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第16课　风的形成（教学设计）
课题 风的形成 课时安排 1课时
教材分析 本课是第四单元“空气的性质”的第4课，也是本单元的收束课，课题为风的形成。教材围绕风从哪里来这一问题，安排一个模拟实验：在透明箱相对的两侧各开一个小孔，一侧放热水袋、另一侧放冰袋，把线香产生的烟雾分别从两侧小孔引入，观察烟雾的流动方向；再配合在箱内一侧点蜡烛、观察火焰上方的纸条和纸螺旋。教材主线是从箱内可以看见的空气流动，推理出自然界风的成因。 本课对应《义务教育科学课程标准（2022年版）》核心概念1“物质的结构与性质”中学习内容1.2“空气与水是重要的物质”的3~4年级内容要求：⑥知道风是一种空气流动的现象，列举生活中常见的形成风的一些方法。本课把前三课获得的空气占据空间、有质量、受热上升三条性质整合起来，形成空气流动形成风的系统认识。本课涉及的跨学科概念是系统与模型、稳定与变化：模拟箱就是自然界的简化模型，冷热差异带来空气有规律的流动。 与原教材相比，2024年版增加了用烟雾显示空气流动路径的做法，把原本看不见的气流变成看得见的轨迹，并要求学生画出循环图。本课与第15课衔接最紧：热空气上升必然引起周围冷空气补充，一升一补就形成流动。本课又是本单元的收口，帮助学生把空气的四条性质整合成一张知识结构图，也为高年级学习天气与大气运动打基础。
核心 素养目标 科学观念：知道空气流动形成风；知道地面受热不均匀时，热的地方空气上升，冷的地方空气流过来补充，就形成了风；知道风有风向和风力两个方面。 科学思维：能根据烟雾流动的方向推理出冷空气流向热空气的因果链，能画出箱内空气的循环路线，并把这个模型迁移到海陆风、山谷风等自然现象上。 探究实践：能按步骤完成风的形成模拟实验，会观察并描述烟雾的方向、纸条的摆动和纸螺旋的旋转，能用箭头画出循环图，会制作简易风向标并判断风向。 态度责任：了解风力发电、帆船航行、传播种子等风的益处，也了解台风、沙尘暴、大风扬尘的危害，能辩证地看待风这一自然力量，观测时注意户外安全。
重点 和难点 教学重点：通过热的烟雾流动和纸条摆动的模拟实验，认识空气流动形成风，理解热空气上升、冷空气补充这一循环过程。 教学难点：理解空气上升与冷空气补充是一个同时进行的循环过程，并能用它解释海陆风、山谷风等自然界中的风。突破策略：用烟雾把气流路径显形，再用四步循环箭头图把这个动态过程固定下来，并反复用同一张图解释不同现象。
教学过程
教学环节 教学活动 设计意图
导入新课 教师先出一个谜语：看不见，摸不着，四面八方到处跑，跑过江河水生波，穿过森林树呼啸。学生猜出是风。教师请学生回想在哪里见过风的影子，例如飘动的红旗、摇晃的树枝、翻起的浪花、被吹得乱跑的小纸片，并把学生的例子写在黑板一侧。 教师提问：教室里的风是电风扇造出来的，那么大自然里的风又是谁造出来的呢？学生可能回答是云吹的、是树摇出来的、是太阳晒出来的。教师不做判断，把猜想都写在黑板上，告诉学生今天要在一个小箱子里造出一场真正的风，看清楚它是怎么来的。 教师板书课题风的形成，并出示实验箱的实物，引导学生观察箱体：箱子是透明的，两侧各有一个小孔，箱子里可以放热水袋和冰袋。教师说明今天的实验要用到点燃的线香，它产生的烟很小但是有明火，所以由老师操作，同学们负责观察烟的走向并把它画下来。 设计意图：谜语和风的影子唤醒学生对风的丰富经验，让课堂从一个他们每天都能感受到的现象出发。由人造的风追问到自然的风，制造出认知缺口，把学生的注意力直接引向本课的核心问题，达成科学观念目标中知道空气流动形成风这一要求的起始铺垫。 设计意图：把学生的原始想法全部写下来，是为了在实验之后逐条对照，让他们自己发现哪些猜想站得住、哪些需要修改。出示实验箱并提前说明用香的安全要求，既让学生对实验有预期，也把安全规范作为课堂约定先行确立，达成态度责任目标中遵守实验规则的要求。
讲授新课 本节课是本单元的收口课，主线是把前三课认识到的空气性质整合起来，回答大自然的风从哪里来。课堂用一个透明箱做成自然界的简化模型：一侧放热水袋、一侧放冰袋，用线香的烟雾把原本看不见的气流变成看得见的轨迹。学生先观察烟雾从冷的一侧流向热的一侧，再用纸带和纸螺旋看到上升的气流，最后画出循环箭头图，并把它迁移到海陆风、山谷风和昼夜温差上。 设计上把看不见的流动写成可见的轨迹作为突破口。三年级学生对循环和补充这类双向动态过程很难凭空想象，烟雾恰好提供了三个好处：能显示方向、能显示路径、还能同时显示上升与水平流动。课堂上反复使用同一张循环图去解释不同现象，学生就会逐渐形成系统模型的思维方式，而不是记住一句孤立的话。 环节一：情境导入·聚焦问题（约6分钟） 教师出示透明实验箱，箱体两侧各有一个小孔，箱内一侧放热水袋，另一侧放冰袋。教师先不加热，只把一支点燃的线香放到箱子一侧的小孔外，让学生观察：烟慢慢往上飘，却几乎不往箱子里走，箱内的空气安安静静。教师提问：现在箱子里有风吗？我们怎样才能让这场风出现？学生提出加热、换热水、把冰放凉等办法。教师追问一句：你们说的这些办法，都跟冷和热有关，那么冷热不同真的能让空气动起来吗？ 师：风是什么？你能用一句话说说吗？生（预设）：风就是空气在流动，吹到脸上能感觉到。师：那我们怎么知道箱子里有没有风在流动？空气是透明的，看不见。生（预设）：可以用烟，烟会跟着空气一起跑，看烟往哪边走就知道空气往哪边走。师：如果热的一侧和冷的一侧都存在，你觉得空气会怎样流动？生（预设）：热的空气往上升，冷空气流过去补充，就会一直流动起来。师：那自然界里，什么让地面有的地方热、有的地方冷？生（预设）：太阳照的地方热，太阳照不到的地方冷，所以空气就流动起来了。师：太阳照到的地方和照不到的地方，温度一样吗？生（预设）：不一样，晒到的地方热，背阴的地方凉。师：那这两个地方的空气会怎样？生（预设）：热的地方空气上升，冷的地方空气流过去补充，空气一直流动就成了风。 学生四人小组分工为材料员、操作员、观察员和记录员。因为用到点燃的线香，本课的操作员由教师担任，各组学生负责观察和记录。观察员的任务是盯住小孔处烟雾的走向，记录员用箭头在本组记录单上画出烟雾的路径，材料员负责保管本组的记录单并保持桌面整洁。教师提醒学生：看到烟时先不要说话，安静观察十秒钟，看清方向再动笔。记录员还要在记录的旁边写上一句自己的判断，例如烟从左边走向右边，说明空气也是从左边走向右边。 【知识归纳】①风是空气流动形成的现象。②空气本身看不见，但用烟雾、纸条、纸螺旋这些轻小的物体可以把它流动的路径显示出来。③要判断空气往哪里流动，就要找到能跟着空气一起动的参照物。④烟雾、纸条、纸螺旋都是很轻的物体，空气一动它们就动，这是科学观察中常用的小技巧。 【评价要点】达成科学思维目标：学生能提出用烟或纸片显示空气流动的办法，达标证据是讨论中出现了用参照物显示气流的想法。达成科学观念目标：学生能说出风就是空气的流动，达标证据是能用自己的话给风下一个简单的定义。 环节二：探究实践一·用香的烟雾看见空气的流动（约12分钟） 材料清单（每组一份）：透明实验箱一只，箱体长约四十厘米，两侧各开一个直径约一厘米的小孔，孔的高度一致；热水袋一只，装六十摄氏度左右的热水，由教师统一灌装；冰袋一只，用密封袋装碎冰；线香两支、火柴一盒，由教师保管使用；纸条两张；活动记录单一份；湿抹布一块。安全提示：线香和火柴一律由教师操作，学生不得触碰；点香时要远离窗帘、纸张等可燃物；实验过程中保持教室通风，有呼吸道不适的学生可以退到窗边；热水袋和冰袋外表如有水珠，先擦干再使用，防止弄湿桌面。器材检查：实验前先确认箱体两侧的小孔高度一致、孔内外通畅，热水袋和冰袋都不能堵住小孔；箱体放在讲台正中，四周留出观察位置，各组轮流上前观看。 操作步骤：第一步，把热水袋放在箱内一侧，冰袋放在箱内另一侧，两只袋子紧靠箱壁。第二步，先不点香，把纸条贴近每个小孔外侧，观察纸条动不动，作为对照，此时箱内空气安静。第三步，教师点燃线香，等烟稳定以后，把香头分别靠近两侧小孔，各停留十秒，请学生看清烟雾是往箱内钻还是往箱外飘。第四步，把两支香分别插在两侧小孔外侧，让两股烟同时从小孔进入箱内，观察烟雾从小孔进入后向哪一侧移动，会不会形成一条清晰的流动路线。第五步，记录现象，并把实验箱静置一会儿再重复一次。操作提示：点香以后要让烟稳定几秒再靠近小孔，烟太浓会看不清方向；每次观察只留一支香，避免两股烟互相干扰；教师巡视时提醒学生只观察不靠近。 记录单样式：分左右两栏，左侧画箱子简图并留出两个小孔的位置，右侧留出四行填写。样例记录：不点香时，小孔处的纸条不动，箱内空气平静；冰袋一侧插入香，烟雾进入箱内并向热水袋一侧移动；热水袋一侧插入香，烟雾进入箱内后向上飘走；两股烟同时观察时，烟在小孔处形成一条从冰袋一侧流向热水袋一侧的路线。追问链：师：烟雾为什么从小孔里钻进去？生（预设）：因为外面空气进去的时候把烟一起带进去了。师：烟进去以后往哪边走？生（预设）：从冰袋那一侧向热水袋那一侧移动过去。师：这个方向说明了什么？生（预设）：说明有空气从冷的一侧流向热的一侧，箱子里形成风了。教师提醒学生，图画要标出两个小孔的位置、热水袋和冰袋分别放在哪一侧，箭头要从冰袋一侧画向热水袋一侧，再在热水袋一侧补一条向上的箭头。 师：箱里的空气为什么会流动起来？生（预设）：热水袋一侧的空气受热上升，从箱子上面的缝或者开口跑出去，箱里少了空气，冷的一侧的空气就流过来补充。师：如果两边都是热水袋，箱子里的空气还会这样流动吗？生（预设）：不会，两边一样热就没有冷热差别，空气就不会往一边流。师：所以风的形成需要什么条件？生（预设）：需要地面各处冷热不一样，热的地方空气上升，冷的地方空气补过来，空气一流动就形成了风。师：那如果热的地方和冷的地方变成一样热，风会怎样？生（预设）：空气就不会再流动，风也就停了。 【知识归纳】①热水袋一侧的空气受热上升，冰袋一侧的冷空气流过来补充，空气流动起来就形成了风。②模拟实验说明，风的形成离不开受热不均匀这个条件。③画循环图时顺序是冷空气流来、受热上升、从上方出去、外面空气再补，这样首尾相接形成循环。④循环这个词很重要，空气不是流走就不回来了，而是不断补充、不断上升、不断循环。 【评价要点】达成探究实践目标：学生能安静观察并按方向描述烟雾的走向，达标证据是记录单上画出的箭头方向与观察一致，都是从冰袋一侧指向热水袋一侧。达成科学思维目标：学生能从烟雾的方向推理出空气的流动方向，达标证据是能说出烟被空气带着走，所以烟的路线就是空气的路线。达标的小组能把箭头方向画对，并能用一句话说出判断依据。 环节三：探究实践二·蜡烛与纸条、风的要素与利弊（约11分钟） 活动一：蜡烛与纸条。教师在箱内一侧点亮一支短蜡烛，把纸条悬在火焰上方斜前方，纸条不停地摆动；再把纸螺旋悬在火焰上方，纸螺旋稳稳地转动起来。活动二：认识风向与风力。教师讲解风的两个要素：风向是指风吹来的方向，风力是指风的强弱，风力可以用等级表示，还可以用风向标指示风向。活动三：制作简易风向标。学生用卡纸剪出箭头和箭尾，分别贴在吸管两端，用大头针把吸管固定在铅笔的橡皮上，检查能不能灵活转动；再用扇子从不同方向扇风，看箭头指的方向有什么规律。安全提示：本环节的蜡烛由教师点燃和熄灭，学生不接触明火；风向标上的大头针针尖要事先用胶带包住，传递时捏住铅笔杆，避免扎手。 师：纸条摆动、纸螺旋转动，说明了什么？生（预设）：说明火焰上方的空气在往上升，把纸条和螺旋推得动起来了。师：风向标的箭头指的是风吹来的方向，那它为什么能指出来？生（预设）：因为风把箭头那一端吹得转过来，箭头就会停在风来的方向上。师：风对我们的生活只有好处吗？生（预设）：不是，风能发电、让帆船航行、帮植物传播种子，但台风和沙尘暴也会造成危害。师：既然风有好有坏，我们应该怎样对待它？生（预设）：要利用它的好处，也要提前预报和防范它带来的灾害。师：那我们应该怎样利用风的好处、减少风的危害？生（预设）：可以在有风的地方建风力发电站，也要多种树防风固沙，台风来之前听天气预报，减少外出。 预设问题与应对。预设一：学生认为风是树摇出来的、是云带来的。应对：回到模拟箱，指出箱子里的空气流动跟树没有关系，再引导学生想自然界里太阳照射造成的冷热差异，明确风是空气流动的结果而不是别的东西造出来的。预设二：学生认为只有热的地方才有风。应对：追问风是在冷的一侧和热的一侧之间产生的，单有一侧热或单有一侧冷都不会形成循环流动。预设三：学生把风向标的箭头方向理解反了，认为箭头指风吹去的方向。应对：用扇子对着风向标扇风，让学生亲眼看到箭头转向风来的方向，并在板书上写下箭头指向风来的方向这句话反复强化。预设四：学生提出可以在教室里自己点香做实验。应对：明确凡是有明火的实验都要由教师操作，学生可以回家在家长陪同下用纸条和扇子做无火的观察。预设五：学生认为风的大小和温度没有关系。应对：引导学生对比用扇子轻扇和用力扇的差别，明确风力大小主要看空气流动的快慢，而温度差影响的是空气流动的方向和能不能形成循环。 变式训练：在一个密闭的房间里，把冰箱门打开，我们站在冰箱前面会感觉到一股凉气从冰箱里往外冒，凉气是往下沉的；而冬天开暖气时，暖风却是往上扬的。请你用今天学的道理，说说这两种现象有什么共同点。参考思路：两种现象都是空气受热或受冷以后位置发生变化。冰箱里出来的空气温度低、比较重，所以往下沉；暖气周围的空气受热膨胀、变轻，所以往上升。追问：这两种现象说明空气有什么性质？学生明确空气受热会膨胀变轻上升，空气变冷会收缩下沉，冷热不同是空气流动的重要原因。这说明空气的冷热不同会使它上升或下沉，空气一流动就形成了风。 【知识归纳】①空气的流动形成风，地面上受热不均匀是形成风的重要原因。②风有风向和风力，风向是风吹来的方向，风力是风的强弱，风向标可以指示风向。③风有利也有弊，风力发电、帆船航行、传播种子是利，台风、沙尘暴、大风扬尘是弊。④风还会传播花粉和种子，帮助植物繁殖，这也是风的重要作用。 【评价要点】达成科学观念目标：学生能说出空气流动形成风，达标证据是能用热空气上升、冷空气补充把模拟箱里的现象说成一句话。达成探究实践目标：学生会制作并使用简易风向标，达标证据是能说出箭头指向风吹来的方向并用扇子验证一次。本环节以小组为单位统计，能正确说出风向含义并完成一次验证的小组达到四分之三以上即视为达成。 环节四：迁移应用·单元小结（约6分钟） 自然界风的成因研讨：①白天在海边，陆地和海洋谁升温快？风从哪边吹向哪边？夜晚又怎样？生（预设）：白天陆地升温快，陆地上的空气受热上升，海上的冷空气流过来补充，所以风从海洋吹向陆地；夜晚陆地降温快，海洋降温慢，风向就反过来，从陆地吹向海洋。②山谷里白天山坡和谷底谁更热？生（预设）：白天山坡被太阳照着升温快，空气沿山坡上升，谷底的冷空气补充上来形成谷风；夜晚山坡降温快，冷空气沿山坡下沉，风向相反。教师补充说明，昼夜温差也会让空气流动，白天陆地升温快，风从海洋吹向陆地，夜晚相反。教师再补充昼夜温差的例子：白天太阳照射陆地升温快，海洋升温慢，风从海洋吹向陆地；夜晚陆地降温快，海洋降温慢，风就从陆地吹向海洋。【知识归纳】①空气流动形成风，地面受热不均是形成风的重要原因。②风有风向和风力，风向标可以指示风吹来的方向。③风有利也有弊，要利用它的好处，也要防范它的危害。【评价要点】达成态度责任目标：学生能辩证地说出风的利与弊，达标证据是能各举两例，并能说出一种防范大风危害的做法。 【课堂小结】这一单元我们认识了空气的四个秘密：空气会占据空间，空气有质量，热空气会上升，空气流动起来就形成了风。今天我们还学会了两个本领，一是用烟雾把看不见的气流画出来，二是用风向标判断风吹来的方向。风对我们既有利也有弊，它能让风力发电机转起来、能让帆船前进，也会带来台风和沙尘暴，我们要学会观察它、利用它，也要学会防范它。教师请学生看图复述本单元的四条性质，并说说自己最想在单元游园会上展示的一个实验。 【板书生成】板书分四步生成：先写课题风的形成，左侧贴出课堂开头收集的风的猜想，中间画一个方框代表实验箱，用红色箭头从小孔画向热水袋一侧、再向上画出一条上升的箭头，形成一个首尾相接的循环；右侧写风的两个要素，即风向指风吹来的方向、风力指风的强弱；最下方画单元知识树，把占据空间、有质量、受热上升、流动成风四条性质连在空气这个主干上。知识树由学生说、教师画，四个分支逐条写上，最后全班齐读一遍作为本课的收尾。 【当堂检测】一、选择题：自然界中风的形成，主要原因是（　）。A．地球自转的方向　B．地面各处受热不均匀，热空气上升、冷空气流过来补充　C．树木摇晃带动了空气　D．天空中云朵的移动。二、材料分析题：小红用透明箱做实验，箱内一侧放热水袋、另一侧放冰袋，两侧各开一个小孔，把点燃的线香产生的烟雾从小孔引入箱内。她看到烟雾从小孔进入后，从冰袋一侧流向热水袋一侧，并在热水袋一侧上升。请回答：（1）烟雾的流动方向说明了什么？（2）请用这个道理解释：海边白天为什么风从海洋吹向陆地？ 参考答案与解析：一、B。风的形成是因为地面各处受热不均匀，热的地方空气受热上升，冷的地方空气流过来补充，空气的流动就形成了风，地球自转、树木摇晃和云朵移动都不是风形成的原因。二、（1）烟雾从小孔进入后从冰袋一侧流向热水袋一侧，说明箱内有空气从冷的一侧流向热的一侧；烟雾被空气带着移动，它的路径就是空气流动的路径，所以这个方向说明空气流动形成了风，而流动的原因就是热水袋一侧的空气受热上升、冰袋一侧的冷空气流过来补充。（2）白天太阳照射时，陆地比海洋升温快，陆地上的空气受热膨胀、变轻上升，海面上的空气比较冷、比较重，就流过来补充，空气从海洋流向陆地，所以海边白天风从海洋吹向陆地。 设计意图：本课把一场看不见的风变成了一条看得见的路。烟雾法解决方向与路径的问题，纸条与纸螺旋解决上升气流的问题，循环图解决动态过程的问题，三者配合起来，学生就能把冷空气流来、受热上升、从上方出去、再补充这一循环说清楚。整个过程中教师反复使用同一张循环图解释箱内现象、海陆风和山谷风，帮助学生形成可迁移的模型。 设计意图：评价紧扣动手与建模两条线。环节一评价学生能否提出用参照物显示空气流动的办法；环节二评价学生能否按方向描述烟雾并画出正确的箭头；环节三评价学生能否分清风向与风力、能否正确使用风向标；环节四评价学生能否把模型迁移到海陆风与山谷风，并形成对风有利有弊的辩证认识。当堂检测第一题检查风的成因这一核心概念，第二题用材料分析的方式考查学生读现象、说原理和迁移解释的综合能力。
板书设计 风的形成 谜底　空气的流动形成风 模拟箱　冰袋一侧的冷空气→热水袋一侧→受热上升→再补充 循环图　冷空气流来→受热上升→从上方出去→外面空气再补 条件　地面各处受热不均匀，热的地方空气上升，冷的地方空气补来 风的要素　风向：风吹来的方向；风力：风的强弱，分等级 风向标　箭头指向风吹来的方向 自然界的风　海陆风、山谷风、昼夜温差引起流动 风的利弊　发电、帆船、传播种子；台风、沙尘暴、大风扬尘 单元知识树　占空间、有质量、受热上升、流动成风
作业布置 基础性作业：完成活动手册中本课的记录页，在箱子简图上画出空气流动的四个箭头，组成一个完整的循环，并填空写出风的两个要素分别是风向和风力，箭头指向风吹来的方向。 提升性作业：用卡纸、吸管和大头针自制一只简易风向标，晚上和早上各观察一次，连续记录三天，把箭头指向和当天的天气情况写在表格里，并想一想风的方向有没有规律。 拓展性作业：查一查风力发电的资料，用两句话写写风是怎样变成电的，并配一幅简笔画；再找一找台风或者沙尘暴的新闻，说说风可能带来哪些危害，我们应该怎样防范。
教学反思 烟雾显示气流的效果非常直观，学生一看到烟雾钻进小孔就往热水袋那一侧走，立刻明白了空气在流动。用烟雾把看不见的过程显形，是本课最值得保留的设计。 线香产生的烟量偏小，后排学生看不清楚。改进办法是把实验箱放在讲台正前方，让各组轮流上前观察，教师同时用手机把烟雾的走向拍成短视频，投到大屏上供全班慢放观看。 循环过程仍然是难点，不少学生能说出热空气上升，却讲不出冷空气从哪里来。下次可以直接在箱体上用红色箭头贴纸标出进口和出口，让学生指着贴纸说完整的一句话，再逐步撤掉贴纸，让表述内化。 制作风向标时有几个小组把箭头和箭尾装反了。改进办法是提供双面不同颜色的卡纸，箭头用红色、箭尾用蓝色，并在制作前先演示一次用扇子验证的方法，让学生自己发现问题并调整。
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