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【虞小科课堂实践】五下《热在水中的传递》教学设计和思考 [复制链接]

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2023年3月31日在绍兴市越城区树人小学中兴校区举行的绍兴市小学科学第三届研学共同体成员主题研讨活动中执教小学科学教科版五年级下册第四单元《热》中的第5课《热在水中的传递》。现把教学设计和后续思考呈现如下,敬请大家指导!
在本节课的试教思考过程中得到了博文小学团队许多老师的大力支持和帮助。

本主题由 超级管理员 酸牛奶 于 2024/7/23 16:23:23 执行 移动主题 操作
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一、读懂教材:参考教师用书和《小学科学教学设计与反思》

    
【背景】
热对流是流体各部分之间由于冷、热不均匀而产生宏观上相对位移的一种物理现象,是热传递的基本方式之一。热对流的主要特点:只能发生在气体和液体之中,而且必然同时伴有流体本身分子运动所产生的导热作用。按发生的原因不同,有自然对流(自由对流)和强制对流(受迫对流)两大类。自然对流纯粹是因流体内冷、热各部分的密度不同所引起,其流动速度一般较低。强制对流由各种泵、风机或其他外力的推动而造成,流动速度往往很高。教科书中研究的主要是自然对流的情况。
在本课,学生通过实验认识热在水中的传递方式,由于水和空气都是能流动的物体,进一步推想出热在气体中的传递方式,最后了解热对流在生活中的应用。
探究活动共分两个部分,一是探究试管中发生的对流现象,二是探究烧杯中发生的对流现象。同时,在教科书中还拓展了冬天在房间使用取暖器时,房间里空气是怎样变热的,目的是让学生通过自主研究画出空气受热后的运动路线图。在研究水的对流实验中,使用了感温粉末、红墨水等,目的是让学生通过大量的感知认识水的对流,整个探究活动也因此显得生动有趣,更好地激发学生的探究欲望。


教科书解读
一、聚焦
每个学生都有过烧开水的经历,将水烧开的过程,会有很多有趣的现象产生。教科书第68页展示的是水沸腾的图片。一锅水烧开时,锅内的水是同时沸腾的。在开始烧水时,铁锅把热传递给锅底附近的水,靠近锅底的水会变热,那么中间的水和上层的水又是如何变热,乃至最后沸腾的呢?让学生从生活经历开始,聚焦在“热在水中是如何传递的?与在金属中的传热方式相同吗?”问题上。
二、探索
1.加热试管里的水
实验前预测加热细长试管中的水,热会怎样传递。学生可以用箭头在图上表示出来。教科书第 69 页的插图和相应的文字,提示学生在实验前,需要了解实验装置,并明确实验步骤和实验注意事项,同时也在实验时发出思考和疑问。
实验中要做好实验观察和记录。实验时要反复提醒学生:试管口不可朝着人!要给每一个小组配好湿毛巾、护目镜
等。加热试管时,先放好铁架台,调整试管至合适高度,用酒精灯的外焰给试管底部加热。在试管内加入适量的水(不能超过试管的三分之一),点燃酒精灯,对着试管底部加热,观察试管中感温粉末的变化。学生使用图画和符号等形式,将水的流动和颜色变化记录下来。
2.加热大烧杯里的水
先组装三脚架、石棉网等加热装置,再用滴管吸取红墨水,小心伸入烧杯水下加热的地方,挤 2 滴红墨水,然后点燃酒精灯进行加热。因为石棉网会让烧杯底部均匀受热,所以实验效果会受一定的影响。观察红墨水在水中的变化,推测加热后的水是如何流动的。在加热实验前,要让学生了解实验的过程和实验注意事项,再开展实验。
三、研讨
1.试管中的水是如何传热的?
这里需要学生以图形和符号形式展示试管中水的传热方式,即冷水受热后向上方流动,上方的冷水向下方流动,水的各部分相对运动时,就发生了对流现象。
2.在烧杯底部的一侧加热,烧杯内的水都会变热吗?热是怎样传递到这杯水的各个部分的?
需要学生经过讨论后得出:热对流是使热量由高温流体转移到低温流体的现象。
四、拓展
通过“冬天,我们在房间里使用取暖器时,房间里哪里的空气先热起来?房间里上部空气的温度和下部空气的温度哪里更高?房间里的空气是怎样逐步达到全部变热的?”这些问题,引导学生联系生活中的现象,解释其中的原理,来解决生活中的热对流问题。让学生带着问题走出课堂,使本课的探究活动更具完整性。

【教材简析】
通过本单元第 4 课的学习,学生已经知道热在金属中是以热传导的方式传递的。本课中,学生将通过实验认识热在水中的传递方式,根据水和空气都是能流动的物质,进一步推想出热在气体中的传递方式,最后了解热对流在生活中的应用。
本课的探究活动共分两个部分:第一部分是探究加热试管后试管中水发生的对流现象,第二部分是探究加热烧杯后烧杯中水发生的对流现象。在研究水的对流实验中,使用不同的方式方法探究水在不同容器中的热传递情况,目的是让学生感知、认识水的对流。同时,结合教材中的拓展部分——冬天在房间里使用取暖器,让学生在已经掌握了水的热传递方式的基础上,通过自主研究画出空气受热后的运动路线图。通过生动有趣的探究活动,激发学生的探究欲望。




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二、读懂学生:参考《小学科学教学设计与反思》一书

【学情分析】
通过对本单元前几课的学习,学生已经知道热可以在温度不同的物体间进行传递,也可以在同一物体中由温度较高的一端传递到温度较低的一端,即热传导。但是对热在水等液体中究竟如何传递,学生的认识还很模糊,需要教师促发学生思考,通过观察实验现象获得新的认识。




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三、确定教学目标和重难点:参考教师用书和《小学科学教学设计与反思》
教师用书:
科学概念目标
·热在水中是以对流的方式传递的。
·热可以在物体间和物体内传递,固体、液体、气体都能传递热。
科学探究目标
·能够熟练操作热对流的实验;运用图形表示自己的研究结果。
·能够熟练开展小组合作交流活动,体验到通过合作与交流能更好地完成认知;运用掌握的科学知识探究生活中的科学现象。
·制订比较完整的探究计划,初步具备实验设计的能力。
·运用分析、比较、推理等方法得出科学探究的结论。
科学态度目标
·保持积极的观察探究热传递的兴趣。
·能和别人一起合作交流,愿意倾听他人的意见,反思、调整自己的想法。
·形成从不同的角度提出研究思路的习惯,愿意采用新的方法完成探究。
科学、技术、社会与环境目标
·明确人类的好奇心和社会需求是科技发展的动力。
·认识到科学技术的发展影响着我们的 生活。

《小学科学教学设计与反思》
学习目标】
1.科学观念:通过阅读资料和建立模型活动,知道太阳系八颗行星的一些信息,了解它们在其特定的轨道上绕太阳运转。
2.科学思维:运用分析、比较相关数据,重组数据,突破定势等思维方法发展初步的模型理解和模型建构能力
3.探究实践:通过模型建构活动,掌握推理、测量、解释等科学方法,提升信息处理能力。
4.态度责任:通过基于证据和逻辑的模型建构活动,提升学生实事求是的科学素养,发展学生探索研究太阳系及宇宙的兴趣。
【教学重难点】
重点:掌握热在水中的传递方式热对流,了解热在其他液体中也是以对流的方式传递的。
难点:熟练操作热对流的实验,并能够运用图形记录自己的研究结果。
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四、拟定教学思路
提炼教材主要思路为:
一、聚焦思考
在水中是如何传递的?与在金属中的传热方式相同吗?
二、探索研讨
1.加热试管里的水
以图形和符号形式展示试管中水的传热方式,即冷水受热后向上方流动,上方的冷水向下方流动,水的各部分相对运动时,就发生了对流现象。
2.加热大烧杯里的水热对流是使热量由高温流体转移到低温流体的现象。
三、拓展预测
使用取暖器时,房间里哪里的空气先热起来?房间里上部空气的温度和下部空气的温度哪里更高?房间里的空气是怎样逐步达到全部变热的?


思考后的主要思路:
一、复习聚焦
热传导现象→液体中的热传递
二、探索实验
1.热在试管水中的传递
2.热在大烧杯水中的传递
三、应用推测
1.热在一锅水中的传递
2.热在房间空气中的传递
3.热在更大空间中的传递
四、拓展观察
1.空调安转位置研究
2.热对流趣味实验研究
3.更多热对流现象研究
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五、教学准备

(一)学生材料

1.每位学生自备:书本(要阅读第69页拓展部分),作业本(要使用第64页),可自备烫伤膏等

2.每小组桌子上安放:湿抹布(每小组1块),如果桌子不平整,最好有平板。

3.1号同学抽屉:实验记录单1

4.2号同学抽屉:用干燥较大盒子装:试管、100毫升烧杯(装60毫升清水)、火柴、酒精灯、塑料小药匙、小塑料盒(装少量碎木屑)

5.2号同学桌子旁边:铁架台(带铁夹)

6.3号同学抽屉:实验记录单2

7.4号同学抽屉:用干燥小盒子装:500毫升大烧杯(装200毫升清水,实验前加注100毫升温水)、三脚架、石棉网、塑料镊子、小塑料盒(装一粒粒的高锰酸钾颗粒)


(二)教师材料

1.课件(检查音乐)、板贴(含备用→和奖励板贴)等

2.学生材料一份等


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六、教学过程(第一部分)

(一)课前谈话:

1.欢迎走进科学课堂。

2.编号:小组编号,按顺时针小组内同学编号,确认自己是第几小组的几号同学?

3.安全:桌上有一块湿抹布,在保持干净之余还可以作冷敷的临时材料,如果烫伤情况严重,那就需要立即就医,并尽可能保持冷敷。提醒大家注意操作安全,谨防烫伤。

上课!

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六、教学过程(第二部分)

(二)聚焦热传递:

1.我来自上虞,初次和大家一起学习科学,大家可以怎么表示?(掌声)还可以握握手表示!

2.有的同学手比我的手热,热量通过握在一起的手传递给了我;有的同学手比我冷,我的热量通过握在一起的手传递给了他,我们把这种热传递的方式叫做热传导。上节课,热在金属中就是这样传递的。

3.那么,热在水中会是怎样传递的呢?今天我们就一起研究热在水中的传递(板贴课题)。

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六、教学过程(第三部分)

(三)探索实验一

1.(出示装水的试管、酒精灯)这是一支装了三分之一水的试管,如果在试管底部加热,那热在水中是如何传递的呢?

2.请1号同学拿出实验单1,分给每个同学,请同学们在左边预测栏里“用→画出热在水中传递的方向”。

3.汇报交流并板贴演示学生的预测。

4.实践出真知,热在水中的传递是不是和我们预测的一样还需要我们做实验来仔细观察。

5.做这个实验需要哪些器材呢?

6.一起认一认这些器材,个别不熟悉的用笔记录在作业本68页左上角。

7.怎么做呢?请同学上来演示一下。

8.这个实验要用到酒精灯加热,大家还可以看看书本68页的一些提示。

9.能做了吗?水是无色透明液体,不容易观察到热传递的现象怎么办?

10.让我们一起看一段操作视频。


11.有什么想提醒大家的?每个同学提醒一点,不要重复。(在学生提醒要点的时候,教师说明这样操作的理由)

12.这里有一些同学的操作照片,你觉得需要提醒吗?

13.请X小组上来集体来提醒。(高度、夹的位置、液体量、角度、关口等)

14.非常好,在同学操作的时候,发现不安全的操作马上提醒并纠正。把危险控制在萌芽状态。

15.特别提醒:加热后的器材禁止用手直接触摸,如果烫到,立即冷敷处理。小组实验分工合作,谨慎操作,互相提醒。仔细观察,及时记录。记录后整理器材,并在组内交流。完成后奖励自己探究星和合作星。

16.小组汇报交流,相互补充质疑。

17.小结:通过实验我们观察到了热在试管水中的传递,冷水受热后向上方流动,上方的冷水向下方流动(用手指一起参与表示),渐渐的整个试管里的水因为热传递就变热了。

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六、教学过程(第四部分)

(四)探索实验二

1.我们把水装在烧杯里,那热在水中的传递和烧杯里一样吗?

2.请3号同学拿出实验单2,分给每个同学,请同学们在左边预测栏里“用→画出热在水中传递的方向”。

3.汇报交流并板贴演示学生的预测。

4.绝知此事要躬行,热在烧杯水中的传递是不是和我们预测的一样还需要我们做实验来仔细观察。

5.想一想做这个实验需要哪些器材呢?这次我们把木屑换成高锰酸钾课例试试。

6.再一起认一认这些器材,个别不熟悉的用笔记录在作业本68页左上角。

7.怎么做呢?请同学上来演示一下。

8.有什么需要提醒的?不重复。(在学生提醒要点的时候,教师择要强调这样操作的理由)

9.非常好,在同学操作的时候,还是和第一次一样发现不安全的操作马上提醒并纠正。把危险控制在萌芽状态。

10.特别提醒:加热后的器材禁止用手直接触摸,如果烫到,立即冷敷处理。小组实验分工合作,谨慎操作,互相提醒。仔细观察,及时记录。记录后整理器材,并在组内交流。完成后奖励自己探究星和合作星。

11.小组汇报交流,相互补充质疑。

12.小结:通过实验我们观察到了热在烧杯水中的传递和试管中差不多,冷水受热后向上方流动,上方的冷水向下方流动(用手指一起参与表示),渐渐的整个烧杯里的水因为热传递就变热了。

13.如果我不小心把高锰酸钾放在了另一边,那热又会怎样传递?(手势比划一下)

14.如果加热点在中间呢?(手势比划一下)

15.在液体加热过程中,冷水受热后向上方流动,上方的冷水向下方流动,我们把这样的热传递现象叫做热对流。一起比划着说一说试管中有热对流,烧杯中有热对流,加热点在边,加热点在中。真好!记一下这个词语。

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六、教学过程(第五部分)

(五)应用推测

1.热在一锅水中的传递

(1)热在更大容器的锅里会怎样传递呢?描述一下!

(2)一处加热,两处加热,多圈加热呢?

2.热在房间空气中的传递

(1)如果是比锅更大的容器呢?一口大锅,再例如一个房间(房间里没有水,但是有空气)。

(2打开书本69页,阅读拓展部分内容并预测。

(3)可以怎样做实验证明?

3.热在更大空间中的传递

(1)如果是比房间更大的空间呢?如:体育馆……

(2更大的空间,地球……

(3)热气流上升,冷气流下降,热对流缓缓的清风拂面……热对流是狂野的疾风骤雨……热对流是……

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六、教学过程(第六部分)

(六)拓展观察

热对流现象不仅在小小的试管水里,还在巨大的地球大气、洋流中……这里有三份热对流项目研究卡,请大家选择感兴趣的项目开展研究。留心观察,我们必能有所发现,获得更多科学星。

1.空调安转位置研究

2.热对流趣味实验研究

3.更多热对流现象研究



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七、板书设计

    热在水中的传递

试管           烧杯

       热对流

酒精灯         酒精灯


选了一幅图片,还可以有很多红蓝两色的箭头!

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八、教学愿景
1.以显著的现象帮助建构科学观念提升实验效果是我们一直追求的,在多种材料尝试后选定了木屑和高锰酸钾,是因为实验现象比较显著,操作也非常方便。

2.
以多方循证促进思维的发展
热在烧杯水中的传递我们通过三个角度进行热对流的证明,一是烧杯一册加热,在加热点上放高锰酸钾;二是高锰酸钾加在加热点的另一侧;三是在烧杯中部加热,观察红墨水热对流。前一个是亲身实验,后两个是先推测,后视频验证,既发展分析与综合、联想与想象、重组思维、发散思维、突破定势等科学思维方法,又培养实证意识。

3.
以评价引领核心素养发展
努力结合每一堂课努力落实核心素养的培养,尤其是科学思维、探究实践、态度责任方面的需要一堂又一堂的科学课去实践,每堂课都能落实一些,逐步推进,本堂课计划是专注、思考、探究、合作素养的落实。

4.将规范操作根植于学生实践
本节课的实验操作多,规范要求高,计划通过学生演示、阅读提示、视频演示、学生提醒、识图辨错、及时提醒等方法,提高实验操作的规范性,学会常规的应急处理方法。

5.紧密联系生活,学以致用
热对流是常见的生活现象,但却不易观察,在试管、烧杯的基础上拟通过锅、房间、更大空间、地球等联想与想象的运用,突破定势,关注热对流,研究热对流。

6.学生的发展源于教师的期待
热对流项目卡发放是播撒美好的科学种子,希望孩子们能通过本节课的学习,对热对流有更多的关注和研究!











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九、教后反思

1.评价习惯有待养成

主题活动化、环节化的课堂阶段性评价要作为一个常规项目常抓常促,久不在课堂,容易忘记,下次要请学生一起帮忙提醒。先出示目标,再落实评价,常态化发展。

2.学生摘记需要强化
不动笔墨不看书,不动笔墨不学习,孩子们的做笔记能力需要持之以恒的强化,要让摘录习惯成为学生内化的学习习惯。

3.规范操作任重道远
层层强化的规范操作,但在实践中学生容易顾此失彼,有待强化训练,尤其是常态化的易错操作,不能用纠错方法教导!

4.教师指导顾此失彼
器材多,学生多,问题多,教师要学会巡场,不能在一个小组指导之间过长。抓重点难点开展指导,把握酒精灯危险点,提醒观察木屑观察点,

5.理趣结合征途漫漫
理性科学趣味学习两者做好结合文章要张弛有度,收放自如,课堂因是学生展示的舞台,给孩子更多的机会需要更多的教学智慧和策略。少说话,说短话!
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十、后续思考

1.游戏要不要:
很多教学设计都是从小游戏导入:有两色水对流、有烧瓶中的小金鱼……等等,这样的激趣导入活动有没有必要?


2.思维点在哪里?
试管和烧杯两种容器呈现什么样的思维架构?仅仅是容积大小吗?

3.材料能更典型吗?
感温粉末、红墨水、木屑、高锰酸剂、酸奶……还可以有哪些材料能更好的帮助我们观察到水流运动?


4.规范使用器材是因为什么?
试管加热前要预热、烧杯加热要石棉网,不然容易爆裂!有实验视频显示在用电烙铁单点给烧杯加热,是因为预热充分,还是因为烧杯本就可以直接高温加热?


5.推测如何被证明?
煤气灶上水的热传递是不是真如我们推测的那样多点加热,往复循环?


6.空调应用热对流原理怎么运用?
整体降温要快,最好是往上吹,但人的活动区间在下面部分!
地面降温要快,最好是直接向下吹,就不能解释空调装在上方了?


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是不是空调刚开始发明是为了制冷所以都装在上面,而地暖主要为了制热所以都装在下面。
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这堂课中的实验材料木屑和高锰酸钾实验反应非常明显,这样的实验反应学生看了以后一目了然。
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利用高锰酸钾能够给学生一个清晰的视觉感受
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高锰酸钾好像效果也不错,无奈实验室现在都不采购了,所剩无几!
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回复 6楼朱钻飚的帖子

实验材料比较多的时候每位学生的抽屉都有效利用起来
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回复 10楼朱钻飚的帖子

好详实的分享,谢谢学习了!
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很详细的分享!以后可以用到
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课堂实录非常得详细具体,具有学习 价值,那几个视频在哪里可以下载?好想拿来放到课件里,哈哈
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感谢分享,可以直接借鉴大师的课啦
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收藏大师的课
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八、教学愿景
1.以显著的现象帮助建构科学观念提升实验效果是我们一直追求的,
朱钻飚 发表于 2023/5/3 11:03:06
学生的发展源于老师的期待,这句话带给我很多反思,从事科学教学工作以来一直觉得学生成就了老师,今天看到这句话忽然觉得作为老师的我好像没有制定应该有的目标,应该对学生有的一定的期待。
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对教学研究孜孜不倦的朱老师更有吸引力了。
吕坚
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随着朱老师的一次次试教,我们也从中学习了很多,有了更多的思考。
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朱老师的教学思路清晰,教学反思深刻,精彩的课堂值得细细品读
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