《热空气和冷空气》说课稿全国实验说课大赛获奖案例.docx
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《热空气和冷空气》说课稿全国实验说课大赛获奖案例.docx
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《热空气和冷空气》说课稿全国实验说课大赛获奖案例
《热空气和冷空气》说课稿
尊敬的各位评委老师:
大家好!
今天我说课的内容是《热空气和冷空气》。
下面我将从教学分析、教学目标、实验设计、教学过程、教学反思这几个方面展开我的说课。
一、教学分析
(一)实验内容分析
《热空气和冷空气》是苏教版小学科学四年级上册第一单元《我们周围的空气》的第2课。
本课是在学生认识了空气的基本性质、理解空气占据空间、一般物体具有“热胀冷缩”的性质后,探究空气受热后体积会膨胀、比同体积的冷空气轻会上升的现象,并由此让学生思考生活中运用这种原理的事例。
本课的设计是让学生从触觉上感受什么是热空气,用可视化实验的方法探究空气受热产生的变化,引导学生用图示的方法画出热空气上升的现象。
主要是培养学生运用多种感官观察事物的能力,学习可视化实验方法,启发学生思考,经历探究过程,增强学生的思维能力。
本课既是空气基本性质的继续,又是下一课《风的形成》的基础。
(二)学情分析
三年级学生已经认识了空气的基本性质,对冷、热具有一定的生活经验,对体积有一定的认识,生活中观察过厨房中锅、壶冒出的白气、烟上升的现象。
但学生看到的是现象,对热空气的了解是表面的、肤浅的,模糊的,甚至是错误的,学生对于热空气上升的前概念主要是建立在生活经验中。
通过对学生热空气上升现象的前概念调查,发现学生认为热水上面冒出的“白气”就是热空气,忽略了空气是无色的,说明学生对空气的基本性质还没有完全掌握;学生认为热空气与冷空气是分别存在的,忽略了热空气与冷空气的依存关系,热空气周围都是冷空气;学生认为冷空气是遇冷的空气,必须有冰的存在才会有冷空气,忽略了冷空气和热空气的相对性。
热空气为什么会上升?
这是一个学生不曾认真思考过的问题,有的学生坚持认为这是空气的一种本领,没有原因;有的认为热空气是自动上升的,忽略了热空气上升和冷空气的相对流动;有的认为热胀冷缩的原因,看不到热空气比同体积的冷空气轻,会上升。
知道学生已经知道了什么,明确学生的哪些观念是错误的,正是我们教学的起点。
二、教学目标
根据新课标的要求和本单元的教学特点,考虑学生现有的认知结构和心理特征,这节课我确定以下教学目标:
[科学知识目标]
知道空气受热后体积会膨胀,比同体积的冷空气轻,会变轻而上升。
[科学探究目标]
1.能观察并描述探究过程中空气的各种变化(变热、体积膨胀、上升等)。
2.学习运用可视化的方法观察实验现象,用类比的方法探究原因。
[科学态度目标]
1.通过猜想、画示意图、做实验等形式激发学生探究热空气的兴趣。
2.通过孔明灯感受中国古代劳动人民的智慧。
[科学、技术、社会与环境目标]
了解热空气上升原理在生活中的一些应用。
教学重、难点
重点:
用图示或文字的方式解释空气受热后的变化,用可视化的方法探究空气变热后的变化。
难点:
设计实验观察空气受热后的变化;探究同体积的热空气比冷空气轻,会上升。
三、实验设计
(一)教科书中实验设计及不足:
实验设计的不足:
1.教科书中“感受热空气在哪里”的实验,每个学生的感受是不一样的,且在实际教学中,学生对于火焰下方是否有热空气产生不同观点。
2.教科书中“做热气球的实验”是一名学生用手拿着塑料袋在蜡烛上方,实际操作时,袋子用手抓着,难以清楚地观察到里面空气逐渐变热产生的效果,且随着热空气增多,塑料袋在缓慢上升过程中会倾斜、掉落,实验效果不明显。
3.教科书呈现的“平衡纸杯实验”,学生不容易找到平衡,且用火柴加热,时间短,热量不足,实验现象不明显。
4.“热空气比同体积的冷空气轻,所以热空气会上升”,为什么这样的条件下,热空气就会上升?
学生仅知道表面现象,对冷、热空气轻、重的概念没有科学、直观的认识。
(二)实验改进与创新
实验材料:
蜡烛、测温装置、铁架台、塑料袋、回形针、棉线、杠杆尺、纸杯、氢气球、气球
1.改进实验一:
为了更直观地展示热空气的分布,在酒精灯火焰的上方、四周、下方等距离的位置安装温度传感器,点燃酒精灯后,观察、记录六个位置空气温度的变化,发现火焰上方温度升高最快,下方温度略微升高。
改进后的创新之处:
(1)借助温度传感器,替代原有的温度计,实现数据采集的智能化,将空气的温度变化以数据的形式直观呈现,提高了探究实验的效率。
(2)本套实验材料不仅仅测量火焰周围不同位置空气的温度,也可以用于热辐射、热传导、热对流等实验探究。
2.改进实验二:
用纸箱制作暗盒,在纸箱上标记A、B、C、D四处,连接温度传感器。
将酒精灯放入开口处,让学生观察1、2、3、4四个传感器的示数,判断分别代表哪处位置。
改进后的创新之处:
本套材料通过温度传感器,数字化地显示了暗盒内不同位置的温度,通过判断温度对应的位置,可以检测学生对热空气性质的理解。
3.改进实验三:
用三个去掉附件的铁架台,摆成三角形。
将塑料袋套在铁架台上,调整袋子与铁架台间的松紧程度,保证袋子能自由上下移动。
点燃酒精灯,观察现象。
改进后的创新之处:
点燃酒精灯前袋子是瘪的,点燃酒精灯后,可以明显看到袋子渐渐由瘪到鼓的过程,袋子也会随着时间推移慢慢上升,且上升的比较稳定。
整个实验的现象非常明显且易于观察。
4.改进实验四:
准备一个杠杆尺,将两个相同的纸杯杯口朝下,分别挂在杠杆尺两端,调整平衡,在一个纸杯的下面点燃酒精灯,观察现象,发现加热的一端,纸杯上升。
改进后的创新之处:
(1)两个相同的纸杯,保证了杯内空气的体积相同,让学生对“同体积”的热空气和冷空气有了直观的认识。
(2)采用平衡的杠杆尺辅助纸杯的平衡实验,使学生容易找到平衡,便于操作,易于观察。
5.改进实验五:
出示同样大小的氢气球和空气球,让学生说一说哪一个更容易上升,教师解释同体积的氢气比空气轻,再引导学生思考热空气为什么会上升。
改进后的创新之处:
通过观察同体积的氢气球和空气球哪一个上升,学生认识到同体积的氢气比空气轻的原理,再类比推理出“同体积的热空气比冷空气轻,热空气会上升”的初步结论。
四、教学过程
本节课我设计了四个教学环节,下面我说一下教学过程:
(一)情境——聚焦
1.创设情境,激发思维。
教师展示小风车。
教师:
同学们,老师带来这样一个装置,这是一个小风车,你有哪些方法让风车转动?
学生展示使风车转动的方法。
教师:
老师也有一个方法。
我把小风车放在蜡烛上面,点燃蜡烛,让小风车转起来?
同学们觉得这个办法能行吗?
学生猜测,教师演示,证实学生的猜想。
教师继续提出疑问:
移开蜡烛,小风车还会转吗?
学生继续猜测,教师演示,证实学生的猜想。
【设计意图】:
借助学生已有的生活经验让风车转起来,学生有很多办法:
有的用嘴巴吹,有的拿着风车跑,还有的用手臂挥舞……其本质是借助了流动的空气让风车转起来的。
当看到教师把风车放在蜡烛火焰上端,风车竟然也能转起来时,学生们的好奇心就被激发出来了,为后面启发学生提出问题做好铺垫。
2.观察现象,启发思维。
教师提问:
你看到了什么现象?
学生回答预想:
点燃蜡烛前,小风车没有转动。
点燃蜡烛后,小风车会转动。
移开蜡烛,风车停止了转动。
教师提问:
看到这种现象,能提出什么问题?
学生回答预想:
为什么风车会转动?
……
3.寻找关系,引导思维。
教师:
科学家在研究问题时,往往会把很多“为什么的问题”转化成“与什么有关系”,比如为什么风车会转动这个问题,我们怎么转化?
我们学着像科学家那样转化一下。
学生回答:
风车的转动可能与什么有关系?
教师:
请大家想一下,风车的转动可能与什么有关系呢?
假如学生提不出这些问题,教师可以引导:
看来有一定的难度,同学们不妨这样分析:
比如我们把风车转动现象中的有关事物拆开,逐个分析,可能就会找到答案。
提问:
与风车转动的事物有哪些呢?
学生回答:
这里有点燃的蜡烛、蜡烛周围有空气,我们的周围可能存在风、还有风车……我们就可以这样找关系了:
风车转动与点燃的蜡烛有什么关系?
蜡烛周围的空气会不会变化,引起风车的转动呢?
周围有风,会不会引起风车的转动?
风车的转动与风车有什么关系?
【设计意图】讲解方法是渗透是在过程之中的,科学探究的重要任务是在学习一种方法。
预想学生在研究中遇到的各种困难,然后引导学生进行思考,克服困难,这个过程是非常有价值的。
遇到现象的产生与什么有关系的问题时,假如找不到现象与事物的关系,往往会用分析法找关系,比如我们把这个实验可以看出若干个部分来看,找一找实验现象与若干部分之间的关系,就是在引导学生掌握一种方法,找到打开探究之门的金钥匙。
学生回答预想:
可能与点燃蜡烛有关系,点燃蜡烛风车就转动,移走蜡烛风车就停下来,所以我认为可能与点燃的蜡烛有关系。
教师记录:
点燃的蜡烛
学生回答预想:
可能与风有关系,可能风吹动了风车。
教师记录:
风
学生回答预想:
可能与风车有关系,风车必须是能自由转动的,如果风车不转动,再有风也不行。
教师记录:
风车
学生回答预想:
可能与空气有关系,因为蜡烛周围有空气,点燃蜡烛,周围的空气也会发生变化,空气受热形成风,就会吹动风车转动。
教师记录:
空气
教师引导:
咱们看大家的想法,有四个研究方向,好像有四条路,我们朝哪条路走呢?
点燃的蜡烛、风、风车、空气。
继续引导:
请同学们比较一下这些想法,你觉得按照哪个方向来研究呢?
进一步引导:
开始同学们让风车转动起来的方法就是借助风。
风的产生与空气流动有关,是什么导致空气的流动呢;风车的角度确实很一个很重要的方向,以后我们会从技术的角度研究,使用什么材料做风车,什么形状的风车更容易转动,风车离蜡烛火焰的距离多长才合适,达到既烧不到风车,又保证风车的转动;蜡烛周围有空气,朝着这个方向我们研究,我们就得点燃蜡烛,观察周围的空气发生了什么变化?
现在你确定研究方向了吗?
总结探究:
现在请各组同学点燃蜡烛开始研究。
【设计意图】:
从点燃酒精灯,小风车转动入手,用问题串的方式引导学生描述现象——提出问题——做出猜想,充分体现学生的主体地位,激发学生探究兴趣。
(二)方案——探究
1.基础活动
(1)活动:
感受热空气。
①观察体验,引入概念。
分析问题,提出任务:
现在请同学们观察点燃蜡烛后,周围的空气会发生哪些变化?
(提示学生注意安全,使用后的火柴梗放在盛有水的器皿中)
自由活动,小组汇报:
空气温度升高,感觉很热。
教师小结,引入热空气和冷空气的概念:
离蜡烛火焰近的空气受热温度升高,形成热空气。
我们把受热后的空气叫做热空气,没受热的空气可以叫做冷空气。
教师提问:
既然我们发现蜡烛火焰周围有热空气,现在你能看得到吗?
说明热空气有什么特点?
学生回答。
教师总结:
空气是无色无味的气体,我们看不到;热空气也是无色无味的气体,具有空气的基本性质。
我们虽然看不到热空气,但能用皮肤感受到热空气。
②探究分布,明确概念。
请同学们试着用手分别放在蜡烛火焰的上方、四周、下方,感受哪些位置热?
热空气主要分布在火焰的哪些位置?
小组汇报,形成假设:
蜡烛火焰上方热空气最多,四周热空气少,下部没有热空气。
教师提示:
这是我们的假设,下部到底有没有热空气,我们还得通过仪器测量来证明。
③举一反三,抽象概念。
假如我们把蜡烛换成酒精灯、烧热的铁块,也能起到蜡烛火焰的效果,怎么表达这个发现呢?
教师小结:
蜡烛的火焰、酒精灯的火焰和烧热的铁块都属于热源,我们可以说,热源上方的热空气最多,周围热空气少,下部基本感受不到热空气。
④拓展延伸,扩展概念。
提问:
现在我们研究的热空气都是人为制造的,自然界里的热空气是怎么形成的呢?
学生回答。
教师小结:
自然界的热空气是受到太阳光的照射形成的。
(2)活动:
测量热空气。
①仪器测量,收集数据。
教师谈话:
刚才大家靠个人感觉得出了热空气分布,这仅仅是一种假设,要精确知道热空气的分布,还需要借助仪器,因为有时人的感觉是不准确的。
教师出示热空气上升多功能教具,介绍仪器构造:
在支架上分别有五个温度传感器,它就像人的手一样,能感受到温度的变化,这五个传感器分别连接这五个显示器,能时时显示温度变化。
请大家看一下现在的空气温度,做好记录。
现在我们点燃酒精灯,大家注意记录五个位置空气温度的变化。
由于传感器的温度显示是动态的,我们可以连续记录至少三个数值,然后求平均值。
学生记录,汇报数据。
②科学分析,验证假设。
教师:
通过刚才的测量,证实了我们的假设,火焰上方热空气最多,周围热空气少,通过仪器测量,我们发现火焰的下部也有少量的热空气。
教师出示暗盒装置,让学生判断上边地1、2、3、4显示的温度分别对应A、B、C、D哪个位置。
学生观察,判断。
③联系实际,学以致用。
教师:
根据我们刚才的探究结果,为了避免热空气对人体的伤害,你认为,我们应该在蜡烛的哪个位置吹蜡烛?
谁来试一下。
教师:
向上提起锅盖儿安全还是横向移动锅盖儿更安全?
学生回答。
教师小结。
【设计意图】:
培养学生设计实验的能力,学生通过设计实验,初步感知热空气,加深对空气性质的认识,知道热空气具有空气的一切性质:
无色、无味、透明,不能直观被我们观察到。
2.学习进阶
活动:
探究空气受热后还有什么变化。
(1)想办法让塑料袋升到空中。
提出问题:
我们刚才用手感受到了空气受热后的变化,形成了热空气。
怎样用眼睛观察到空气受热后的其他变化?
我们需要借助什么物体观察到热空气的其他变化?
学生先尝试回答。
教师出示并介绍塑料袋、蜡烛、实验教具等实验材料,引导学生:
能不能借助老师提供的实验材料设计你们的实验方法呢?
学生讨论。
教师引导:
你是怎么想的?
为什么选这些材料呢?
教师总结:
利用非常轻小的物体、处于平衡状态的物体、空间相对封闭的容器、能够转动的物体等,都能看到热空气的变化。
学生汇报预设1:
首先将酒精灯点燃,将小塑料袋兜开,袋口向下,在酒精灯火焰上方撑好,观察现象,发现问题。
学生汇报预设2:
……
教师出示课件,提示注意事项:
一要注意安全,不要烧到手。
二要小组合作,共同完成实验;三要注意观察,做好记录;四要动脑想一想,看的这个现象能得出什么结论。
教师提供学生课堂实验记录单,将观察到的现象画出来。
学生实验,教师巡视指导,随时提出问题,促进学生思考。
汇报交流。
学生汇报,教师重点引导学生研究塑料袋上升现象。
学生:
手摸塑料袋感觉热,小心地把手伸进塑料袋内,感觉塑料袋内也很热;看到塑料袋胀起来;最后松手,塑料袋升起来了。
教师:
手摸塑料袋感觉到热,说明了什么?
塑料袋为什么会胀起来?
塑料袋为什么会上升?
你能用画一画的方式解释这些现象吗?
预设学生解释现象:
手摸塑料袋感觉到热,说明塑料袋内是热空气。
塑料袋胀起来是因为空气受热后所占的空间变大了,也就是说体积膨胀,塑料袋就鼓起来了。
因为塑料袋是开口的,空气会从里面跑出来一些,塑料粒的空气就少了,在体积不变的情况下变轻了,热空气上升带动了塑料袋上升,就把塑料袋托起来了。
教师追问:
开始的时候塑料袋没有上升,后来塑料袋慢慢升起,最后又降落到地面,你能解释一下原因吗?
预设学生回答:
空气受热后体积膨胀,热空气越来越多,热空气轻,向上升,把塑料袋托起来了;后来由于塑料袋内的热空气变凉,变成冷空气,塑料袋又降落到地面。
……
(2)想办法让纸蛇转起来。
教师出示纸蛇,提问:
同学们能不能利用今天学到的知识让纸蛇旋转起来?
学生交流方案:
思考让纸蛇旋转的方法。
学生演示,检验预测。
教师总结:
在纸蛇的下方点燃蜡烛,纸蛇就会转动起来。
教师提问:
纸蛇为什么会转起来?
你能解释原因吗?
学生预设回答:
热空气上升,推动了纸蛇旋转。
教师提问:
热空气为什么会上升?
教师出示氢气球和空气球。
教师引导:
同样大小的氢气球和空气球,哪一个更容易上升呢?
引导学生进行类比推理:
氢气球上升是因为里面装着比空气轻的氢气,塑料袋上升是因为里面的热空气比冷空气轻。
提出问题:
刚才的实验中,哪个实验也能说明这个问题?
引导学生做平衡纸杯实验。
教师出示平衡纸杯:
大家看,纸杯里面有什么?
学生回答:
有空气。
教师提问:
这两个纸杯的大小是一样的,说明里面空气的体积是怎样的?
学生回答:
相同的。
教师:
刚才大家推理说“同体积的热空气比冷空气轻”,你们能设计实验进行验证吗?
学生回答:
首先将纸杯调至平衡,在一个纸杯的下面点燃蜡烛,观察现象。
教师演示实验,生汇报实验现象,最后师生共同得出结论。
教师小结:
空气受热,体积膨胀,比同体积的冷空气轻,热空气会上升。
【设计意图】:
通过“转动的纸风车、塑料袋上升、纸蛇旋转”三个实验现象相同点的归纳,建构“热空气受热体积会膨胀,会上升”这个概念,会更充分、更扎实,更有说服力。
通过类比推理“空气受热,体积膨胀,比同体积的冷空气轻,热空气会上升”的初步结论。
推理是脑子想到的,实验验证是亲手做的,亲眼看到的,这样实验结论的得出更让人信服,学生印象会更深刻。
在类比推理之后,将平衡纸杯实验拿出来进行验证,得出的结论会更让人信服。
(三)交流——评价
1.提出问题:
这节课,我们用哪些实验现象推断热空气变化的?
学生回答:
利用看得见的纸蛇的转动、碎纸屑的飘动、塑料袋的上升、平衡木的变化,推断热空气的变化。
教师总结:
这起到了实验现象可视化的效果。
2.教师谈话:
通过以上的研究,我们知道“热空气会上升”,这个道理在我们生活中有哪些广泛利用?
你观察过厨房里的排风扇、屋里的暖气片吗?
它们安装在什么位置?
为什么?
【设计意图】:
借助线香的烟雾、纸蛇、塑料袋使空气流动方向“可视化”,更加直观的观察冷热空气的对流“热空气上升,冷空气下沉”,让学生感受探究物质世界的一种科学方法,激发学生的探究兴趣。
(四)拓展——应用
1.播放微视频,介绍孔明灯。
教师出示微视频,讲解孔明灯的历史:
微视频内容:
我国古代劳动人民利用热空气的性质制作了很多产品,孔明灯就是其中的之一。
相传1700多年前,诸葛孔明被司马懿围困,全军上下束手无策,诸葛亮妙计一出,命人拿来白纸千张,糊成无数个天灯,再利用烟雾向上的引力带着它们升空,一个个小小的天灯升起,加上营内的人咋呼着:
“诸葛先生坐着天灯突围啦!
”,司马懿竟然信以为真,被蒙骗了过去。
此计救了诸葛先生一命。
于是后世就称这种灯笼为孔明灯。
孔明灯起初是为了传递讯息之用,现在通常被当成节庆祈福许愿的工具。
2.现场演示,放飞孔明灯。
引导学生用细线“牵着”孔明灯。
(防止孔明灯引发火灾,也使孔明灯可重复利用)
教师提问:
如果老师不用细线牵着孔明灯,孔明灯会一直上升吗?
它会在哪些情况下停下来?
(火源燃尽或熄灭,灯身破损,遇到热气流环境等)
教师:
在野外放飞孔明灯可能会引发火灾等危险,我国有些地区禁止燃放孔明灯,同学们要自觉遵守法律规定,不能随意燃放孔明灯。
3.介绍热气球,提出疑问。
大家认识吗?
出示热气球。
可是孔明灯的出现比法国人发明热气球早了800多年,可以说,孔明灯就是最早的热气球。
介绍热气球的先进性。
但热气球飞行的唯一动力就是风,所以,它的飞行很受限制。
能否设计一款想飞就能飞的热气球呢?
有兴趣的同学课下查阅一下资料,思考改进热气球的好办法。
4.演示走马灯,拓展探究。
这节课,同学们表现真不错。
老师送给大家一个好玩的走马灯,演示走马灯。
课下,请同学们在保障安全的情况下玩一玩,研究其中的道理。
【设计意图】:
通过了解孔明灯的知识,放飞孔明灯,激发学生热爱中国传统文化的思想情感;通过热气球的发明时间与孔明灯发明时间的对比,增强学生的民族自豪感;通过设想热气球的控制,融入技术与工程的内容提高学生的设计意识;针对热气球存在的问题,引导学生多思考,多探索,增强学生的创新意识。
我的说课内容到此结束,敬请专家批评指正!
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