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新青岛版三上科学第三单元第20课《水结冰与冰熔化》教学设计
一、活动主题
冰火奇缘——破解水的固态变形术
（单元大情景：实验室接到"冰晶魔法"案件，需探究水如何变身为冰，冰又如何回归水的秘密）
二、课程标准依据
《义务教育科学课程标准（2022年版）》核心概念2.1：
"3~4年级学生能描述水结冰和冰熔化的现象，知道温度变化是状态改变的关键条件"
三、教材分析
1.内容定位：青岛版三年级上册P57-60，单元综合应用课
2.知识进阶：
3.跨学科融合点：
（1）物理：体积膨胀原理
（2）工程：古代冰窖技术
（3）艺术：冰雕艺术中的科学
四、教学目标
科学观念 知道水在0℃结冰，冰在0℃以上熔化；理解结冰时体积膨胀的特性
科学思维 通过对比实验建立"温度-状态"关系模型，预测不同环境下的物态变化
探究实践 设计冰晶生长观测实验，测量结冰前后体积变化
态度责任 感悟"冰冻三尺非一日之寒"的坚持精神，培养实验安全意识
五、教学重难点
1.重点：验证水结冰的温度临界点（0℃）
2.难点：理解结冰膨胀原理（氢键作用）
3.突破策略：采用"现象-矛盾-本质"探究链：
（1）观察结冰膨胀现象（塑料瓶冻裂）
（2）测量结冰前后体积变化（量筒实验）
（3）分子模型解释膨胀原理（氢键形成）
六、教学准备
1.教师：
（1）冷冻实验套件（带刻度塑料瓶/保温箱/电子温度计）
（2）冰晶观测盒（放大镜+冷光源）
（3）古代冰窖复原图
2.学生：4人小组（角色：冷冻师/测量员/记录员/安全员）
3.数字资源：
（1）水分子结冰动画（氢键形成六边形结构）
（2）哈尔滨冰雪节纪录片片段
七、教学过程
▌ 导入：冰晶谜案
教师：
"警报！实验室矿泉水瓶深夜自爆！（展示冻裂的塑料瓶）
这起'冰晶魔法案'留下三大线索：
（1）变形密码：液态→固态
（2）膨胀谜题：体积增大10%
（3）温度密钥：0℃临界点
请领取'破冰三件套'：
（1）冷冻魔盒（保温箱）
（2）体积侦探（量筒）
（3）冰晶放大镜"
学生活动：
（1）触摸冰水混合物感受0℃环境
（3）填写《任务单》假设卡："我认为水结冰需要______"
设计理念：制造认知冲突（瓶子冻裂），激发探究欲望
▌ 新授：破解变形术
■ 任务1：临界点追捕（温度实验）
教师：
"第一组布置'温度陷阱'！
将标记水位线的三瓶水放入：
A区：急冻箱（-18℃）
B区：冰水浴（0℃）
C区：冷藏箱（4℃）
每10分钟记录状态变化！"
学生活动：
（1）冷冻师操作温度装置
（2）测量员用电子秤监测质量变化（验证质量守恒）
（3）填写《学习任务单1》状态变化表
■ 任务2：膨胀之谜（体积测量）
教师：
"看神奇变身！（播放结冰膨胀动画）
水分子在0℃以下会：
（1）排列成______形晶格
（2）分子间距______（增大/减小）
导致总体积______！"
学生活动：
（1）测量结冰前后水位变化（量筒排水法）
（2）计算膨胀率：（冰体积-水体积）/水体积×100%
■ 任务3：融冰救援（工程应用）
教师：
"遇到冰冻灾害怎么办？设计'快速融冰方案'：
方案A：撒盐破冰（降低冰点）
方案B：加热融冰（提供热量）"
学生活动：
（1）对比食盐/白糖/沙子融冰速度
（2）设计校园融冰车模型
▌ 升华：冰雪智慧
教师：
"古人用智慧征服冰雪！（展示《周礼》冰窖记载）
他们冬季采冰存入地窖，夏季用于防腐保鲜，比欧洲早2000年！
今天，我们继承这种'化害为利'的智慧——
请创作'冰火平衡宣言'：
第一句：敬畏自然（例：'零度是水的变身开关'）
第二句：巧用科学（例：'膨胀力可碎岩石'）
第三句：安全警示（例：'冰冻饮料勿满瓶'）"
学生活动：
（1）小组创作三句宣言并签名
（2）将宣言制成警示牌悬挂实验室
设计理念：从古代科技智慧到现代安全意识，培养民族自豪感
八、作业设计
创意实践工单
基础作业 绘制水结冰体积变化图 数据准确性 ★★★
提升作业 解释"水管冬季爆裂"原理 原理表述清晰度 ★★★
拓展作业 设计"冰雪发电站"模型 创意实用性 ★★★
九、教学反思预判
1.创新点：
（1）"冰火平衡宣言"融合科学认知与安全教育
（2）量筒排水法直观呈现体积膨胀
2.安全强化：
（1）急冻箱设置童锁功能
（2）配备防冻手套处理低温物品
附：《学习任务单》
小小物质科学家实验室
案件编号：W-20 冰晶魔法破解档案
任务1：变形密码本
急冻箱 液态 ___态 ___态
冰水浴 液态 ___态 ___态
冷藏箱 液态 ___态 ___态
破案结论：水在___℃开始结冰！
任务2：膨胀之谜
水量：__ml → 冰量：__ml
膨胀率 = (___ - ___) / ___ × 100% = __%
任务3：冰火平衡宣言
1. ___________________________（自然规律）
2. ___________________________（科学应用）
3. ___________________________（安全警示）
21世纪教育网 www.21cnjy.com 精品试卷·第 2 页 （共 2 页）
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