 科学观念 能说出风的形成与温度差异的关系，能描述“热空气上升、冷空气补充”的过程 课堂问答、记录单 证据意识 能根据模拟实验中的烟的运动方向等具体证据进行推理，做到言之有据 实验汇报、讨论表现 探究能力 能正确完成模拟实验操作，能用图画和文字记录实验现象，记录内容完整、方向正确 实验记录单、操作观察 思维能力 能将模拟实验现象与自然界风的形成建立对应关系，推理过程清晰合理 讨论汇报、前概念修正 迁移应用 能运用所学概念解释海陆风等新现象，推理过程完整、逻辑通顺 拓展练习、课后作业 （附）板书设计 风的成因 一、大气环境特点 温度随高度增加而降低；地面不同区域温度有差异 二、风的形成（概念链条） 太阳加热 → 地面受热不均 → 空气温度差异 → 热空气上升 → 冷空气补充 → 空气流动 → 风 三、模拟实验 ↔ 自然现象 蜡烛 ↔ 被太阳加热的地面　塑料筒 ↔ 大气层　烟的运动 ↔ 空气流动 学科网（北京）股份有限公司 $