大象版（2017秋）科学四年级上册第三单元《冷与热》大单元整体教学设计

基 本 信 息
学科 小学科学 版本 大象版
年级 四年级上册
单元名称 第3单元《冷与热》
单元主题 热力探秘局——解锁温度变化的奥秘
课时安排 5课时
一、单元主题
“热力探秘局——解锁温度变化的奥秘”
围绕温度变化、热传递规律及物态变化现象，引导学生探究冷热现象的本质及其在生活中的应用。
二、单元大情景
“热力探秘局”科学挑战赛
学生化身“热力小侦探”，加入校园科学实验室，完成四项任务：
1.任务一：破解乒乓球变形案（《乒乓球复原了》）
2.任务二：追踪保鲜膜凹陷之谜（《凹陷的保鲜膜》）
3.任务三：侦破水蒸发悬案（《水去哪儿了》）
4.任务四：解密小水珠来源（《小水珠从哪儿来》）
最终目标：制作《热力探秘手册》，举办“冷热科学博览会”。。
三、课程标准分析
依据 《义务教育科学课程标准（2022年版）》
核心概念 物质的运动与相互作用（热传递）； 4.能的转化与能量守恒（物态变化）
学习内容 3.2 热传递现象； 4.1 水在自然状态下的循环。
学段目标 （3-4年级） ①描述物体热胀冷缩现象； ②解释蒸发、凝结的条件； ③设计实验探究热传递方式
四、单元教材分析
本单元包括《乒乓球复原了》《凹陷的保鲜膜》《给水加热》《水去哪儿了》《小水珠从哪儿来》5课，围绕物质的热现象展开，通过实验探究引导学生理解温度变化对物体状态、体积的影响，以及水的三态变化规律。
（一）第1课《乒乓球复原了》
1.核心内容：通过加热凹陷的乒乓球使其复原的实验，引导学生观察物体受热后体积膨胀的现象，建立“热胀冷缩”的初步概念。
2.关键活动：对比实验（加热前后乒乓球形态变化），归纳固体、气体受热膨胀的性质。
（二）第2课《凹陷的保鲜膜》
1.核心内容：探究保鲜膜遇冷凹陷的现象，分析物体遇冷时体积收缩的原理，深化“热胀冷缩”概念。
2.关键活动：观察保鲜膜在冷热环境中的形变，理解温度变化对物体体积的影响。
（三）第3课《给水加热》
1.核心内容：研究水加热过程中的状态变化（沸腾），记录温度变化规律（如100℃时沸腾），理解液态水受热转化为水蒸气的过程。
2.关键活动：使用温度计测量水温变化，观察气泡产生规律。
（四）第4课《水去哪儿了》
1.核心内容：探究水的蒸发（液态→气态），分析蒸发条件（温度、表面积、空气流动）及其吸热特性（如皮肤凉爽感）。
2.关键活动：对比实验（湿布在通风/密闭环境的蒸发速度）。
（五）第5课《小水珠从哪儿来》
1.核心内容：解释水蒸气凝结现象（气态→液态），通过冷热环境对比实验（如冰杯外壁水珠），理解凝结条件（遇冷）。
2.关键活动：模拟露珠形成实验，联系生活现象（浴室镜面水雾）。
本单元以热现象为主线，形成递进式知识链：
1.基础概念建立：
（1）前两课（《乒乓球复原了》《凹陷的保鲜膜》）通过固体、气体的体积变化，建立“温度影响物体形态”的核心概念。
（3）后三课聚焦水的状态变化：
①《给水加热》研究液态→气态（沸腾）；
②《水去哪儿了》补充液态→气态（蒸发）；
③《小水珠从哪儿来》探究气态→液态（凝结），完整构建水的循环过程。
3.跨课关联：
（1）热胀冷缩原理为理解水的沸腾（体积膨胀）和凝结（体积收缩）提供基础；
（2）水的蒸发与凝结实验呼应“温度变化驱动物质状态改变”的核心主题。
五、教学目标
维度 目标内容
科学观念 理解热胀冷缩、蒸发凝结原理，解释云、露等自然现象
科学思维 通过对比实验归纳热传递规律，用类比法解释分子运动
探究实践 设计控制变量实验（如探究蒸发快慢因素），制作冷凝模型
态度责任 树立安全使用热源的意识，探讨热污染对环境影响
六、学情分析
1.年龄特点：四年级学生具象思维为主，对“分子运动”等抽象概念需借助实验理解。
2.认知基础：已知“加热会融化冰”，但对“热传递方式”“水循环系统”缺乏系统认知。
3.学习难点：理解蒸发吸热原理、凝结条件与温度的关系。
七、活动设置
活动 对应课节 主题与目标 达成方式
活动1： 热力变形侦探 《乒乓球复原了》 验证热胀冷缩原理 ①将压瘪的乒乓球浸入热水观察复原（科学+工程）； ②绘制“物体受热膨胀”漫画（美术融合）
活动2： 空气运动追踪 《凹陷的保鲜膜》 探究热空气上升现象 ①用蜡烛加热保鲜膜观察凹陷（实验）； ②用烟流演示器模拟热对流（技术应用）
活动3： 水消失谜案 《水去哪儿了》 探究蒸发快慢的影响因素 ①对比不同温度/表面积的水蒸发速度（控制变量法） ；②用温度计测量蒸发吸热效应（数学记录）
活动4： 凝露溯源 《小水珠从哪儿来》 理解凝结条件 ①冰杯外壁水珠实验（生活化探究）； ②制作“露珠形成”微剧场（语文剧本+科学原理）
八、教学方法
1.矛盾事件驱动法：
例：提问“冷水杯外壁为什么有水珠？”（学生误认为“杯子漏水”），引发认知冲突。
2.可视化探究：
用有色墨水观察热水扩散路径，直观展示热对流。
3.工程实践法：
设计“太阳能海水淡化装置”（跨学科融合：科学+环保）。
九、学习方法
1.类比学习：
将水分子运动比作“操场奔跑的学生”，理解蒸发加速原理。
2.问题链反思：
层级问题：
Q1：为什么海边比沙漠潮湿？
Q2：如何证明水蒸气存在？
Q3：设计“防镜面起雾”方案。
十、评价策略
（一）单元总体评价策略
类型 内容
过程性评价（60%） 实验记录单、热力手册设计、冷凝模型科学性
终结性评价（40%） “冷热科学博览会”展示（含数据图表、模型演示）
（二）分活动评价表
活动1：乒乓球复原了（第1课）
评价维度 ★（基础） ★★（提升） ★★★（拓展）
实验操作规范性 能按步骤完成加热实验 独立完成实验并记录现象 设计对比实验（如冷/热空气对比）
现象解释 描述乒乓球复原现象 解释“热胀冷缩”原理 用原理解释生活案例（如瓶盖松动）
迁移应用 列举1个热胀冷缩实例 分析3个生活现象与原理的关联 设计创新实验验证其他物体热胀冷缩
活动2：凹陷的保鲜膜（第2课）
评价维度 ★（基础） ★★（提升） ★★★（拓展）
假设合理性 提出“冷缩导致凹陷”的假设 结合实验现象修正假设 设计多变量验证假设（如温度梯度）
数据分析 记录冷藏后保鲜膜凹陷现象 对比不同温度下凹陷程度差异 绘制温度-凹陷深度折线图并分析
科学推理 复述“冷缩”概念 解释冰箱内外温差的影响 提出食品保鲜的优化方案
活动3：给水加热（第3课）
评价维度 ★（基础） ★★（提升） ★★★（拓展）
实验安全性 规范使用酒精灯和温度计 自主检查实验装置安全性 预判并规避操作风险（如防烫伤）
数据记录 记录5组水温数据 绘制“时间-温度”折线图 分析沸腾前后温度变化规律
结论提炼 说出水沸腾温度（100℃） 解释沸腾时气泡成因 对比不同液体沸点差异
活动4：水去哪儿了（第4课）
评价维度 ★（基础） ★★（提升） ★★★（拓展）
观察细致度 描述水消失现象 记录蒸发速率与环境关系 发现蒸发伴随温度降低
变量控制 完成单一条件实验（如加热） 设计双变量实验（如表面积+风速） 探究湿度对蒸发的影响
迁移解释 举例1个蒸发生活现象 解释晾衣、晒盐的原理 提出干旱地区节水方案
活动5：小水珠从哪儿来（第5课）
评价维度 ★（基础） ★★（提升） ★★★（拓展）
模型构建 用杯子+冰块模拟凝结 改进模型（如加盐加速凝结） 设计定量测量凝结量的装置
现象关联 识别生活中凝结现象（如窗上水珠） 对比不同表面的凝结速度 分析雾/露/霜的形成条件差异
环保意识 知道水循环概念 解释水循环与天气的关系 提出减少“温室玻璃水珠”的设计
十一、作业设计
活动1：乒乓球复原了（热胀冷缩现象）
作业类型 作业内容 评价标准
基础作业 列举3种生活中热胀冷缩现象的实例（如铁轨缝隙、温度计等）。 ★：列举1例
★★：列举2例并简单描述
★★★：列举3例并解释原理
提升作业 设计简易实验验证空气的热胀冷缩（如用塑料袋套住瓶口观察加热/冷却变化）。 ★：完成实验但未记录现象
★★：记录现象并描述变化
★★★：分析现象与原理的关系
拓展作业 制作海报《热胀冷缩的利与弊》，包含科学术语和创新案例（如桥梁伸缩缝）。 ★：图文匹配
★★：添加科学术语
★★★：包含创新案例并解释应用
活动2：凹陷的保鲜膜（热胀冷缩应用）
作业类型 作业内容 评价标准
基础作业 解释保鲜膜凹陷的原因，并列举2个类似现象（如瓶盖难开）。 ★：描述1个现象
★★：解释原理并列举2例
★★★：分析现象差异及原理
提升作业 拍摄视频演示“加热复原凹陷保鲜膜”，标注温度变化关键点。 ★：拍摄1处变化
★★：标注2处变化
★★★：用图示+文字说明原理
拓展作业 撰写报告《热胀冷缩在工程中的安全应用》（如铁轨、管道设计）。 ★：提出1点建议
★★：结合案例分析
★★★：论证方案可行性
活动3：给水加热（水的沸腾）
作业类型 作业内容 评价标准
基础作业 记录水沸腾实验数据（时间/温度），绘制折线图。 ★：记录1次数据
★★：记录3次取平均值
★★★：绘制折线图并标注沸点
提升作业 对比不同海拔地区水的沸点差异，设计实验验证（如查资料模拟）。 ★：设计实验但未验证
★★：验证并记录差异
★★★：解释气压与沸点关系
拓展作业 制作PPT《沸腾的奥秘》，含实验视频、数据图表及结论。 ★：图文展示
★★：含数据对比
★★★：提出节能方案（如高压锅原理）
活动4：水去哪儿了（蒸发）
作业类型 作业内容 评价标准
基础作业 观察并记录3种加速蒸发的方法（如晒衣服、吹风）。 ★：描述1种方法
★★：描述2种并说明条件
★★★：分析影响因素（温度/表面积）
提升作业 设计对比实验探究“风速对蒸发的影响”（用湿布+风扇）。 ★：完成实验无记录
★★：记录数据并比较
★★★：用图表呈现规律
拓展作业 调查当地节水措施，撰写倡议书《合理利用蒸发原理》。 ★：列举1条措施
★★：分析措施原理
★★★：提出创新方案（如滴灌技术）
活动5：小水珠从哪儿来（凝结）
作业类型 作业内容 评价标准
基础作业 举例说明3种凝结现象（如浴室镜子起雾、露珠形成）。 ★：列举1例
★★：解释2例原理
★★★：对比不同条件（温度差）
提升作业 制作“模拟露珠形成”装置（如冰袋+玻璃片），记录过程。 ★：装置完成
★★：记录现象变化
★★★：分析温度与凝结关系
拓展作业 设计“防雾镜方案”，用图文说明原理并制作原型。 ★：提出方案
★★：制作简易原型
★★★：测试效果并优化