资源简介

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学科 小学科学 版本 青岛版·五四制
年级 三年级上册（新教材）
单元名称 第4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 6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
核心概念 3.物质的运动与相互作用（热传递）
4.能的转化与能量守恒
学习内容 3.2 热传递现象
4.1 温度变化与物质状态改变
学段目标 ①描述物体热胀冷缩现象；
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》、《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6课内容。
（二）第二部分：分课内容分析
1.第14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15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16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。
4.第17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。
5.第18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。
6.第19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：
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：
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
科学观念 理解热胀冷缩原理； 描述热空气上升与风的形成关系。
科学思维 通过对比实验归纳材料导热性； 用模型解释热传递路径 。
探究实践 设计热气球升空实验； 制作走马灯并测试能量转化效率 。
态度责任 形成节能意识； 遵守实验安全规范（如热水操作）。
六、学情分析
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
第14课 温度特工集训营 感知温度差异，提出测量需求 盲测三杯水温（数学排序）；讨论手感局限性（辩论）
第15课 秘密武器研发 理解液体热胀冷缩 用红墨水+玻璃管制作温度计（美术：绘制刻度）
第16课 气体 魔术师 探究气体体积变化 乒乓球复原实验（拍摄慢动作视频，信息技术）
第17课 天空 征服者 应用热空气上升原理 纸杯+蜡烛制作热气球（劳动技术）
第18课 自然之风解码 模拟海陆风形成 蜡烛+风车烟流实验（地理：绘制海陆风示意图）
第19课 能源 创意工坊 设计热能动力装置 优化走马灯叶片角度（数学：测量转速与倾角关系）
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。
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
实验操作 完成水温对比实验 独立测量3组数据（室内/室外/背阴处） 绘制一日气温折线图并标注峰值时间
数据分析 记录单次温度值 计算早晚温差（如12℃→28℃） 分析“背阴处比阳光下低5℃”的科学原因
工具使用 在指导下读取温度计 准确读取刻度（误差≤1℃） 校准自制温度计模型（对比标准温度计）
活动2：《温度计的秘密》分活动评价表
原理理解 说出“液柱上升=受热膨胀” 解释“4℃以下水反常膨胀”现象 用分子模型图解热胀冷缩
模型制作 组装简易温度计（红墨水+吸管） 标注基础刻度（0℃/100℃） 用冰水混合物校准0℃刻度
安全认知 知道水银有毒 模拟处理破碎温度计（撒硫磺粉） 设计《实验室温度计使用守则》海报
活动3：《瘪的乒乓球鼓起来了》分活动评价表
实验操作 用热水复原乒乓球 记录复原时间（如30秒） 对比不同水温（40℃/80℃）复原效率
科学解释 说出“气体受热膨胀” 用气球套瓶口演示热胀冷缩 分析“爆米花爆开”的能量转换过程
安全实践 知道热水烫伤风险 规范使用长柄夹取球 编写《家庭热实验安全指南》
活动4：《热气球上升的秘密》分活动评价表
模型制作 用纸杯+蜡烛制作简易热气球 实现升空高度≥50cm 优化结构（如加大气囊）使升空≥1m
原理分析 说出“热空气密度小” 用烟雾演示冷热空气循环 计算热气球载重公式（浮力-重力）
技术迁移 列举1种热空气应用 分析孔明灯限高政策科学依据 设计“环保燃料热气球”（如酒精棉替代蜡烛）
活动5：《风是怎样形成的》分活动评价表
实验探究 完成蜡烛烟流演示实验 记录海陆风昼夜风向变化 用数据论证“陆地升温快→白天风从海向陆”
模型建构 制作简易风洞模型 标注气流循环路径 添加可调温区模拟不同地表吸热差异
环保责任 说出1种风能应用（如发电） 分析台风预警科学原理 提出“社区防风林优化方案”（如乔木灌木搭配）
活动6：《制作走马灯》分活动评价表
工程设计 按图纸组装走马灯 自主改进叶片角度（如45°斜切） 创新结构（如双层叶片）提升转速20%
能量分析 说出“热能→机械能” 测量蜡烛数量与转速关系 计算能量转化效率（如30%）
文化融合 了解走马灯历史 对比中外传统动力玩具（如希腊蒸汽转球） 策划“古代科技展”走马灯主题区
十一、作业设计
活动1：《哪杯水热》分层作业设计
基础作业
（温度感知） 记录家庭3处水温（厨房/阳台/卫生间） ★：1处数据
★★：3处数据+简单对比
★★★：分析差异原因（如日照影响）
提升作业
（数据可视化） 绘制“校园一日气温变化折线图” ★：记录3个时间点
★★：绘制完整折线图
★★★：标注最高/最低温及成因
拓展作业
（热岛效应调查） 测量沥青路 vs 草地表面温度 ★：记录单次数据
★★：对比3次数据取平均
★★★：提出“校园降温方案”
活动2：《温度计的秘密》分层作业设计
基础作业
（结构认知） 标注温度计部件（玻璃泡/液柱/刻度） ★：标对1个部件
★★：标对3个部件
★★★：补充功能说明（如“玻璃泡储液”）
提升作业
（原理验证） 测试酒精/水受热膨胀差异 ★：记录1组液柱变化
★★：对比2种液体上升高度
★★★：用数据论证“酒精更适合低温测量”
拓展作业
（科技史探究） 研究伽利略体温计工作原理 ★：简述发明故事
★★：制作彩色浮子温度计模型
★★★：分析现代电子温度计优势
活动3：《瘪的乒乓球鼓起来了》分层作业设计
基础作业
（现象记录） 列举3种气体热胀冷缩生活案例 ★：1例（如夏天车胎鼓）
★★：3例
★★★：用原理解释“高压锅喷气”
提升作业
（对比实验） 测试瘪铝罐/塑料瓶复原效果 ★：完成1种材料复原
★★：对比2种材料差异
★★★：分析材料导热性影响
拓展作业
（工程应用） 设计“防爆胎预警装置” ★：概念草图
★★：标注温度传感器位置
★★★：模拟胎压过高警报触发
活动4：《热气球上升的秘密》分层作业设计
基础作业
（原理图解） 绘制热气球升力示意图 ★：标注“热空气上升”
★★：添加冷热气流箭头
★★★：补充伯努利原理解释
提升作业
（变量测试） 探究气囊大小对升力影响 ★：测试2种尺寸
★★：记录升空高度数据表
★★★：用折线图呈现“尺寸-升力”关系
拓展作业
（跨学科设计） 制作“丝绸之路热气球”地理模型 ★：标注古代航线
★★：添加季风风向标识
★★★：分析热气球对古代商贸的假想影响
活动5：《风是怎样形成的》分层作业设计
基础作业
（自然观察） 记录3天校园旗帜风向 ★：记录1天
★★：记录3天+绘制风向玫瑰图
★★★：关联天气预报数据分析
提升作业
（对比实验） 测试光滑/粗糙地表对风速影响 ★：定性描述（如“草地风小”）
★★：用风速仪测量数据
★★★：推导“地表摩擦系数”概念
拓展作业
（绿色能源） 设计“迷你风力发电机” ★：画出叶片草图
★★：制作原型点亮LED灯
★★★：优化叶片角度提升发电效率
活动6：《制作走马灯》分层作业设计
基础作业
（结构解析） 标注走马灯能量转换路径 ★：写出“热空气上升”
★★：添加“热→机械能”箭头
★★★：补充现代应用（如燃气轮机）
提升作业
（性能优化） 测试不同叶片材质（纸/铝箔） ★：记录1种材质转速
★★：对比3种材质数据
★★★：用轻量化原理解释最优选择
拓展作业
（文化创新） 设计“生肖主题走马灯” ★：手绘1个生肖图案
★★：制作可转动原型
★★★：加入声光电特效（如旋转发光二极管）
21世纪教育网 www.21cnjy.com 精品试卷·第 2 页 （共 2 页）
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