资源简介

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小学科学（青岛版）三年级上册
第三单元《冷与热》
大单元教学设计
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学科 小学科学 版本 青岛版·六三制
年级 三年级上册（新教材）
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 7 课时
一、单元主题
“热力探秘局——解锁温度变化的奥秘”
围绕温度变化引发的热胀冷缩、热空气运动及能量转换现象，引导学生通过观察、
实验和工程实践，探索热学原理在自然与生活中的应用。
二、单元大情景
“校园热能工程师挑战赛”
学生化身“热能小工程师”，加入校园科学实验室，完成四项任务：
1.任务 1：破解温度密码（测量工具制作与校准）
2.任务 2：追踪热能踪迹（热胀冷缩实验）
3.任务 3：解密自然之力（风与热气球现象）
4.任务 4：能源创意设计（制作走马灯）
最终目标：设计《热能应用手册》，举办“校园热能科技博览会”。
三、课程标准分析
3.物质的运动与相互作用（热传递）
核心概念
4.能的转化与能量守恒
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3.2 热传递现象
学习内容
4.1 温度变化与物质状态改变
①描述物体热胀冷缩现象；
学段目标 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
（一）第一部分：单元课程组成
本单元包括《哪杯水热》、《温度计的秘密》、《桥上的伸缩缝》、《瘪的乒乓球
鼓起来了》、《热气球上升的秘密》、《风是怎样形成的》和《制作走马灯》这 7课内
容。
（二）第二部分：分课内容分析
1.第十课《哪杯水热》
（1）核心内容：通过感官比较水的冷热程度，建立“温度”概念，学习使用温度计
测量温度。
（2）关键活动：
①对比不同环境（室内/室外、阳光/背阴处）的水温差异。
②学习摄氏温度（℃）的含义及温度计读数方法。
③探究一日气温变化规律（如清晨最低、午后最高）。
2.第十一课《温度计的秘密》
（1）核心内容：揭示温度计工作原理——液体的热胀冷缩性质。
（2）关键活动：
①观察温度计结构（玻璃泡、液柱、刻度）。
②实验验证水/酒精受热膨胀、遇冷收缩的现象。
③安全提示：水银温度计破碎后的处理措施。
3.第十二课《桥上的伸缩缝》
（1）核心内容：探究固体热胀冷缩现象及其工程应用。
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（2）关键活动：
①观察桥梁伸缩缝的作用（防止热胀冷缩导致变形）。
②实验：加热金属条观察长度变化（如铜棒受热伸长）。
③生活案例：铁轨缝隙、电线“夏松冬紧”。
4.第十三课《瘪的乒乓球鼓起来了》
（1）核心内容：验证气体热胀冷缩性质及其应用。
（2）关键活动：
①实验：将瘪乒乓球浸入热水观察复原现象。
②分析车胎爆裂原因（气体受热体积膨胀）。
③拓展：保鲜膜遇冷凹陷的原理。
5.第十四课《热气球上升的秘密》
（1）核心内容：探究热空气上升原理及其技术应用。
（2）关键活动：
①模拟实验：塑料袋罩酒精灯观察上升现象。
②分析抽油烟机安装位置、空调/暖气布局的科学依据。
③技术应用：孔明灯、热气球的升空原理。
6.第十五课《风是怎样形成的》
（1）核心内容：综合热学知识解释自然现象——风的成因。
2.关键活动：
①模拟实验：蜡烛加热瓶内空气→冷空气流入形成风（烟流观察）。
②分析海陆风成因（比热容差异导致昼夜风向变化）。
③风能利用：风力发电、帆船航行。
7.第十六课《制作走马灯》
（1）核心内容：应用热空气上升原理进行工程实践。
（2）关键活动：
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①设计并制作简易走马灯（材料：纸杯、蜡烛、转轴）。
②测试不同蜡烛数量对转速的影响（能量转化效率）。
③工程思维迭代：优化结构以提高稳定性。
（三）第三部分：课程逻辑关系
1.本单元以“温度变化”为核心，形成“现象观察→原理探究→应用实践”的递进
式知识链：
（1）基础层（1-2 课）：
建立温度概念 → 揭示热胀冷缩原理（液体）。
（2）拓展层（3-4 课）：
固体热胀冷缩（桥梁工程） → 气体热胀冷缩（生活现象）。
（3）综合层（5-7 课）：
热空气上升（自然现象） → 风形成（能量转换） → 走马灯（技术应用）。
2.能力培养脉络：
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工具使用（温度计）→ 实验验证（热胀冷缩）→ 现象解释（风成因）→ 工程实践
（走马灯）。
五、教学目标
1. 理解热胀冷缩原理；
科学观念
2. 描述热空气上升与风的形成关系。
1. 通过对比实验归纳材料导热性；
科学思维
2. 用模型解释热传递路径 。
1. 设计热气球升空实验；
探究实践
2. 制作走马灯并测试能量转化效率 。
1. 形成节能意识；
态度责任
2. 遵守实验安全规范（如热水操作）。
六、学情分析
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1.年龄特点：三年级学生以具象思维为主，需通过动手实验理解抽象概念。
2.认知基础：已知“冷热”生活经验，但未系统学习温度量化与热传递原理。
3.学习难点：气体热胀冷缩的微观解释；海陆风形成的空间想象。
七、活动设置
温度特工 感知温度差异，提出 盲测三杯水温（数学排序）；讨论
第 10 课
集训营 测量需求 手感局限性（辩论）
秘密武器 用红墨水+玻璃管制作温度计（美
第 11 课 理解液体热胀冷缩
研发 术：绘制刻度）
桥梁 加热铜棒观察伸长（工程：分析铁
第 12 课 验证固体热胀冷缩
保卫战 轨缝隙设计）
气体 乒乓球复原实验（拍摄慢动作视频，
第 13 课 探究气体体积变化
魔术师 信息技术）
天空 应用热空气上升原
第 14 课 纸杯+蜡烛制作热气球（劳动技术）
征服者 理
自然之风 蜡烛+风车烟流实验（地理：绘制海
第 15 课 模拟海陆风形成
解码 陆风示意图）
能源 优化走马灯叶片角度（数学：测量
第 16 课 设计热能动力装置
创意工坊 转速与倾角关系）
八、教学方法
1.矛盾事件驱动法
操作：提问“冷水杯外壁为什么有水珠？”（学生误认漏水） → 引发认知冲突 →
实验验证凝结现象。
2.工程迭代设计
操作：走马灯制作经历“设计→测试（转速慢）→改进（增大叶片）→再测试”流
程。
3.可视化探究
操作：用有色墨水观察热水扩散路径，直观展示热对流。
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九、学习方法
1.类比学习
操作：将水分子运动比作“操场奔跑的学生”，理解加热加速分子运动。
2.问题链反思
操作：
Q1：为什么海边比沙漠风大？
Q2：如何设计无风环境实验？
Q3：制定“教室通风优化方案”。
3.家庭实验室
操作：观察暖气片附近纸巾飘动方向，记录气流规律。
十、评价策略
（一）单元总体评价策略
评价维度 工具 比例
科学观念 单元知识闯关题 30%
探究实践 实验报告单+走马灯作品 40%
合作创新 小组任务完成度记录表 30%
（二）分活动评价表
活动 1：《哪杯水热》分活动评价表
完成水温对比实 独立测量3组数据（室 绘制一日气温折线图并
实验操作
验 内/室外/背阴处） 标注峰值时间
计算早晚温差（如 分析“背阴处比阳光下低
数据分析 记录单次温度值
12℃→28℃） 5℃”的科学原因
在指导下读取温 准确读取刻度（误差 校准自制温度计模型（对
工具使用
度计 ≤1℃） 比标准温度计）
活动 2：《温度计的秘密》分活动评价表
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说出“液柱上升= 解释“4℃以下水反常 用分子模型图解热胀冷
原理理解
受热膨胀” 膨胀”现象 缩
组装简易温度计 标注基础刻度（0℃ 用冰水混合物校准 0℃刻
模型制作
（红墨水+吸管） /100℃） 度
模拟处理破碎温度计 设计《实验室温度计使用
安全认知 知道水银有毒
（撒硫磺粉） 守则》海报
活动 3：《桥上的伸缩缝》分活动评价表
观察铜棒受热伸 测量不同金属（铜/ 设计“双金属片温控开
实验探究
长现象 铁）膨胀差异 关”模型
说出伸缩缝防变 分析铁轨夏缝冬紧原 论证高铁无砟轨道伸缩
工程思维
形作用 理 缝技术
列举 1个热胀冷 解释“电线冬紧夏松” 提出“桥梁抗震优化方
迁移应用
缩实例 的安全隐患 案”（如橡胶缓冲层）
活动 4：《瘪的乒乓球鼓起来了》分活动评价表
用热水复原乒乓 记录复原时间（如 30 对比不同水温（40℃
实验操作
球 秒） /80℃）复原效率
说出“气体受热 用气球套瓶口演示热 分析“爆米花爆开”的能
科学解释
膨胀” 胀冷缩 量转换过程
知道热水烫伤风 编写《家庭热实验安全指
安全实践 规范使用长柄夹取球
险 南》
活动 5：《热气球上升的秘密》分活动评价表
用纸杯+蜡烛制 优化结构（如加大气囊）
模型制作 实现升空高度≥50cm
作简易热气球 使升空≥1m
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说出“热空气密 用烟雾演示冷热空气 计算热气球载重公式（浮
原理分析
度小” 循环 力-重力）
列举 1种热空气 分析孔明灯限高政策 设计“环保燃料热气球”
技术迁移
应用 科学依据 （如酒精棉替代蜡烛）
活动 6：《风是怎样形成的》分活动评价表
完成蜡烛烟流演 记录海陆风昼夜风向 用数据论证“陆地升温快
实验探究
示实验 变化 →白天风从海向陆”
制作简易风洞模 添加可调温区模拟不同
模型建构 标注气流循环路径
型 地表吸热差异
说出 1种风能应 分析台风预警科学原 提出“社区防风林优化方
环保责任
用（如发电） 理 案”（如乔木灌木搭配）
活动 7：《制作走马灯》分活动评价表
按图纸组装走马 自主改进叶片角度 创新结构（如双层叶片）
工程设计
灯 （如 45°斜切） 提升转速 20%
说出“热能→机 测量蜡烛数量与转速 计算能量转化效率（如
能量分析
械能” 关系 30%）
对比中外传统动力玩 策划“古代科技展”走马
文化融合 了解走马灯历史
具（如希腊蒸汽转球） 灯主题区
十一、作业设计
活动 1：《哪杯水热》分层作业设计
记录家庭 3处水 ★：1处数据
基础作业
温（厨房/阳台/ ★★：3处数据+简单对比
（温度感知）
卫生间） ★★★：分析差异原因（如日照影响）
提升作业 绘制“校园一日气 ★：记录 3个时间点
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（数据可视化） 温变化折线图” ★★：绘制完整折线图
★★★：标注最高/最低温及成因
★：记录单次数据
拓展作业 测量沥青路 vs
★★：对比 3次数据取平均
（热岛效应调查） 草地表面温度
★★★：提出“校园降温方案”
活动 2：《温度计的秘密》分层作业设计
标注温度计 ★：标对 1个部件
基础作业
部件（玻璃泡 ★★：标对 3个部件
（结构认知）
/液柱/刻度） ★★★：补充功能说明（如“玻璃泡储液”）
测试酒精/水 ★：记录 1组液柱变化
提升作业
受热膨胀差 ★★：对比 2种液体上升高度
（原理验证）
异 ★★★：用数据论证“酒精更适合低温测量”
研究伽利略 ★：简述发明故事
拓展作业
体温计工作 ★★：制作彩色浮子温度计模型
（科技史探究）
原理 ★★★：分析现代电子温度计优势
活动 3：《桥上的伸缩缝》分层作业设计
★：1张照片
基础作业 拍摄 3种带伸
★★：3张照片+标注位置
（现象观察） 缩缝的建筑物
★★★：分析缝宽与温差关系（如北方缝更宽）
★：定性描述（如“塑料弯曲”）
提升作业 测试塑料/金属
★★：测量形变量（毫米级）
（材料实验） 受热形变率
★★★：推导“材料膨胀系数”概念
★：画出草图
拓展作业 设计“自适应伸
★★：标注智能材料（如记忆合金）
（创新设计） 缩缝”模型
★★★：制作原型并测试承重能力
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活动 4：《瘪的乒乓球鼓起来了》分层作业设计
★：1例（如夏天车胎鼓）
基础作业 列举 3种气体热胀冷
★★：3例
（现象记录） 缩生活案例
★★★：用原理解释“高压锅喷气”
★：完成 1种材料复原
提升作业 测试瘪铝罐/塑料瓶复
★★：对比 2种材料差异
（对比实验） 原效果
★★★：分析材料导热性影响
★：概念草图
拓展作业 设计“防爆胎预警装
★★：标注温度传感器位置
（工程应用） 置”
★★★：模拟胎压过高警报触发
活动 5：《热气球上升的秘密》分层作业设计
★：标注“热空气上升”
基础作业 绘制热气球升力
★★：添加冷热气流箭头
（原理图解） 示意图
★★★：补充伯努利原理解释
★：测试 2种尺寸
提升作业 探究气囊大小对
★★：记录升空高度数据表
（变量测试） 升力影响
★★★：用折线图呈现“尺寸-升力”关系
制作“丝绸之路 ★：标注古代航线
拓展作业
热气球”地理模 ★★：添加季风风向标识
（跨学科设计）
型 ★★★：分析热气球对古代商贸的假想影响
活动 6：《风是怎样形成的》分层作业设计
★：记录 1天
基础作业 记录 3天校园旗
★★：记录 3天+绘制风向玫瑰图
（自然观察） 帜风向
★★★：关联天气预报数据分析
提升作业 测试光滑/粗糙 ★：定性描述（如“草地风小”）
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（对比实验） 地表对风速影响 ★★：用风速仪测量数据
★★★：推导“地表摩擦系数”概念
★：画出叶片草图
拓展作业 设计“迷你风力
★★：制作原型点亮 LED 灯
（绿色能源） 发电机”
★★★：优化叶片角度提升发电效率
活动 7：《制作走马灯》分层作业设计
标注走马灯 ★：写出“热空气上升”
基础作业
能量转换路 ★★：添加“热→机械能”箭头
（结构解析）
径 ★★★：补充现代应用（如燃气轮机）
测试不同叶 ★：记录 1种材质转速
提升作业
片材质（纸/ ★★：对比 3种材质数据
（性能优化）
铝箔） ★★★：用轻量化原理解释最优选择
★：手绘 1个生肖图案
拓展作业 设计“生肖主
★★：制作可转动原型
（文化创新） 题走马灯”
★★★：加入声光电特效（如旋转发光二极管）
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