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【课例研享】借可视化之翼,展深探究之翔 ——观优课《我们来做... [复制链接]

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银光图片
2025年1月10日,借上虞区品质研修的平台,以《借可视化之翼,展深探究之翔》为题,分享了全国基础教育精品课——赖艳清老师的《我们来做“热气球”》的学习体会,探讨了可视化、进阶活动助力深探究的有效策略。赖教师使用温变颜料让学生直观看到空气温度变化,还通过绘画、书写等记录实验现象,让实验现象和数据记录可视化。创设进阶活动,让学生完整经历探究环节,深入挖掘飞行原理中的更多因素,培养了深入思考和探索科学本质的能力,科学思维在“深探究”中生长。
本主题由 管理员 一剑飘香 于 2025/1/26 22:22:21 执行 设置精华/取消 操作
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一、课标解读

首先是课标解读,利用课标对“可视化”“深探究”“进阶”进行解读。


(一)可视化课标在教学建议和学习活动设计等方面体现了“可视化”理念。

1.实验现象可视化:如在教学方法上强调利用实物、模型、标本、图片、视频等多种直观手段辅助教学,像在讲解细胞结构、地球内部结构等内容时,通过展示模型、图片、动画等,将不可见的结构或复杂的过程变得可视化。

2.数据记录可视化:在实验教学中,要求学生观察实验现象并记录实验数据,通过表格、图表等将数据可视化,以更好地分析实验结果。

(二)深探究课标在课程理念上提出“加强探究实践”,强调探究式学习是重要方式。

1. 探究过程完整:作出假设、设计实验、实施实验、收集证据、分析处理、得出结论。

2. 探究内容深化:透过表面现象分析背后的规律,是课程标准对探究内容深度的要求,培养学生深入思考和探索科学本质的能力。

探究内容深化可以通过设计进阶活动来达成。

(三)进阶活动:课标在课程理念上提出“科学安排进阶”,设置进阶活动为发展学生的科学思维搭建支架。

1. 知识技能进阶例如从观察和描述到实验设计操作,在知识和技能上呈现进阶性。

2. 思维进阶:从对热气球现象的直观感知思维,到通过实验探究理解热空气与“热气球”飞行关系的逻辑思维,再到对多个因素综合分析以及对实验进行优化改进的批判性思维和创造性思维,在进阶活动的创设下,学生的思维能力能够不断进阶发展,满足课程标准中对学生科学思维培养的进阶性目标,使学生在已有基础上提升科学思维水平,更好地理解科学本质和探索科学世界。

最后编辑专属 最后编辑于 2025-01-26 21:32:13
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通过创设进阶活动达成深探究,是常用的教学策略。进阶活动与深探究是最好的搭档,二者存在三方面的关系。

(一)目标层次递进关系

1.进阶是基础架构:课程标准中的“进阶”为学生的学习搭建了一个逐步上升的阶梯这种进阶安排为“深探究”提供了一个循序渐进的路径。

2.深探究是进阶中的深化阶段:“深探究”是在进阶过程中的更高层次要求。当学生在进阶学习的过程中积累了一定的知识和技能后,就有了进行深度探究的基础。比如在探究植物的生长过程中,学生已经了解了植物有不同的部分(根、茎、叶等),这是一个基础阶段的认知;随着进阶,开始探究植物各部分的功能,如根吸收水分和养分,叶进行光合作用等;而“深探究”则体现在从表面现象深入背后的科学原理

(二)探究能力培养关系

1.进阶体现探究能力的阶段性发展培养观察和简单描述的能力,进阶到能够设计简单的对比实验,到能够独立设计复杂的实验,收集和分析多组数据来解决科学问题进阶活动对培养学生的探究能力可视化

2.深探究是探究能力提升的关键环节:“深探究”推动学生在进阶过程中跨越探究能力的瓶颈。它要求学生在已有的探究能力基础上,深入思考实验现象背后的原理,提出更有深度的问题,运用更复杂的方法进行探究。这样的探究恰好会激发学生的思维生长点。

(三)科学思维培养关系

1.进阶引导科学思维的逐步形成:在课程标准的进阶要求中,学生的科学思维是逐步培养的。直观形象思维发展逻辑思维抽象思维和批判性思维的培养,能够对科学现象和理论进行质疑和深入思考。

2.深探究促进科学思维的深度拓展:“深探究”为学生的科学思维提供了深度拓展的空间。当学生进行深度探究时,需要运用多种科学思维方法。例如,在探究生态系统的平衡时,学生在进阶学习的基础上,不仅要运用逻辑思维分析生态系统中生物和非生物因素之间的相互关系,还要运用批判性思维思考人类活动对生态系统平衡的影响,以及如何通过科学方法来维护生态系统的平衡。这种深度探究促使学生的科学思维从简单的认知和推理向更复杂、更深入的方向发展,与课程标准中对科学思维培养的进阶目标相互配合,共同提升学生的科学素养。

最后编辑专属 最后编辑于 2025-01-26 21:34:28
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在达成深探究目的的进阶活动中,可视化也不失为一种有效的进阶手段。

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二、教学目标

(一)核心素养目标

1.科学观念目标:

(1)学生通过放飞“热气球”活动,了解空气受热后温度升高,体积膨胀上升。

(2)学生通过放飞“热气球”活动,了解热气球能升空是由于里面的空气受热膨胀变轻,从而带动了热气球升空,空气冷却后热气球又会降下来。

2.科学思维目标:

(1)以“热气球能升空是由于里面的空气受热膨胀变轻”为证据,说明热气球原理。

(2)发展思维的深刻性、灵活性、批判性和独创性等品质。

3.探究实践目标:

(1)在放飞“热气球”的活动中,能描述热气球上升和下降的现象,并对类似的现象进行解释。

(2)在放飞“热气球”的活动中,能运用绘画、书写等形式进行设计和记录实验现象。

4.态度责任目标:

(1)学生通过放飞“热气球”活动,知道在一定条件下,科学实验是可重复的。

(2)在放飞“热气球”的活动中,能针对活动中遇到的困难或问题提出自己的解决方案。

(3)学生通过拓展活动,了解孔明灯的飞行原理以及危害性。

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(二)教学重难点

1.教学重点:尝试让“热气球”升空并在此过程中了解“热空气”的上升原理。

2.教学难点:用概括性的语言有逻辑地解释“热气球”升空及降落的现象。

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解读深刻且条理清晰。
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三、教学过程

(一)聚焦:引入主题

教师播放一段热气球的视频,引导学生关注热气球上升和下降的过程。确定问题“热气球是怎样上升到天空?又怎样缓慢地回到地面?

设计意图:通过热气球升空前的加热短视频,使本堂课研究的中心从热气球本身聚焦到热气球里面的空气,引发学生思考,帮助学生将空气的冷热与热气球的升降建立起直接的逻辑关系。】

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(二)探索:模拟“热气球”升空的活动

探究实验一:热气球的升降与空气冷热有什么关系?

1.提供材料,尝试设计

给学生提供材料:蜡烛、点火器、亚克力圆筒和塑料袋。引导学生自行画图设计让袋子升空的实验。

设计意图:通过思考和尝试逐步引出材料,并在此过程中认识到每一种材料的作用和使用方法,再通过画设计图,思考材料之间的组装方式,同时清楚认识到活动过程中应该怎么做,需要观察什么】

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2.实验初探,总结不足

学生进行实验探究探究。对热气球升空的原理有了初步的认识,同时发现用手和眼睛观察,存在的不足之处。

设计意图:学生从自已设计到实验探究,并能总结不足,初步形成探究的闭环,有效地提高学生的核心素养。】

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3.“热力”升空,感知变化

在原理的材料基础上增加温变颜料。在让袋子升空的活动中,同学们通过感受袋子的膨胀、用手摸袋子的冷热、袋子颜色变化的过程中,并填写实验记录单,了解观察的重点及思考记录的方法。

设计意图:本活动除了通过感受袋子的膨胀和袋子热量变化,还通过用肉眼直接观察袋子颜色变化,袋子原来是无色的,把袋子套在装有蜡烛的圆筒里,袋子里面空气温度上升,温变颜料会变成玫红色,到达上空之后,袋子里的空气慢慢冷却,温变又变回原来的颜色。袋子的颜色变化反映了内部空气的冷热变化,温变的使用使得原来不能用肉眼判断的空气冷热可视化。】

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怎样可以让热气球飞行更久?

设计意图:设计进阶活动进行实验深探究。】
最后编辑专属 最后编辑于 2025-01-26 21:55:59
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探究实验二:热气球开口大小会影响飞行时间吗?

给学生提供材料:蜡烛、点火器、亚克力圆筒、计时器和两个开口不同的塑料袋。对比两个开口不同的塑料袋的飞行时间的长短。

设计意图:通过加热相同时间,对比两个开口大小不同(其它条件相同)袋子的飞行时间,可以看出开口越小,下降的温度越慢,飞行时间越长。从而进一步得到结论,热气球的升降跟空气冷热有关:空气受热上升,变冷下降。】



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(三)研讨:实验发现及解释

1.回顾活动,分析成败

回顾活动,分析小组成功和失败的经验。

设计意图:通过分析活动的成败,反思活动中做的到位和不足之处,便于再一次操作的改进。这个反思过程也是对于“热气球”升空原理的一个认识过程。】

2.讨论分析,解释原因

学生需要用自己的语言,比较有逻辑性的解释塑料袋升空及落下的原因,在解释的细节中,尤其希望学生能形象地描述加热前后袋中空气的变化。如果学生能用前面学习到的微粒来表征,说明学生的解释水平达到了较高的水平。

设计意图:要解释热气球升空的原因,要基于现象先讨论袋子加热后的变化,通过袋子的变化分析空气的变化,认识到袋子升空实际是由空气受热膨胀带动它升空所致。】

最后编辑专属 最后编辑于 2025-01-26 21:56:21
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(四)拓展

设计意图:通过生活拓展与课堂实验材料的对比,帮助学生能解释类似现象。同时了解孔明灯的飞行原理以及危害性,做到安全教育。】


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四、亮点

(一)可视化

原教材活动中学生只能用手感受到热量的变化,没有触摸到袋子的同学无法直接观察袋子内部空气的温度变化;释放热气球升空后,无法直观地将热气球内空气温度的变化与热气球的升降联结起来

1.实验现象可视化

改进后使用温变颜料学生可以清晰地看到空气温度升高的过程,以及随着空气冷却颜色变回原状。学生能够直观地将热气球内空气温度变化与热气球的升降联结起来。

2.数据记录可视化

运用绘画、书写等形式记录“热气球”上升和下降的现象以及相关数据,如飞行时间、袋子膨胀程度等,并通过表格、简单图表来整理数据,这有助于学生对实验结果进行直观分析,更好地把握实验规律。

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分析得太好了,根据学生的需求提供材料
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3.“热力”升空,感知变化在原理的材料基础上增加温变颜料。在让袋子升空的活动中,同学们通过感受袋子的膨胀、用手摸袋子的冷热、袋子颜色变化的过程中,并填写实验记录单,
专属 发表于 2025/1/26 21:46:24
有利于三年级学生的理解。
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(二)进阶活动

原教材设计只通过一个探究活动——蜡烛加热袋子内部空气,学生通过观察袋子加热膨胀、外壁温度变化、上升和下落时袋子变,让学生通过想象画出袋子内部空气微粒的变化从而解释“热气球”升空及降落的原理。但是显然这样学生收集的证据还不够充分,科学探究都是以证据为基础,再运用各种信息分析和逻辑推理得出结论。

1.增加观察活动

改进实验记录单,增加让孩子观察袋子顶部的颜色变化(从而推测出袋子内部温度变化)和袋子形状的变化。再根据这些证据再画出袋子内部空气的变化。给孩子提供思维的脚手架。

2.增加一个探究活动——热气球下端开口大小会影响飞行时间?

用两根长度、粗细相同的超轻塑料条圈成大小不同的圆形借助电热密封器将塑料圈套在塑料袋子底部。可以得到一个大开口热气球和一个小开口热气球。这样可以保证两个热气球重量相同,并通过加热相同的时间再松手,用计时器记录不同开口大小的塑料袋的飞行时间对比。这样的设计不仅让学生时刻注意到对比实验要做到“控制变量”。而且还可以发现开口越小,下降的温度越慢,飞行时间越长。从而进一步得到结论,热气球的升降跟热气球内部空气冷热有关。是第一个探究实验的延伸与升华。

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(三)深探究

1. 探究过程完整

学生基于提供的材料(蜡烛、点火器、亚克力圆筒和塑料袋等)作出假设并自行设计实验,在实验过程中收集“热气球”上升高度、速度、温度变化等证据,对这些证据进行分析处理,如讨论不同因素对“热气球”升降的影响,进而得出关于热空气使“热气球”升空及降落原理的结论完整地经历了课程标准所要求的探究环节。

2. 探究内容深

在了解“热气球”能升空是由于热空气膨胀变轻这一基础上,进一步探究热气球开口大小对飞行时间的影响,深入挖掘了热气球飞行原理中更多的因素,不仅仅停留在热空气膨胀这一表面现象,而是探究不同条件下热气球飞行情况的变化规律,符合课程标准对探究内容深度的要求,培养学生深入思考和探索科学本质的能力。

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学习到了,非常好的课例
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五、收获与提升
在赖艳清老师《我们来做“热气球”》这堂课中,我学习到了根据学情将实验记录单细致化,改进实验设计让实验现象和数据记录可视化,能让知识更直观易懂。同时,进一步理解了完整探究过程、深化探究内容对学生思维发展的高效性。此外,可视化与进阶活动相辅相成,助力学生科学观念、思维、实践与态度责任的全面发展。
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假如是一个密闭的气球,将密闭的空气加热,它还会上升吗?热空气比冷空气轻,是不是单位体积的质量少,也就是说其实量已经少了,如果密闭的话,会不会浮力带不动?有没有老师研究过?
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理解深刻,值得学习
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内容详尽,结合平时上课的经历,对日常教学很有启发
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可视化与进阶活动相辅相成,助力学生科学观念、思维、实践与态度责任的全面发展
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感谢分享,非常值得学习的课例,深探究、真探究!
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对于优课的深入剖析和研究十分有意义!
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回复 23楼季志跃的帖子

G,气球就能上升,与气球内空气的具体质量多少无关,而是取决于内外空气的密度差。
高中物理知识可以解释这些问题。
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1.密封气球被加热会上升
根据理想气体状态方程pV = nRT(p为压强,V为体积,n为物质的量,R为常数,T为温度),在密闭气球中,空气被加热时,温度T升高。假设气球弹性良好可自由膨胀,压强p近似不变,则体积V会增大
根据阿基米德原理F浮=ρgV(F浮为浮力,ρ为空气密度,g为重力加速度),气球排开空气的体积V增大,所受浮力F浮增大,只要浮力大于气球自身重力,气球就会上升。
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