《科学》（上海牛津版）六年级第二学期
5.3.3 空气和水的导热性
教学目标
通过观察演示实验和分析讨论，知道水是热的不良导体，水主要通过对流的方式传热。
通过方案设计和实验探究，知道空气是热的不良导体，空气主要通过对流的方式传热。
在个人预测、观察记录、对比分析、方案设计、实验探究、小组分享等探究活动中，提升对基于证据的推理等科学学科本质的理解。
二、 教学重难点
【教学重点】空气和水都是热的不良导体，空气和水主要通过对流的方式传热。
【教学难点】对流传热的条件；设计实验方案。
教学准备
演示实验：铁架台、酒精灯、DIS（温度传感器）、大试管、单孔橡皮塞、双通管、铁丝网、红色小鱼。
学生实验：酒精灯、双通管、温度计、单孔橡皮塞、火柴、隔热手套、秒表，共12组。
其他：PPT
课时安排
1课时
教学过程
教学流程
教师活动
学生活动
设计意图
话题聚焦
【导言】今天，我们首先来做一个演示实验。（介绍装置的主要组成、温度传感器和DIS系统）如果加热试管底部，试管顶部的水的温度会有什么改变？
【演示实验一】
Q1：你预测的现象是什么？
Q2：实验的结果是什么？
Q3：加热试管底部，热水会向那个方向流动？水在以什么方式传递热量？还可能有其他方式吗？
Q4:这个实验能得出水的导热性好或不好的结论吗？（完成副板书的表格填写）
今天，我们一起来研究：水的导热性。也就是水通过传导的方式传热的能力到底如何？
【板书】水的导热性——以传导的方式传递热量的能力
预测现象
观察记录
讨论交流
引导学生对演示实验一进行预测、观察、分析，引出本课的主题之一——探究水的导热性。
活动一：水的导热性
【演示实验二】加热双通管顶部的水2分钟。同时通过投影呈现加热过程中温度的变化情况。
Q1：预测一下：加热过程中，双通管底部的小鱼会有什么变化？加热过程中，双通管底部的水的温度有什么变化？
Q2：观察一下：实验的结果是什么？
Q3：分析一下：这个实验中，热在水中能以对流的方式传递吗？
Q4：得出结论：你认为水的导热能力如何？它是热的良导体吗？（完成副板书表格填写）
Q5：问题讨论：分析实验现象，你认为玻璃的导热性如何？
Q6：问题讨论：使用小鱼来完成这个实验，你认为合适吗？
【板书】一、水是热的不良导体，主要通过对流的方式传热。
预测现象
观察记录
讨论交流
完成学习单
利用“开水煮活鱼”这个比较震撼的实验，激发学生的认知和情感冲突。为学生深入讨论水的导热性提供分析素材。
活动二：空气的导热性
【过渡】前面我们学习过：空气和水一样，都是可以流动的物体，都可以通过对流传热。那么，你认为空气的导热性如何？它是热的不良导体吗？如何通过实验来证实你的猜想呢？
【板书】空气和水的导热性
【讲解】请根据提供的实验材料，设计一个合理的实验方案，来证实你的猜想。（介绍实验材料及其用途、注意事项）
【方案指导】
Q1：你的假设是什么？空气的导热性如何？
Q2：我们是如何通过实验来证明水是热的不良导体的？对现在的实验设计有什么启发？
Q3：如何设计加热点和测温点的位置关系？
【分享交流】指导学生在小组内部分享个人的设计方案；选取2至3个代表性的设计方案在班级分享。
【实验指导】
Q1：实验中可能有哪些安全隐患，你预计到了吗？
Q2：我们是在按照实验方案在做实验吗？哪个实验是关键的？
Q3：我们有分工和合作吗？
Q4：有没有及时记录实验数据、现象和结论？
【分享交流】选取2至3个代表性的设计方案在班级分享。得出结论。
【板书】空气是热的不良导体，主要通过对流的方式传热。
了解活动要求
设计实验方案
分享交流
动手实验
观察记录
分析、得出结论
分享交流
完成学习单
在类比【演示实验二】方案设计的基础上，利用改进的空气导热性实验装置，设计空气导热性的实验方案，并通过实验，搜集相关证据，得出结论。增加了实验的探究性和学生的参与度。
拓展应用
【讲解】利用空气保温：皮毛、羽毛、羽绒服、泡沫塑料是很好的保温材料。除了它们本身是热的不良导体，还有一个重要的原因是，其中都“锁住”了大量的空气，阻止了空气的对流，而且空气也是热的不良导体。
【板书】二、利用空气保温
结合图片倾听理解
拓展对利用空气保温的认识。
本课小结
【小结】
当加热上部的空气或水时，不能形成对流，热量只能以传导的方式向下传递。
空气和水都是热的不良导体，主要通过对流的方式传热。
完善板书。
参与小结
完善笔记
小结本课内容脉络，突出学习重点。
作业布置
练习册5.3： 8、13、17、19
第5章综合练习：9、17
倾听
记录
板书设计
主板书：
空气和水的导热性
——以传导的方式传递热量的能力
副板书：
演示实验
热传递方式
热传递的效果
水的导热性
一
对流、传导、辐射
好
不能确定
二
传导、辐射
不好
差
附1： 《空气和水的导热性》学习单
【自评表】
评分要点
自评区（请圈出自评分数）
非常好
良好
需努力
不够好
1.积极地发表与本课有关的见解
4
3
2
1
2.认真地观察并记录实验现象
4
3
2
1
3.会设计相关的实验方案
4
3
2
1
4.主动参与小组各项活动，有分工有合作
4
3
2
1
5.能理解与本课有关的重要结论
4
3
2
1
6.模范地遵守课堂纪律和规范
4
3
2
1
【活动一】水的导热性
演示实验一：
——我的预测
将试管底部加热1分钟，试管顶部的水的温度会 。
——我的观察
将试管底部加热1分钟，试管顶部的水的温度 。
——我的分析
在这个实验中，因为加热点在底部，热水 （上升/下降)，冷水
（上升/下降)，所以，热在水中能以 （(传导(对流(辐射）方式传递。
——我的结论
由以上现象可知，加热底部的水时，水可以通过 的方式传热；水以传导的方式传热的能力（水的导热性） （良好/较差/不能确定）。
演示实验二：
——我的预测
加热双通管上部的水2分钟。管底部的小鱼会
（安然无恙/拼命挣扎/不幸遇难）。管底部的水温会 （升高/不变/下降）。
——我的观察
加热双通管上部的水2分钟。管底部的小鱼会
（安然无恙/拼命挣扎/不幸遇难）。管底部的水温从 ℃变为 ℃。
——我的分析
在这个实验中，因为加热点在顶部，热水 （能/不能)下降，冷水 （能/不能)上升，所以，热在水中 （能/不能）以对流方式传递。
——我的结论
由以上现象可知，加热顶部的水时，水 （能/不能）通过对流的方式传热；水以传导的方式传热的能力（水的导热性） （良好/较差/不能确定）。
重要结论：
【活动二】空气的导热性
实验设计：
利用所给的实验材料（酒精灯、双通管、温度计、单孔橡皮塞、隔热手套、秒表等），设计探究空气的导热性的实验装置图。
实验记录：
1.当前的室温为 ℃。
2.加热2分钟后，A中温度计显示的温度为 ℃；B中温度计显示的温度为 ℃；
（A/B)的温度升得高。
重要结论：
附2： 《空气和水的导热性》教学反思
《空气和水的导热性》是六年级第二学期《科学（上海牛津版）》第五章中的一节内容。本课主要达成的目标有两个。一是知识目标：知道空气和水是热的不良导体，主要通过对流的方式传热。二是能力目标：通过观察水的导热性实验，科学推理得出相应结论，并能借鉴其中的原理设计空气的导热性实验。其中的关键点是：理解对流传热的条件，传导传热和对流传热的区别；难点是：设计空气的导热性实验并探究空气的导热性。
为了突破难点，让学生通过自主探究知道空气的导热性，我设计了两个演示实验。演示实验一的目的是让学生认识水可以通过对流的方式传热。首先让学生预测：加热试管底部的水，试管顶部的水的温度如何变化？然后观察实验现象并分析其中的传热方式。演示实验二在教材实验基础上做了两点改进：一是将冰块换成小鱼，刺激学生的认知和情感方面的冲突，吸引学生的关注和思考；二是利用双通管代替大试管，并在试管底部安放温度传感器，即时反馈温度变化。和预设的那样，学生很快被小鱼实验吸引，并作出了自己的预测。学生观察到：加热试管顶部的水一段时间后，试管底部的小鱼并没有发生异样，试管底部的水温几乎保持不变。他们对此时水的传热方式进行了分析，比较两两次实验的不同之处，得出水是热的不良导体的结论。两个实验对设计空气的导热性实验有很好的借鉴意义。很多学生能在4分钟内设计出实验方案。并在随后的实验活动中找到空气是热的不良导体的证据。
本次课有两点值得反思。第一，小鱼实验一方面对引发学生认知和情感冲突，促进学生参与度方面有比较明显的作用。但也可能带来动物实验的争论。在评课环节，尽管大部分老师对这个实验持乐观支持态度，但也有一部分老师表示，这个实验给学生带来的情感冲击太大，建议用其他材料替代。事后，我也在授课班级进行了调查，从收集的34份书面反馈来看 ，9位学生表示对小鱼实验表示震惊，建议不要用小鱼实验（生命至上派）；14位学生为理性乐观派，表示小鱼实验很精彩，建议保留；还有11位学生表示忧虑但能够接受小鱼实验。看来，小鱼实验的确给一部分人群（包括教师和学生）带来冲击和困扰，以后在采用动物进行实验时需要更加的谨慎。第二，空气导热性的学生实验的改进效果还是不错的，材料简单，操作简便，比较满意。
附3： 《空气和水的导热性》专家点评
祝老师这节课体现了一些科学学科的本质特征，为发展学生的科学学科核心素养，实现科学学科的育人价值进行了很好的探索。
首先，理解科学观念，注重实践应用。空气和水都是热的不良导体，它们主要通过对流的方式传热。这是本课学习的科学观念。学生通过预测、观察、分析、解释等学习活动，认识并理解了空气和水的导热性。课的最后，祝老师结合一些生活中利用空气保暖的例子，让学生对空气的导热性有了更深的认识。
其次，基于科学推理，促进思维发展。在演示实验一中，学生能凭借生活经验推测当加热试管底部时，试管顶部的水的温度会升高。结果的确如此。但这里，学生的推理过程并非完全科学理性的。为此，祝老师引导学生分析此时可能存在的热传递方式。分析结果表明，此时的热传递方式中，对流肯定存在，传导和辐射也可能存在。因此这个实验并不能确定水以传导的方式传热的效果到底如何。在演示实验二中，一部分学生由于没有正确理解演示实验一的结论，可能错误地认为水具有良好的导热性（实际是水可以通过对流传热），从而预测双通管底部的水的温度会升高。当实验现象并没有支持他们的预测（错误的推理）时，学生会再次分享演示实验二中的传热方式，发现：此时对流传热不能发生，传导和辐射有可能发生。利用科学推理，学生不难得出“水是热的不良导体，水主要通过对流的方式来传热”这样的结论。
再次，着眼真实问题，开展科学探究。两个演示实验很好地让学生认识了水的导热性，尤其是了解了如何用实验来证明水的导热性。在此基础上，祝老师抛出本课的第二个核心问题：空气的导热性如何？如何设计实验来证明你的猜测？由于前面的铺垫比较到位，学生能在3至4分钟内利用老师提供的实验材料设计出初步的实验方案，并通过小组交流讨论确定一个相对合理的方案。接下来的实验环节，学生获取了相应的证据，并利用这些证据，得出空气的导热性差，空气主要利用对流的方式传热的科学结论。在班级分享中，部分学生的困惑得到澄清，比较合理的科学解释逐渐形成。“问题-证据-解释-交流”，这些科学探究的要素在这个活动中体现得非常明显。
最后，在潜移默化中建立正确的科学态度。本课的实验设计源于学生经验又有着让学生掉入经验陷阱的玄机；既有帮助学生“明理”的演示实验，又有学生亲自实践的学生实验。这有利于保持学生对自然现象的好奇心和探究热情，当然，这也是学生对待科学的基本态度。值得一提的是，祝老师对本课的几个实验设计都进行了不同程度的改进。通过DIS系统代替不严谨的冰块，直观呈现温度的变化；通过利用易找的低成本材料替代教材中原本需要专门加热器才能实现的学生实验。这种大胆质疑，追求创新的精神也会让学生浸润其中。当然，尊重证据，实事求是这样的科学精神在本课中也得到充分的呈现。
尽管在本课实施过程中也存在着一些尚待完善的地方，但总体来说，这是一节不错的体现科学学科本质，提升学生科学素养，实现科学学科育人价值的好课。
课件12张PPT。请阅读学习单，明确任务清单和自评表的内容。演示实验一：加热试管底部的水1分钟——我的观察
试管顶部的水的温度 了。
——我的分析
在这个实验中，因为加热点在底部，热水 （上升/下降)，冷水 （上升/下降)。所以，热在水中以 （?传导?对流?辐射）方式传递。
——我的结论
由以上现象可知，加热底部的水时，水可以通过 的方式传热；水以传导的方式传热的能力（水的导热性）
（良好/较差/不能确定）。?上升下降对流不能确定升高水的导热性水通过传导的方式传递热量的能力演示实验二：加热双通管顶部的水2分钟——我的观察
底部的小鱼 （安然无恙/拼命挣扎/不幸遇难）。底部的水温从 ℃变为 ℃。
——我的分析
在这个实验中，因为加热点在顶部，热水
（能/不能)下降，冷水 （能/不能)上升，所以，热在水中 （能/不能）以对流方式传递。
——我的结论
由以上现象可知，加热顶部的水时，水
（能/不能）通过对流的方式传热；水以传导的方式传热的能力（水的导热性）
（良好/较差/不能确定）。安然无恙不能不能不能不能较差重要结论(1)?
传导与对流均可在水中发生，但以对流为主。当上部的水受热时， （能/不能）形成对流，热只能通过传导向下传递。水是热的 （良/不良）导体。不能不良空气的导热性空气通过传导的方式传递热量的能力如何？
如何通过实验来证实你的猜想？实验设计利用所给的实验材料，设计探究空气导热性的实验装置图。
A方案：以传导传热为主；B方案：以对流传热为主
Q1：你的假设是什么？空气的导热性如何？
Q2：我们是如何通过实验来证明水是热的不良导体的？对现在的实验设计有什么启发？
Q3：如何设计加热点和测温点的位置关系？ 分享交流ABQ1：实验中可能有哪些安全隐患，你预计到了吗？
Q2：我们是在按照实验方案在做实验吗？哪个实验是关键的？
Q3：我们有分工和合作吗？
Q4：有没有及时记录实验数据、现象和结论？
重要结论（2）?
传导与对流均可在空气中发生，但以对流为主。当上部的空气受热时， （能/不能）形成对流，热只能通过传导向下传递。空气是热的 （良/不良）导体。不能不良拓展应用：利用空气保温 毛皮和羽毛的间隙充斥着大量的空气小结：空气和水的导热性作业布置练习册5.3： 8、13、17、19
第5章综合练习：9、17
