资源简介

(共21张PPT)
水 的 结 冰
人教鄂教版四年级上册
《水的变化与分布》
提出和聚焦问题
同学们！水是什
么条件下结冰的？
进入冬季，北 方 地 区的河流，
小溪以及池塘里的水就会结冰
结冰现象
冰是什么样的？
冰是透明的
硬硬的冰
冰很凉！
科学知识
水结冰时的现象
选择一种让水结冰的实验方法，并准备实验材料和工具。
同学们！哪些
方法可以让水
结冰？
探究水结冰时的温度
科学实践
需要准备哪些实验材料和实验用具？
装有清水的试管
冰杯
温度计
盐
通过这些材料
怎么设计实验？
水结冰时的现象
（1）在试管里加入大约 3 毫升水，
标记水位，测量并记录水的温度。
（2）制造低温环境：在烧杯中装入一些碎冰，
再撒一些食盐。搅拌后，测量食盐与冰
水混合后的温度。
（3）将试管插到烧杯的碎冰里，每隔 1 分钟
观测并记录试管内水的温度和状态变化。
有什么发现？
水结冰时的现象
观察结冰过程（实验视频）
观察结冰过程
观察并记录水结冰
过程中的各种变化。
科学实践
观察结冰过程
在一支试管中加入约四分之一
的清水，在水面处做好标记。
将装有清水的试管放入
盛满碎冰（加入了食盐）
的容器中用温度计测量
试管中水的温度。
科学实践
观察结冰过程
温度计插入水中的位置保持不变，等待试管中的水结冰
当试管中的水开始
结冰时，记录温度
科学实践
水完全结冰后，在试
管上标记冰柱的高度。
科学实践
实验记录
水结冰时的现象
12
水温下降，水还是液态，没有结冰
6
温度继续降低，仍然是液态水
0
温度降到 0℃，开始出现细小冰晶
0
温度保持 0℃不变，冰晶慢慢变多
0
0
-2
大量水结成冰，冰的体积变大
大部分水变成冰块，还有少量水
水完全凝固成冰，温度继续下降
水结冰过程中水的温度变化统计图
固态的冰
液态的水
根据记录的实验数据，在下图中画一画
结冰过程中水的温度变化，有什么发现？
水的温度先不断下降，降到 0℃时，水开始结冰；水在结冰的过程中，
温度保持 0℃不变，全部结成冰之后，温度才会继续下降。
观察结冰过程
实验观察结论：
放出热量
温度下降到0℃
或0℃以下
固态的冰
液态的水
我们经过测量，发现
水在0摄氏度时结冰了；
经过观察，发现水结冰
后体积发生了变化。
科学实践
说一说：水在结冰过程中温度
和状态变化的特点。
水温降到0℃
时开始结冰，
放出热量
温度下降到0℃
或0℃以下
交流实验现象
水结冰的过程中有哪些变化？
温度变化：
冰的温度为0℃或0℃
以下，低于水的温度
体积变化：
先是一部分水结冰，
然后完全结冰了，
水结冰后体积变大。
形状变化：
冰是固体，
有固体形状。
其它变化：
冰会浮在水面上。
科学实践
结冰前后的体积变化
实验：比较一瓶水结冰前后的体积变化
水位的变化，说明水结冰后体积变大。
通过对比实验
我们有什么发现？
科学实践
水结冰后体积为什么变大？
科学实践
水结冰后体积为什么变大？
液态的水凝固成冰以后
水微粒（水分子）的排布
方式发生改变，间隙变大，
致使水结冰后体积变大。
科学实践
冰为什么浮在水面上
扩展应用
液态水凝固成冰以后，水微粒的排布方式发生了改变，间隙变大，导致水结冰后体积变大。因此，同样体积的冰比水轻，这就是我们会看到冰浮在水面上的原因。
议一议：这个现象
对于水中生物的生
存有什么意义？
扩展应用
冰为什么浮在水面上
冰为什么浮在水面上（科普视频）
板书设计
水 的 结 冰
水结冰时的温度叫冰点
水的冰点 = 0℃
【温度变化规律】
结冰前：温度持续下降
结冰时：温度保持0℃不变
【体积变化】
水结冰后体积膨胀
（水位线上升↑）小学科学教学设计（教案）
小学科学教学设计（教案）
《水的结冰》
一、基础信息
项目 内容
年级册别 四年级上册
学科 科学
教材版本 人教人鄂版
授课类型 新授课
课时安排 共1课时，第1课时
课题名称 水的结冰
所属单元 第三单元 冷和热 第11课
二、教学设计
类别 详细分析
教材分析 本课是人教人鄂版四年级上册第三单元《冷和热》的第11课，属于物质状态变化核心概念课。本单元从"温度与温度计"和"水的蒸发"出发，逐步聚焦到水的状态变化，本课则进一步探究水从液态到固态的转变过程，为学生建立物态变化的科学概念奠定基础。 教材编排遵循从生活经验到科学探究再到概念建构的逻辑递进：先从学生熟悉的冬季水结冰现象入手，引发"水在什么条件下结冰"的思考；再引导学生设计并实施让水结冰的实验，通过冰盐混合物制造低温环境；进而通过持续观测和记录，发现水结冰过程中温度保持在0℃不变的规律；最后引导学生关注结冰前后体积的变化，建立对水结冰现象的完整认识。 教材的编排意图在于：从现象到本质，从定性到定量，帮助学生逐步建构"水在0℃时结冰，结冰过程中温度保持不变，体积膨胀"这一科学概念，为后续学习其他物质的状态变化做好方法铺垫。
学情分析 四年级学生正处于具体运算阶段，对直观、可操作的事物有较强的探究欲望。他们在三年级已经学习了温度的测量方法，具备使用温度计的基本技能，对"冬天水会结冰"有丰富的生活经验，但对结冰的具体条件和过程中温度变化规律缺乏系统认识。 在科学探究能力方面，学生已经初步经历了"提出问题—做出假设—实验验证—得出结论"的探究过程，能够进行简单的观察和记录。但持续观测、精确读数和用图表表达数据的能力仍需培养，特别是在实验过程中同时关注温度读数和状态变化，并准确记录，对学生来说具有一定挑战。 因此，教学中需要提供结构化的实验步骤和记录表作为支架，帮助学生顺利完成实验操作，同时通过折线图等方式将数据可视化，帮助学生从数据中发现规律。
三、教学目标（核心素养四维目标）
维度 目标描述
科学观念 1. 知道水结冰时的温度叫冰点，一般情况下水的冰点是0℃。 2. 能描述水结冰过程中温度变化的规律：水结冰前温度持续下降，开始结冰后温度保持在0℃不变。 3. 知道水结冰后体积会膨胀。
科学思维 1. 能根据实验数据绘制温度变化折线图，从图表中发现水结冰过程中温度变化的规律。 2. 能比较水结冰前后温度和体积的变化，归纳水结冰的特征。 3. 能基于观察到的现象，推理水结冰的条件和过程中的变化规律。
探究实践 1. 能利用冰和食盐制造低温环境，完成让水结冰的实验。 2. 能使用温度计每隔1分钟测量并记录水的温度和状态变化。 3. 能用折线图表示水结冰过程中温度的变化过程。
态度责任 1. 对水结冰现象保持好奇心，乐于通过实验探究其中的科学奥秘。 2. 在实验过程中养成认真观察、如实记录的科学态度。 3. 认识到自然现象中蕴含着规律，培养探索自然规律的科学精神。
四、教学重难点
类别 内容
教学重点 1. 通过实验观察并记录水结冰过程中温度的变化，发现水结冰时温度保持在0℃。 2. 理解冰点的概念，知道一般情况下水的冰点是0℃。 3. 发现水结冰后体积膨胀的现象并能作出解释。
教学难点 1. 在实验过程中准确读取和记录温度计的示数，保证数据的准确性。 2. 理解水在结冰过程中温度保持在0℃不变这一关键特征。 3. 通过温度变化曲线图归纳水结冰时温度变化的规律。
五、教学方法与教具准备
类别 详细说明
教学方法 1. 情境教学法：通过展示冬季水结冰的图片，联系生活实际，激发学生探究兴趣。 2. 探究式教学法：引导学生经历"提出问题—设计实验—动手操作—分析数据—得出结论"的完整探究过程。 3. 合作学习法：小组合作完成实验操作和数据记录，培养协作能力。 4. 直观演示法：利用实物演示冰盐混合物制作低温环境的方法和温度计的正确使用方法。 5. 问题驱动法：通过层层递进的问题链，引导学生深入思考水结冰的条件和规律。
教师教具 1. 多媒体课件（含冬季水结冰图片、实验步骤动画演示、温度变化折线图示例）。 2. 温度计（演示用）2支。 3. 试管4支、烧杯（500mL）4个。 4. 碎冰（足量）、食盐（200g）。 5. 计时器1个、搅拌棒4根。 6. 实验记录表（每组1份）、学习记录单（每人1份）。
学生学具 1. 温度计（每组1支）。 2. 试管（每组1支）。 3. 学习记录单（每人1份，含数据记录区和折线图绘制区）。 4. 彩色笔（每组1盒，用于绘制折线图）。
六、教学过程（共40分钟）
教学环节 时间 教师活动 学生活动 设计意图
环节一 热身导入 5分钟 1. 展示冬季池塘、溪流结冰的图片，提问：同学们，这些是什么现象？你们在什么季节见过？ 2. 追问：水是在什么条件下结冰的呢？结冰的过程中会有什么现象发生？今天我们就通过实验来探究水结冰的奥秘。 3. 板书课题：水的结冰 1. 观看图片，联系生活经验回答：这是水结冰了，冬天见过。 2. 思考教师提出的问题，自由发言：需要很冷的温度、要放到冰箱里…… 3. 明确本课学习内容。 通过冬季水结冰的生活场景导入，迅速吸引学生注意力，激活已有经验，激发探究欲望。
环节二 讲授新知 10分钟 【活动1：讨论让水结冰的方法】（3分钟） 1. 提问：哪些方法可以让水结冰？ 2. 引导学生讨论，归纳：需要制造低于0℃的低温环境。 3. 介绍用冰和食盐混合可以制造更低的温度。 【活动2：设计实验方案】（3分钟） 1. 引导学生阅读教材实验步骤。 2. 讲解关键点： （1）试管中加约3mL水，标记水位线。 （2）烧杯中装碎冰，撒食盐，搅拌制造低温。 （3）将试管插入碎冰中，每隔1分钟记录温度和状态。 3. 演示温度计的正确读数和冰盐混合物的制作方法。 4. 发放实验记录表，讲解记录方法。 【活动3：明确观察要点】（4分钟） 1. 强调观察重点： （1）水的温度变化有什么规律？ （2）水在什么温度开始结冰？ （3）结冰前后水位有什么变化？ 2. 提醒注意事项：轻拿轻放，如实记录。 【活动1】 1. 结合生活经验思考并回答：放冰箱冷冻、加冰…… 2. 了解冰盐混合物可以制造更低的温度。 【活动2】 1. 阅读教材，了解实验步骤。 2. 认真听教师讲解关键操作步骤。 3. 观察教师演示，学习正确读数方法。 4. 领取实验记录表，了解记录格式。 【活动3】 1. 明确观察重点和注意事项。 2. 各小组分工：一人计时，一人读数，一人记录。 从生活经验出发讨论结冰方法，降低认知门槛。通过教师演示和讲解，确保学生掌握实验操作要领，为分组实验做好准备。明确观察要点，引导学生有目的地进行探究。
环节三 实践操作 15分钟 【活动1：分组实验——水结冰观察】（8分钟） 1. 布置实验任务：各组按步骤完成水结冰实验。 2. 巡视指导： （1）检查各组冰盐混合物是否充分搅拌。 （2）指导温度计正确读数，确保视线与液柱平齐。 （3）提醒学生同时关注温度和状态变化。 3. 引导学生在记录表中填写初始水温和冰盐混合后的温度。 4. 每隔1分钟提示学生记录数据。 【活动2：数据分析与发现】（7分钟） 1. 实验结束后，引导学生整理数据。 2. 指导学生在记录单上绘制温度变化折线图：横轴为时间，纵轴为温度。 3. 展示示例折线图，帮助学生对照。 4. 提问：从折线图中你发现了什么规律？ 5. 引导归纳： （1）水结冰前，温度持续下降。 （2）水开始结冰时，温度保持在0℃不变。 （3）水结冰时的温度叫冰点，水的冰点是0℃。 6. 追问：水结冰前后的体积有怎样的变化？ 7. 引导观察试管中水位线的变化，发现水位上升，说明体积膨胀。 【活动1】 1. 小组分工合作，按步骤进行实验。 2. 在试管中加入约3mL水，标记水位线。 3. 在烧杯中制造冰盐低温环境。 4. 将试管插入碎冰中，每隔1分钟记录温度和状态。 5. 认真观察水的状态变化：出现冰晶、逐渐结冰…… 【活动2】 1. 整理实验数据，检查记录是否完整。 2. 在学习记录单上绘制温度变化折线图。 3. 观察折线图，发现规律： （1）前几分钟温度快速下降。 （2）某时刻开始温度停在0℃附近不动。 （3）此时水开始结冰。 4. 观察水位线变化，发现水位上升。 5. 得出结论：水结冰后体积膨胀了。 分组实验让学生亲历完整的科学探究过程，培养动手操作和观察记录能力。绘制折线图将数据可视化，帮助学生直观发现温度变化规律。观察水位变化，建立对水结冰现象的完整认识。
环节四 拓展提升 7分钟 【拓展1：知识总结】（3分钟） 1. 引导学生回顾整个探究过程： （1）水结冰需要什么条件？（温度降到0℃以下） （2）水结冰时温度有什么特点？（保持在0℃不变） （3）水结冰后体积怎样变化？（体积膨胀） 2. 强调科学概念：水结冰时的温度叫冰点，水的冰点是0℃。 【拓展2：生活中的应用】（2分钟） 1. 提问：生活中有哪些利用水结冰体积膨胀的例子？ 2. 举例说明：冬天水管冻裂、岩石缝隙中的水结冰使岩石碎裂。 3. 引导思考：这些现象说明了什么？ 【拓展3：质疑与延伸】（2分钟） 1. 提问：实验中你们还有什么发现或疑问？ 2. 鼓励提出新问题：加了盐的水冰点还是0℃吗？其他液体结冰温度是多少？ 3. 简要介绍：食盐溶解在水中会降低水的冰点，这也是为什么冬天下雪后要在路面撒盐化雪。 【拓展1】 1. 跟随教师回顾探究过程。 2. 总结本课三个核心发现：结冰条件、冰点0℃、体积膨胀。 【拓展2】 1. 思考生活中的相关现象。 2. 举例：冬天水管冻裂、玻璃瓶中的水冻裂…… 3. 理解水的体积膨胀在生活中的影响。 【拓展3】 1. 分享实验中的其他发现。 2. 提出自己的疑问和猜想。 3. 了解食盐对水的冰点的影响。 系统总结本课核心知识，帮助学生形成完整概念。联系生活实际，让学生感受科学知识的实用价值。鼓励质疑和延伸，激发学生持续探究的兴趣。
环节五 课堂小结 3分钟 1. 引导学生回顾本课学习路径： （1）提出问题：水在什么条件下结冰？ （2）实验探究：利用冰盐混合物制造低温环境 （3）发现规律：冰点0℃，温度不变，体积膨胀 （4）解释现象：生活中的水结冰现象 2. 布置课后作业。 3. 结束语：今天同学们像科学家一样通过实验发现了水结冰的奥秘。希望课后继续观察生活中的结冰现象！ 1. 跟随教师回顾本课学习路径。 2. 记录课后作业。 3. 带着对自然现象的好奇结束本课学习。 以学习路径回顾梳理全课知识脉络，帮助学生形成结构化的知识体系。分层作业满足不同水平学生的需求。
七、作业设计
作业类型 作业内容 完成要求 评价方式
实践作业 （必做） 在家中选择一个小容器，加入适量清水，放入冰箱冷冻室。每隔10分钟打开冰箱观察一次水的状态，用温度计（如有条件）测量水温，记录水开始结冰的时间和当时的温度。完成实验记录表。 1. 至少记录3次观察数据。 2. 标注水开始结冰时的温度。 3. 记录水的状态变化过程。 课堂展示实验记录，师生共同点评数据完整性和记录准确性。
探究作业 （选做） 查阅资料，了解以下问题并与同学分享： （1）为什么冬天下雪后要在路面撒盐？ （2）水结冰时体积膨胀大约是多少？ （3）其他液体（如食用油、果汁）的冰点是多少？ 1. 至少回答其中2个问题。 2. 记录资料来源。 3. 用自己的话解释原因。 下一节课进行分享交流，评选最佳探究奖。
八、板书设计
区域 内容
左栏 （课题区） 水的结冰 第三单元 冷和热 第11课
中栏 （核心概念区） 【冰点】 水结冰时的温度叫冰点 水的冰点 = 0℃ 【温度变化规律】 结冰前：温度持续下降 结冰时：温度保持0℃不变 【体积变化】 水结冰后体积膨胀 （水位线上升↑）
右栏 （学生生成区） 学生实验中发现的问题 学生绘制的折线图展示 课堂精彩回答记录
九、教学反思
类别 反思维度 具体内容
成功之处 1. 情境导入有效 利用冬季水结冰的图片导入，贴近学生生活经验，迅速激发了学生的探究兴趣，“水在什么条件下结冰”的问题引发了积极的思考和讨论。
2. 实验操作充分 学生经历了完整的实验探究过程，从制造低温环境到持续观测记录，再到绘制折线图分析数据，实现了“做中学”，小组合作积极，参与度高。
3. 数据可视化有效 折线图绘制环节将抽象的温度变化数据转化为直观的图形，大部分学生能从图中发现“温度保持在0℃不变”的关键规律，概念建构扎实。
4. 联系生活紧密 拓展环节联系水管冻裂、撒盐化雪等生活实例，让学生感受到科学知识与日常生活的紧密联系，增强了学习的意义感。
不足之处 1. 实验操作指导待加强 部分小组在温度计读数时存在误差，特别是读取0℃附近的温度时不够精确。下次应在实验前增加温度计读数的专项练习环节。
2. 时间分配可优化 实验操作环节部分小组耗时较长，导致数据分析环节略显仓促。下次可考虑提前准备好半成品数据记录表，为操作较慢的小组提供支架。
3. 难点突破不够充分 对“结冰过程中温度保持不变”这一难点，部分学生的理解仍停留在表面。下次可增加追问环节，引导学生思考“为什么温度不变但水还在结冰”。
4. 评价方式可丰富 课堂评价以教师口头评价为主，缺少学生互评和自评环节。下次可增加小组互评“最佳实验小组”和自评“我的实验表现”环节。
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