资源简介

《水结冰了》教学设计
【教材简析】
本课对应《义务教育科学课程标准（2022 年版）》3—4 年级“物质的三态变化 ”学习内容，具体涉及“描述加热或冷却时常见物质发生的状态变化，如水结冰 ”“知道水结冰时体积会膨胀 ”等要求。作为“水 ”单元的第 4 课，学生在前3 课已认识水的蒸发、凝结和沸腾现象，本课聚焦水从液态到固态的变化——结冰，通过观察、测量和实验，引导学生理解水结冰的条件及伴随的温度、体积变化，建立“水的三态变化与温度相关 ”的科学概念，为后续学习冰的熔化奠定基础。
本课内容分为四个板块。在聚焦板块，通过自然界的湖水结冰现象，引发学生对水结冰过程的思考。在探索板块，预测水结冰的条件、观察记录水结冰过程的温度和状态变化、比较水与冰的异同。在研讨板块，围绕水结冰的温度、变化特征展开，强化证据意识。在拓展板块，延伸至热胀冷缩现象，联系生活应用。本课注重通过实验现象和数据的分析来培养学生的观察能力和逻辑推理能力，渗透“稳定与变化 ”的跨学科概念。
【学生分析】
三年级学生对水结冰现象有生活经验（如冰箱制冰），但缺乏对结冰过程的科学观察和数据记录能力。从认知特点看，他们能进行简单的实验操作，但在控制变量、分析数据时需引导；从能力发展看，学生已掌握温度计的基本使用方法，但对“水结冰时温度保持0℃ ”“体积膨胀 ”等抽象概念的理解需依赖直观现象。此外，学生对“热胀冷缩 ”的认知较少，需通过实验和实例帮助建构。
【教学目标】
科学观念目标
知道当环境温度低于 0℃时，水的温度下降到 0℃会结冰，从液态变为固态。
了解水结冰时体积会膨胀，物体一般具有热胀冷缩的性质（水结冰时例外）。科学思维目标
基于水结冰过程的观察现象和温度数据，归纳水结冰的条件及变化规律。通过比较水与冰的特征，认识两者的异同及联系。
探究实践目标
1
能设计并完成水结冰实验，记录温度变化和状态变化。
能用文字、图表描述实验现象，分析数据并得出结论。
态度责任目标
在观察和实验中养成认真、细致的态度，体会证据对科学结论的重要性。激发对物质变化的好奇心，关注水结冰现象在生活中的应用。
【教学重难点】
重点：观察并描述水结冰过程中的温度和状态变化。
难点：准确测量水结冰时的温度，分析体积膨胀的原因。
【教学准备】
学生：试管、清水、碎冰、食盐、温度计、烧杯、记号笔、计时工具、记录单。
教师：教学课件、冰的图片、热胀冷缩现象实例（如瘪乒乓球复原图片）。 【教学过程】
一、聚焦：湖水是怎样结冰的？
1.情境导入：课件出示初冬和深冬的湖面图片，提问：湖水是怎样结冰的呢？学生交流生活经验：温度低会结冰。
2.聚焦问题：水结冰需要什么条件？过程中会发生哪些变化？
学生交流生活经验：水放在冰箱里会结冰。（板书：水结冰了）
设计意图：通过自然现象唤醒学生前概念，引发探究兴趣，聚焦核心问题“温度如何影响水的状态 ”。
二、探索：观察水结冰的过程
活动 1 ：预测水结冰的条件。
1.说一说我们对结冰现象的看法。
（1）课件出示水结冰的图片，提问：大家对于水结冰的现象有什么看法或者观点吗？
（2）学生分享自己已有的认知。
2.设计实验。
提问：如果想亲眼看见水结冰的过程，我们可以怎么做实验？需要哪些材料？
学生讨论：“温度计 ”“烧杯 ”“放进冰箱 ”“加冰块 ”“加食盐降温 ”（教师适
2
时引出碎冰加食盐可显著降低温度的知识）
教师出示实验材料，追问：如何利用这些材料设计好实验步骤？
小组讨论实验步骤。
明确步骤：
（1）试管装 1/4 清水，用记号笔标记水位线；
（2）将试管放入装有冰盐混合物的烧杯中，计时观察。（解释：碎冰加盐后可以让周围的温度显著降低，这样可以加快试管中水的结冰速度。）
（3）试管中插入温度计（不碰试管壁和试管底）。
活动 2 ：观察并记录水结冰的变化
1.用温度计测量试管内水温，每隔 1 分钟记录一次温度（提醒：温度计不触碰试管壁，视线与液柱平齐）。
2.观察水的状态变化（是否出现冰晶、完全结冰的时间），用图画或文字记录，将观察结果记录在教科书第 40 页的记录单中（图文结合）。
3.对比初始水位与结冰后的水位，观察体积变化。
学生操作：小组分工（操作员、记录员、观察员），教师巡视指导，强调安全（不触碰碎冰以外的低温器材）。
学生分享观察记录。
活动 3 ：比较水与冰的异同。
1.分享结束后，教师提问：水和冰有什么相同点和不同点？
学生依据观察现象回答：冰的温度更低（触摸试管外壁）；冰是固体，水可以流动（摇晃试管）。
2.总结：
相同点：无色、无味、透明；
不同点：冰有固定形状，是固体，水会流动，是液体；水的温度高于0℃ ,冰的温度是 0℃或低于0℃。
设计意图：通过预测、实验、观察和比较，引导学生从现象到本质，建构“水结冰是液态变成固态，需周围温度低于0℃ ”的概念，感知体积变化。
三、研讨：水结冰的条件与变化
1. 问题 1 ：水在什么温度下会结冰？
学生汇报数据：水温逐渐下降，达到 0℃时开始结冰。
3
教师小结：水的温度下降到 0℃时开始结冰（强调标准大气压下 0℃结冰）。
追问：现在可以判断深冬时结冰湖水的温度了吗？
学生解释：结冰的湖水的温度低于0℃。
2. 问题 2 ：水结冰的过程中有哪些变化？
学生观察：（1）结冰后水位上升，体积膨胀。（2）结冰过程中，冰水混合物的温度长时间保持在 0℃左右。
3. 问题 3 ：生活中哪些现象与水结冰体积膨胀有关？
学生举例：冬天水管冻裂、塑料瓶子里的水结冰后让瓶子变形或鼓起来。
设计意图：通过分析数据和现象，强化“温度是水结冰的关键条件 ”“水结冰体积膨胀 ”的科学概念，联系生活实例，深化理解。
四、拓展：热胀冷缩与水的特性
1.实验演示：（课件出示）
（1）把温度计玻璃泡包在手心里（液柱上升）→ 放入冷水中（液柱下降） → 解释“热胀冷缩 ”。
（2）将瘪乒乓球浸入热水，观察复原现象 → 解释“热胀冷缩 ”。
2.提问：水结冰时体积膨胀，与热胀冷缩矛盾吗？
资料补充：科学家发现，当温度降到 4 摄氏度以下时，水会呈现“热缩冷胀 ”的现象，即温度降低，体积增加。
设计意图：从水拓展到普遍规律，深化对物质性质的理解。
【相关练习】
1.在一个标准大气压下，水开始结冰时的温度是（ ）。
A. 10℃ B. 0℃ C. -10℃
答案：B
解析：在一个标准大气压下，水在 0℃时开始结冰。
2.水结冰后体积会（ ）。
A. 变小 B. 不变 C. 变大
答案：C
解析：水分子结冰时会排列得更松散，体积膨胀。
3.【判断题】所有物体都具有“热胀冷缩 ”的性质。( )
答案： ×
4
解析：水的温度在降低到 4℃以下时会出现“热缩冷胀 ”的现象。
4.【简答题】为什么冬天水管会冻裂？
参考答案：因为水结冰时体积会膨胀，结果将水管撑裂了。 【板书设计】
水结冰了
条件：温度下降到0℃以下
变化：液态（水）→ 固态（冰）
温度：降至 0℃后保持不变
体积：膨胀（热缩冷胀）
比较：水 ←→ 冰（状态、温度、流动性、体积）
【相关表单】
课堂学习评价单
评价维度 评价内容 能做到的打“√ ”
我会操作 我能正确使用温度计，测量水结冰过程的温度变化
我会表达 我能将自己的观点说清楚
我会记录 我准确记录水结冰过程的温度数据和其他现象
我会倾听 我能专注倾听别人的想法，并适时给出回应
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