资源简介

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基本信息
学科 小学科学 版本 青岛版·六三制
年级 四年级上册
单元名称 第2单元《冷与热》
单元主题 温度探秘局——解开冷热世界的科学密码
课时安排 6课时
一、单元主题
温度探秘局——解开冷热世界的科学密码
以温度变化为核心，探究热传递、气体性质及其在自然现象（如风、热气球）中的应用，培养学生科学思维与工程实践能力。
二、单元大情景
成立“温度探秘局”
学生化身“温度特工”，完成三项任务：
1.任务一：破解温度密码（测量工具制作与校准）
2.任务二：追踪热能踪迹（热传递与气体膨胀实验）
3.任务三：解密自然之力（风与热气球现象分析）
最终目标：设计《校园热能地图》，提出节能方案。
三、课程标准分析
3.物质的运动与相互作用 3.2 热传递现象
3.3 气体热胀冷缩 ①描述温度测量方法，解释热传递规律（课标3.2②）
②设计实验验证气体性质（课标3.3③）
13.工程设计与物化 13.1 简单仪器制作 ③制作温度计模型并校准（课标13.1⑤）
四、单元教材分析
本单元包括《哪杯水热》《温度计的秘密》《自行车胎为什么爆裂》《热气球上升的秘密》《风的形成》这5课。
第6课《哪杯水热》 引导学生通过感官和工具（温度计）感知物体的冷热程度，建立“温度”概念。对比不同环境（室内/室外、阳光/背阴处）的气温差异。学习使用温度计测量温度，理解摄氏度（℃）的含义。探究百叶箱的作用及一日气温变化规律（如最高温出现在14:00）。
第7课《温度计的秘密》 揭示温度计的工作原理——液体的热胀冷缩性质。 观察温度计结构（玻璃泡、液柱、刻度）。实验验证水/酒精受热膨胀、遇冷收缩的现象（如加热后液柱上升）。强调水银温度计破碎后的处理措施（汞中毒防护）。
第8课《自行车胎为什么爆裂》 拓展热胀冷缩原理到固体和气体，解释生活现象。分析车胎爆裂原因（气体受热体积膨胀）。实验验证气体热胀冷缩（如瘪乒乓球热水复原）。列举应用案例：铁轨缝隙、电线夏松冬紧。理解材料性质与工程设计的关系（如预留膨胀空间）。
第9课《热气球上升的秘密》 探究热空气上升原理及其应用。塑料袋罩酒精灯观察上升现象（空气受热→体积膨胀→密度减小→上升）。分析生活实例：抽油烟机安装位置、空调/暖气布局。技术应用：孔明灯、热气球的设计原理。
第10课《风的形成》 综合热学知识解释自然现象——风的成因。模拟实验：蜡烛加热瓶内空气→冷空气流入形成风（烟流轨迹观察）。分析海陆风成因（比热容差异导致昼夜风向变化）。
本单元以“温度感知→原理探究→现象解释→实际应用”为主线，形成递进式知识链：
1.基础层（第6-7课）：建立温度概念，掌握测量方法，理解热胀冷缩原理（液体→气体/固体）。
2.现象层（第8-9课）：用原理解释生活现象（车胎爆裂）和技术产品（热气球）。
3.综合层（第10课）：整合热传递、气体性质等知识，解决自然现象（风的形成）。 各课关系框架如下：
五、教学目标
科学观念 1.理解温度是物体冷热程度的标准 2.掌握热传递与气体膨胀规律
科学思维 1.通过对比实验归纳热传递方向 2.用模型解释气体体积变化
探究实践 1.制作校准温度计模型 2.设计热气球升空实验
态度责任 1.认识热能安全使用的重要性 2.树立节能环保意识
六、学情分析
1.年龄特点：四年级学生具象思维为主，对实验兴趣浓厚，但抽象概念（如“热传导”）需结合生活实例。
2.认知基础：已知“冷热”生活经验，但对温度量化、热传递路径缺乏系统认知。
3.学习难点：理解“气体膨胀导致压强变化”；设计控制变量的热传递实验。
七、活动设置
（一）活动1：温度特工集训营（《哪杯水热》）
1.主题：感知温度差异
2.目标：区分冷热程度，提出测量需求。
3.达成方式：
（1）盲测三杯水（凉、温、热），用手触摸排序（生物感知）。
（2）讨论“手感不可靠”的原因，引出温度计必要性（科学辩论+数学排序）。
（二）活动2：秘密武器研发（《温度计的秘密》）
1.主题：制作简易温度计
2.目标：理解液体热胀冷缩原理。
3.达成方式：
（2）实验：红墨水+玻璃管，观察热水/冰水中液柱变化（科学实验）。
（2）用尺子标注刻度，对比标准温度计校准（数学测量+工程制作）。
（三）活动3：气体膨胀事件（《自行车胎为什么爆裂》）
1.主题：解密气体热胀冷缩
2.目标：验证气体受热体积膨胀。
3.达成方式：
（1）实验1：加热密封塑料瓶，观察瓶盖崩开（安全实验）。
（2）实验2：气球套瓶口，热水淋瓶身观察膨胀（对比实验）。
（四）活动4：热能动力计划（《热气球上升的秘密》）
1.主题：设计迷你热气球
2.目标：应用热空气上升原理。
3.达成方式：
（1）用纸杯、蜡烛、塑料袋制作热气球（工程实践）。
（2）记录不同蜡烛数量下的升空高度（数据统计+技术应用）。
（五）活动5：自然之力解码（《风的形成》）
1.主题：模拟风洞实验
2.目标：解释冷热空气流动形成风。
3.达成方式：
（1）蜡烛+风车置于箱内，观察烟雾流动方向（模型构建）。
（2）绘制海陆风形成图（地理融合+艺术表达）。
八、教学方法
1.问题链驱动：
例：自行车胎爆裂→“气体遇热会怎样？”→“如何证明？”→“生活中有哪些应用？”
2.工程思维渗透：
温度计制作需经历“设计-测试-校准-改进”流程，强化迭代思维。
3.跨学科融合：
数学（刻度校准）、技术（热气球结构）、地理（风形成）协同推进。
九、学习方法
1.合作探究法：
4人小组分工（操作员、记录员、安全员、汇报员），轮换角色确保参与。
2.错例分析法：
分析“热气球无法升空”的失败案例，排查原因（材料过重/热量不足）。
3.家庭实验室：
观察家中暖气片附近空气流动，记录现象并分享。
十、评价策略
（一）单元总体评价策略
科学观念 单元测试（温度计原理、热传递规律） 30%
探究实践 实验报告单+温度计模型 40%
态度责任 节能方案设计+小组协作表现 30%
（二）分活动评价表
活动1：温度测量小能手（第6课《哪杯水热》）
科学观念 能说出温度表示物体冷热程度 能解释环境对温度的影响（如阳光/背阴） 能分析一日气温变化规律
探究实践 正确使用温度计测量1种环境温度 独立测量2种环境温度并记录 绘制气温折线图并总结变化规律
态度责任 遵守实验安全规则 主动记录数据 提出节能建议
活动2：温度计探秘（第7课《温度计的秘密》）
科学观念 知道温度计利用液体热胀冷缩 能解释水4℃以下的反常膨胀 对比不同液体（水/酒精）膨胀差异
探究实践 观察加热后液柱上升现象 设计实验验证水的反常膨胀 用分子运动模型解释热胀冷缩
态度责任 操作中注意安全（轻拿轻放） 规范处理水银温度计破碎情况 制作安全警示海报
活动3：热胀冷缩工程师（第8课《自行车胎为什么爆裂》）
科学观念 说出气体受热膨胀导致车胎爆裂 举例固体热胀冷缩（铁轨缝隙） 解释电线“夏松冬紧”的工程原理
探究实践 完成乒乓球复原实验 设计固体膨胀实验（铜球过环） 提出防止爆胎的创新方案
态度责任 列举1个生活应用案例 分析3个工程中的热胀冷缩设计 撰写“材料与热设计”科普小报
活动4：热空气冒险家（第9课《热气球上升的秘密》）
科学观念 知道热空气上升原理 解释抽油烟机安装位置的科学依据 对比热气球与孔明灯升空差异
探究实践 成功使塑料袋受热上升 制作简易热气球模型并试飞 设计可控升降的热气球装置
态度责任 遵守用火安全 记录实验数据并分析失败原因 撰写《热力飞行器发展史》研究报告
活动5：风的侦探（第10课《风的形成》）
科学观念 说出风是空气流动形成 解释海陆风昼夜风向变化 分析台风成因与防风措施
探究实践 观察蜡烛烟流显示的风向 模拟海陆风实验并记录现象 设计社区风力发电选址方案
态度责任 列举2种风能利用方式 制作“风害防护”宣传单 提出校园防风林种植计划
十一、作业设计
第6课《哪杯水热》作业
基础作业 记录早晚气温各1次 数据记录完整 数据+简单对比（如早晚温差） 绘制一周气温折线图并总结规律
提升作业 对比教室内外/阳光下背阴处气温 完成2组对比测量 分析差异原因 提出校园降温建议（如绿化）
拓展作业 调查不同材质地表温度 测量2种地表温度 分析吸热差异 撰写《城市热岛效应》调查报告
第7课《温度计的秘密》作业
基础作业 标注温度计结构（玻璃泡/液柱） 正确标注3个部件 标注+功能说明 制作温度计工作原理动画解说
提升作业 实验验证水4℃以下反常膨胀 完成实验并记录现象 用分子模型解释现象 设计“防水管冻裂”装置
拓展作业 研究酒精温度计与煤油温度计差异 列举2点差异 分析差异原因 制作《温度计发展史》手抄报
第8课《自行车胎为什么爆裂》作业
基础作业 列举3个热胀冷缩生活案例 案例描述正确 案例+原理说明 分析高压锅安全阀工作原理
提升作业 设计防止铁轨变形的方案 提出1种方案（如留缝隙） 画设计草图 制作铁轨伸缩缝模型并测试
拓展作业 研究桥梁伸缩缝中的科学 收集2种桥梁伸缩缝图片 分析材料选择（如橡胶） 撰写《桥梁与温度》科学小论文
第9课《热气球上升的秘密》作业
基础作业 解释孔明灯升空原理 说明“热空气上升” 对比孔明灯与热气球差异 分析载人热气球燃料选择
提升作业 制作简易热气球（塑料袋+蜡烛） 成功升空10秒 改进设计延长滞空时间 设计可控高度的热气球
拓展作业 探究抽油烟机安装高度的科学 测量不同高度油烟浓度 用热空气原理解释数据 提出厨房节能改造方案
第10课《风的形成》作业
基础作业 绘制风的形成动态图 正确标注气流方向 添加温差标注 用连环画形式展示昼夜海陆风变化
提升作业 设计“校园风力监测站” 连续记录3天数据 用表格对比不同地点风力 结合温度数据解释风力差异
拓展作业 制作“风力能源宣传册” 包含1种风能利用方式 科学原理+地理分布 三学科融合+原创设计
21世纪教育网 www.21cnjy.com 精品试卷·第 2 页 （共 2 页）
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