大象版（2017秋）科学五年级上册第一单元《冰淇淋冷藏箱》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 五年级上册
单元名称 第1单元《冰淇淋冷藏箱》
单元主题 热传递与保温技术的科学探秘
课时安排 5课时
一、单元主题
“热传递与保温技术的科学探秘”
围绕热传递原理、保温材料与结构设计，引导学生通过工程实践解决真实问题：“如何设计高效保温的冰淇淋冷藏箱？”
二、单元大情景
“小小工程师挑战赛——冰淇淋冷藏箱设计大会”
学生化身“保温工程师”，通过五阶段任务：
1.任务1：热传递侦察兵（探究热传递现象）
2.任务2：热传递方式解码（分析热传导、对流、辐射）
3.任务3：材料实验室（测试材料导热性）
4.任务4：结构工程师（优化双层结构）
5.任务5：终极挑战（制作冷藏箱并参赛）
最终目标：举办班级“冷藏箱保温大赛”，评选最佳设计。
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 3.物质的运动与相互作用
学习内容 3.1 力是改变物体运动状态的原因（热传递方式）
3.3 材料与结构影响热传递（保温原理）
学段目标 （3-4年级） ①说明热传递的三种方式；
②区分热的良导体与不良导体；
③设计简单装置解决保温问题。
四、单元教材分析
本单元包括《热传递》《热的传递方式》《材料与保温》《结构与保温》《制作冷藏箱》共5课。
（一）第1课《热传递》
1.核心内容：通过铜棒加热实验（蜡环掉落顺序）探究热在物体内和物体间的传递规律，建立“热从温度高的物体传向温度低的物体”的科学观念。
2.关键活动：设计实验验证热传递方向，记录热传递现象（如冰淇淋融化原因分析）。
（二）第2课《热的传递方式》
1.核心内容：区分热传导（接触传热）、热对流（流体循环传热）和热辐射（非接触传热）三种方式，通过灯泡发热、水中茶叶运动等实验观察不同传热方式的特点。
2.关键活动：分析冷藏箱保温需阻断的传热途径（如热辐射需用锡纸反射）。
（三）第3课《材料与保温》
1.核心内容：探究材料导热性与保温效果的关系（如金属导热快，泡沫塑料导热慢），通过“不同材料棒上火柴掉落实验”验证材料的选择对冷藏箱保温的重要性。
2.关键活动：迁移应用——为冷藏箱选择PVC板、泡沫塑料等低导热材料。
（四）第4课《结构与保温》
1.核心内容：研究结构设计（如双层真空、密封条）对减缓热传递的作用，对比单层与双层结构的保温差异，解释保温瓶的隔热原理。
2.关键活动：设计简易双层结构模型，优化冷藏箱的密封性和空气层设计。
（五）第5课《制作冷藏箱》
1.核心内容：综合应用前4课知识，设计并制作冰淇淋冷藏箱原型，通过保温测试（记录冰块状态、温度变化）评价效果。
2.关键活动：小组合作完成设计图→选材（锡纸、密封条等）→制作→竞赛测试（公平性规则制定）。
五节课呈现“现象→原理→应用”的递进关系：
1.基础认知（1-2课）：建立热传递方向与方式的科学概念。
2.影响因素（3-4课）：从材料属性（导热性）和结构设计（隔热层）探究保温原理。
工程实践（5课）：整合知识解决真实问题（制作冷藏箱），体现技术与工程的融
五、教学目标
维度 目标内容
科学观念 1.理解热传递方向及三种方式； 2.掌握材料与结构对保温的影响。
科学思维 1.通过对比实验归纳保温规律； 2.用模型解释双层结构减少热传递的原理。
探究实践 1.设计导热性对比实验； 2.制作冷藏箱模型并测试改进。
态度责任 1.在实验中严谨记录数据； 2.在设计中兼顾环保与经济性。
六、学情分析
1.认知基础：学生已知“金属比塑料导热快”，但对热对流、辐射缺乏系统认知。
2.兴趣点：动手制作冷藏箱、竞赛形式激发参与热情。
3.难点：理解“真空层阻隔热对流”的抽象概念，需通过模拟实验突破。
七、活动设置
活动 对应课程 主题与目标 达成方式
活动1： 热传递侦察兵 第1课 观察热传递现象，归纳热从高温→低温的规律。 实验：测量不同物体（金属/木头）初始温度，触摸后记录温度变化。
活动2： 热传递方式解码 第2课 通过实验区分热传导、对流、辐射。 ①热传导：金属棒传热实验；
②热对流：色素滴入热水观察流动；
③热辐射：红外测温仪测不同颜色物体吸热。
活动3： 材料实验室 第3课 探究材料导热性对保温的影响。 分组测试铜片、泡沫、棉布包裹冰块融化速度，绘制“材料-保温效果”柱状图（数学融合）。
活动4： 结构工程师 第4课 分析结构设计（如双层玻璃）的保温原理。 模拟实验：对比单层/双层玻璃箱内温度变化；制作简易真空层模型（注射器抽气）。
活动5：终极挑战 第5课 设计制作冷藏箱并优化保温性能。 用PVC板+泡沫塑料制作箱体，锡纸贴外层防辐射，密封条减少气体交换；测试冰块融化时间。
八、教学方法
1.探究式实验：如“热对流实验”中通过色素流动可视化不可见的热流。
2.工程设计循环（设计-制作-测试-改进）：冷藏箱制作中迭代优化密封性。
3.情境游戏化：用“勋章制度”奖励任务完成（如“材料专家勋章”）。
九、学习方法
1.小组合作分工：记录员、操作员、汇报员轮换，确保全员参与。
2.思维可视化工具：用双气泡图对比“泡沫 vs 金属”的导热性差异。
3.迁移应用：分析家用保温壶结构与所学原理的联系。
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、小组合作表现、活动任务完成度
终结性评价（40%） 冷藏箱保温效果测试报告+设计图
（二）分活动评价表
活动名称 评价维度 ★（基础） ★★（提升） ★★★（拓展）
活动1： 热传递侦察兵 实验观察 能描述1种热传递现象 对比2种材料（金属/木头）的温度变化 用温度数据解释“热从高温→低温”规律
科学推理 简单复述热传递方向 用实例说明冰淇淋融化原因 设计实验验证热传递方向（如蜡环实验）
记录规范 记录单有1项数据 记录时间+温度变化 用折线图呈现温度变化趋势
活动2： 热传递方式解码 实验操作 完成1种传热方式实验 独立操作2种传热实验（传导/对流） 设计辐射实验（如不同颜色吸热对比）
现象分析 描述单一现象（如金属棒传热） 对比传导/对流差异 归纳三种传热方式特征并举例
迁移应用 说出冷藏箱需阻断1种传热 分析冷藏箱需阻断2种传热（如传导+辐射） 提出阻断三种传热的综合方案
活动3： 材料实验室 变量控制 测试1种材料保温性 对比2种材料（铜片/泡沫） 控制冰块大小、环境温度等变量
数据处理 记录融化时间 绘制“材料-融化时间”柱状图 用数据论证“泡沫比金属保温”
创新设计 列举1种保温材料 提出复合材料建议（如泡沫+铝箔） 设计多层材料结构方案
活动4： 结构工程师 模型建构 制作单层结构模型 完成双层结构模型 添加真空层设计（注射器抽气）
原理解释 说出“空气层能保温” 解释双层结构减少热对流原理 用保温瓶类比真空层作用
优化改进 发现1处结构缺陷 提出2项改进（如加密封条） 设计可拆卸结构方便清洁
活动5： 终极挑战 工程设计 按图纸完成基础组装 自主优化1处结构（如加锡纸） 创新设计（如可折叠箱体）
功能实现 冷藏箱延缓冰块融化1小时 延缓融化2小时 延缓3小时以上（附温度记录）
团队协作 完成分工任务 主动协调组员解决问题 组织小组展示并答辩
十一、作业设计
活动 作业类型 作业内容 评价标准（★→★★★）
活动1 基础作业 列举3个热传递生活实例（如热汤变凉） ★：1例； ★★：2例+简单描述； ★★★：3例+科学解释
提升作业 用温度计测量阳光下/阴影处物体温度差异 ★：记录2组数据； ★★：数据+折线图； ★★★：分析温差成因
拓展作业 调查“保温杯保温原理”，制作科普小报 ★：图文匹配； ★★：包含热传递原理； ★★★：提出改进方案
活动2 基础作业 填写三种热传递方式特征表（传导/对流/辐射） ★：填对1项； ★★：填对2项； ★★★：全对+补充实例
提升作业 设计“阻止热辐射”实验（如不同颜色纸包冰块） ★：记录现象； ★★：对比数据； ★★★：用反射原理解释
拓展作业 研究太阳能热水器传热方式，撰写分析报告 ★：描述1种方式； ★★：分析2种方式； ★★★：优化设计建议
活动3 基础作业 收集5种材料（铁勺/木筷等），触摸感温并排序 ★：排序3种； ★★：排序5种+导热分类； ★★★：补充科学依据
提升作业 测试棉布/泡沫/锡纸包裹冰块的融化速度 ★：记录时间； ★★：绘制融化曲线； ★★★：结论延伸
拓展作业 设计“最佳保温外卖箱”材料方案（图文结合） ★：选1种材料； ★★：选2种复合材料； ★★★：成本+环保分析
活动4 基础作业 绘制家用保温壶结构简图并标注功能层 ★：画出外壳+内胆； ★★：标注真空层； ★★★：解释每层作用
提升作业 用两个玻璃杯（单层/嵌套）对比保温效果 ★：记录温度； ★★：分析结构差异； ★★★：提出改进建议
拓展作业 研究宇航服隔热结构，制作PPT讲解原理 ★：1页图文； ★★：3页+原理说明； ★★★：创新设计构想
活动5 基础作业 绘制冷藏箱设计草图（标注材料与结构） ★：标注1处； ★★：标注3处关键设计； ★★★：附文字说明
提升作业 撰写制作过程报告（含失败改进记录） ★：步骤记录； ★★：问题分析； ★★★：反思+优化方案
拓展作业 设计“智能温控冷藏箱”方案（传感器应用） ★：概念草图； ★★：功能描述； ★★★：技术可行性论证