资源简介

《热能变变变》教学设计
【学情分析】
《热能变变变》是湘科版小学科学六年级上册第四单元《能量》的第2课内容。对于本课的教学内容，学生是既熟悉又陌生的：一是通过前一节课《能量家族》的学习，学生已经初步了解了能量的各种不同表现形式；二是他们在生活中以及科学课的学习中，已经对具体的能量转化现象（如摩擦生热、热空气使纸风车转动、电磁现象等）有所了解，但是他们的头脑里还没有比较系统地形成能量转化的概念……因此本课以与生活密切相关的热能为突破口，通过热能的变化实验来提升学生对能量的认识----进一步研究“不同形式的能量是否可以转化”的问题。因此本节课的自主实验探究活动对学生来说既有吸引力，又具有一定的难度。
【教学目标】
科学概念目标
1、知道摩擦可以生热；
2、认识到不同形式的能量之间是可以相互转化的。
科学探究目标
1、能从能量的角度重新思考已经学习过的相关内容（摩擦生热、流动的空气），并提出问题，能运用已有知识做出假设性的解释。
2、能根据器材设计实验探究热能和动能之间的相互转化，根据观察到的现象，结合科技史资料，总结出关于能量转化的科学结论。
3、能运用探究后的科学结论分析生产生活中能量转化的实例。
科学态度目标
1、善于合作与交流。
2、乐于探究热能变化的秘密，感受能量世界的奇妙，体会人类利用能量转化的规律给生产生活带来的改变，给时代带来的改变。
3、通过科技史有关资料，感知科学总是在不断被拓展或超越，树立科学的世界观。同时受到科学家勇于探索、坚持不懈精神的熏陶和感染。
科学、技术、社会与环境目标
通过了解瓦特蒸汽机开启工业时代等科技史资料，以及人类利用能量转化的规律不断改进生产生活的实例，感知能量与生活的密切联系，认识到科技发展可以为生产生活服务。
【教学重点】
通过实验使学生认识到不同形式的能量可以相互转化。
【教学难点】
热能变化探究实验的自主设计及成功操作。
【教学方法】实验法、讲解法、小组探究等。
【教学准备】
教师准备：相关课件
分组材料：
活动一：风的成因实验材料（风管、风叶、蜡烛）、试管、水、烧杯、胶塞、酒精灯、铁架台、火柴、实验盘、记录单
活动二：铁丝、铁棒、砂纸
【教学过程】
一、观察空心汽动圆球，引发问题。
1、观察空心汽动圆球。
师：公元1世纪，大概2000年前，古希腊发明家赫伦做了一个有趣的实验，实验是怎样做的呢？大家认真仔细地看。（出示“空心汽动圆球”视频）
2、质疑猜想。
提问：球为什么会转动？
这个过程中有哪些能量？（热能、动能）那么球能转起来，这背后的能量是否可以转化？对此，你有什么猜想？（热能可以转化为动能。）
教师相机板书：
热能
动能？
二、探究活动一：热能转化为动能
1、教师引导：热能是否可以转化为动能呢？科学研究讲究证据，所以我们还需要用实验来验证。
2、学生自主设计实验方案。
（1）小组设计实验方案
师：接下来我们一起设计两组实验。（PPT出示图片:风的成因实验器材、试管、橡胶塞、水、铁架台、酒精灯、火柴等实物图片）
请同学们根据老师提供的器材，小组讨论：怎样将器材组合使用，让物体具有热能？你又怎样利用热能使物体运动起来具有动能呢？
（2）交流实验方案
A转动的风叶
师：实验A你们是怎样设计的？
生：（我们准备把点燃的蜡烛放在风管底部，看上面的风叶会不会转动。如果风叶转动了，说明热能可以转化成动能。）
B“冲动”的橡皮塞
师：实验B你们又是如何设计的？
生：在试管内倒入少量的水，塞紧橡胶塞，夹在铁架台上，再用酒精灯加热水，看水烧开后热蒸汽会不会使胶塞冲出来。
（3）实验A温馨提示注意事项：
观察到实验现象后应及时移开风筒（不超过1分钟），熄灭蜡烛，以免风筒长时间受热变形和烫手。
（4）演示实验B，并提醒注意事项：
①特别要注意安全，试管口不要对着自己和同学；
②在用酒精灯加热试管底部之前，要先在试管下端预热一下。
3、学生分组选取一种方案进行实验，填写实验报告单，教师巡视指导、拍摄实验过程的视频。
4、学生汇报实验现象、结论。
（1）实验A：
师：接下来进行汇报交流。
生：我们选的是A方案，实验中我们发现：点燃蜡烛后，风叶开始转动；移开后，风叶慢慢停止转动。我们组得出的结论是热能可以转化为动能。
师：别的组还有不一样的发现吗？（师同频展示现象）
师：风叶为什么会转动呢？
生：蜡烛燃烧产生的热能使空气变热，热空气上升，与管口的冷空气对流形成风，带动风叶转动，使风叶具有了动能。所以我们得出结论：热能可以转化为动能。
(2)实验B
生：我们选的是B方案，实验中我们发现加热一会儿，试管内的水开始翻滚、沸腾，接着产生大量热蒸气把橡胶塞冲出来了。结论是……
师：别的组也来汇报一下。（师同频展示现象）
师：实验现象说明了什么？
生：酒精灯火焰的热能转化成了橡胶塞的动能。
生：热能可以转化为动能。
5、师生小结，得出结论并板书。
师：通过AB两个实验，我们得出的结论是（热能可以转化为动能）。（板书去掉“？”）
三、探究活动二：动能转化为热能
1、教师引导：热能可以转化为动能，那么动能是不是也可以转化为热能呢？同学们猜想一下，说说自己的看法。
师：这是我们的生活经验，那我们能不能也通过实验来研究呢？
2、学生自主设计实验方案。
师：请看实验材料（PPT铁丝、铁棒、砂纸），认真观察思考，你有什么方法使物体具有动能？又怎么来判断物体是否具有了热能？
生：汇报2个实验。（PPT随机点击可供选择的方案图片：A绕着同一点反复弯折一段铁丝
B砂纸摩擦铁棒
C铁棒相互摩擦）
师：同学们的办法都不错，那怎么比较出物体是否变热了呢？
生：运动前碰一下额头或手，运动后再碰一下，比较前后的冷热。
师：为了感受更明显，建议弯折铁丝、摩擦铁棒10次以上；
为了排除干扰项，感受温度变化的和弯折摩擦的不是同一个人。
3、学生实验，填写实验报告单，教师巡视指导。
4、学生汇报实验现象、结论。
5、师生小结，教师板书。
师：通过实验验证，你们得出的结论是什么？多选几个学生说。
生：动能可以转化成热能。
师：实验证明了什么？（动能可以转化成热能。）
转化
板书：动能
热能
6、小结：如果要用一句话概括动能和热能之间的联系，你会怎么说？（热能和动能之间可以相互转化）
7、师：今天我们的实验就像变魔术一样，拿着热能变来变去（板书：热能变变变）。
四、科技史教育
1、重新思考“空心汽动圆球”的能量转化过程。
提问：现在我们回过头再来看公元1世纪赫伦的那个有趣的实验---“空心汽动圆球”（PPT），球能转起来，它背后的能量是否可以转化？是怎样转化的呢？
师：现在我们可以肯定空心汽动圆球就是利用热能转化为动能的
原理制成的。
2、介绍瓦特和蒸汽机。
师：
“空心汽动圆球”利用了蒸汽动力，被称作是最早的
“蒸汽机”。而真正将蒸汽动力应用于生产的是瓦特。请看视频（播放视频：瓦特与蒸汽机）
3、学生交流：了解了这些，你们有什么想说的吗？
小结：正是科学家们坚持不懈的研究，才使得科技不断进步发展。
五、得出结论：各种能量之间可以相互转化
1、列举生活中能量相互转化的例子。
师：科学家们的研究和我们的实验都证明了：热能和动能之间可以相互转化。那么其他能量之间是不是也可以相互转化？说说你们的想法。（学生举例）
2、提问：能量之间相互转化的例子还有很多很多，那么我们发现了能量的什么奥秘？
小结：各种能量之间可以相互转化（板书）
六、拓展应用：人类利用能量转化改变生产生活
1、谈话：人们其实一直都在研究、关注着能量的转化，并且像赫伦和瓦特一样，利用能量之间可以转化的规律来改变生产生活，甚至改变这个时代。
2、分析能量转化的实例。
（1）师：人类是怎样利用能量转化的呢？请拿出记录单看背面的拓展题，分析图中各能量之间是如何转化的，把序号填在括号里。
（2）学生小组合作。
（3）汇报交流，师随机出示PPT及视频。（钻木取火、火柴、汽车、电风扇、风光互补路灯）
3、学生例举利用能量转化改善生产生活的其他例子。
4、小结：像这样利用能量转化的实例其实还有很多很多。因为认识到能量是可以转化的，所以我们就把能量实现了这么多的转化，然后为我们的生产生活服务。
七、总结延伸。
希望大家以后在生活中，遇到了什么，都可以去想象这背后的能量是如何转化的，我们为什么要这么设计，还可以怎样改进
，说不定你也能成为一个小小发明家呢！
附：板书设计
热能变变变
转化
热能
动能
能量之间可以相互转化
实
验
记
录
单（一）
探究活动一：热能是否可以转化为动能？
组次
我们采用的是
方案。
实验现象：
___________________________________。
实验结论：热能（可以
不可以）转化成动能。（划“√”确定）
实
验
记
录
单（二）
探究活动一：动能是否可以转化为热能？
组次
材料
碰额头或身体的感觉（用“冷”或“热”表示）
实验前
实验后
铁丝
铁棒
实验现象：____________________________________________________
实验结论：动能（可以
不可以）转化成热能。（划“√”确定）
拓展练习单
试分析图中能量之间是如何转化的，并把序号填在括号里。
①声能
②光能
③热能
④电能
⑤磁能
⑥动能
⑦化学能
⑧太阳能
⑨水能
⑩风能
1、远古时代人类用钻木取火，把（
）转化为（
）。
2、火柴与火柴盒摩擦产生热，（
）转化为（
）；火柴燃烧的过程中，（
）转化为（
）、（
）。
3、在行驶的过程中，燃油汽车把（
）转化为（
）。
4、夏天，
电风扇工作时把（
）转化为（
）。
5、白天，风光互补路灯能把（
）和（
）转化为（
）；晚上，再把（
）转化为（
）、（
）。
学中做，做中思
——《热能变变变》教学反思
《热能变变变》是湘科版小学科学六年级上册第四单元《能量》的第2课内容。对于本课的教学内容，学生是既熟悉又陌生的：一是通过前一节课《能量家族》的学习，学生已经初步了解了能量的各种不同表现形式；二是他们在生活中以及科学课的学习中，已经对具体的能量转化现象（如摩擦生热、热空气使纸风车转动、电磁现象等）有所了解，但是他们的头脑里还没有比较系统地形成能量转化的概念……因此本课以与生活密切相关的热能为突破口，通过热能的变化实验来提升学生对能量的认识----进一步研究“不同形式的能量是否可以转化”的问题。因此本节课的自主实验探究活动对学生来说既有吸引力，又具有一定的难度。
在本节课的教学过程中，我把目标定为“学中做，做中思”，紧密联系生活，融入核心素养的培养，落实科学思维的培养，上出“科学味”。
一、现代信息技术的恰当运用，助力科学探究
在实际操作中，我发现做“空心汽动圆球”实验难度大又耗费上课时间，所有我通过“微视频”的形式向学生演示公元1世纪赫伦的“空心汽动圆球”实验，直观形象的画面立即吸引了学生的注意力，在复习其中的不同能量形式之后，引发学生思考：这背后的能量是否可以转化？自然引入到后面的实验探究活动。科技史资料的运用也是本课的特点之一，为了打破教材以文字形式呈现的平面化，我搜集制作了《瓦特与蒸汽机》视频资料，短短一两分钟的视频就让学生感受到科技发展给生产生活带来的巨大改变，并受到科学家们坚持不懈的科学精神的熏陶感染。而“钻木取火”的动画则将孩子们带入远古时代，感受人们利用能量转化给生活带来的改变，激发孩子们的探究欲望。
在学生实验过程中，我拍摄了几组实验现象的视频，在学生汇报的时候，适时播放给大家看，这样将文字形式的汇报与实时的图像相结合，更直观形象，更有实证意义，也让学生对自己的实验设计和操作更有信心，对今后的科学探究活动有更高的兴趣。
二、小组合作学习，培养科学品质
本节课中，我安排了前后4次有层次的小组合作活动，为学生提供了大量自主合作探究的时间。从4人小组自主设计热能转化实验，到成功开展实验操作，再到合作完成能量转化的应用拓展作业单，学生在一次次的合作学习中自主地协调分工、交流思想、共同协作、分享喜悦，这对培养学生与同伴团结协作的能力有非常重要的意义。
三、自主设计探究活动，培养深度思维
本节课的重点是通过实验使学生认识到不同形式的能量可以相互转化，而难点是热能变化探究实验的自主设计及成功操作。纵观整堂课，我为学生提供了大量的时间开展自主、合理地科学探究，教师只是一个引领者和促进者，所有的实验设计和发现都来自于学生对已有经验的思考运用和实验中的亲身体验。在这节课上我希望学生不仅仅是设计实验，还能进一步思考为什么这样设计；当学生对动能能否转化为热能进行猜想时，追问猜想的依据，培养学生的科学思维习惯。
在每个实验探究活动中，我都要求学生“做中思”，验证实验前的设计和预测是否正确，感受能量转化的神奇。
为了帮助学生进一步发现能量转化在生产生活中的广泛应用，我让学生以小组的形式完成拓展作业单，分析判断各种物体在工作时是如何利用能量转化的，然后再让学生自主发现类似的实例，让学生深刻感受到正是因为认识到能量是可以相互转化的，所以才会利用能量之间转化的规律不断有新的发明创造，并将时代不断推向前进。这一设计就不再将学生的思维停留在简单的分析判断的层面上，而是引发了学生对于研究能量转化意义的深层次的思考，也为学生在生活中细心观察、发现更多可以改进的地方、并试着利用所学来进行小发明小创造埋下科学的种子，等待生根发芽……
四、创造性地使用教材，提高探究效率
1、恰当使用科技史材料，贯穿探究全过程
教材原来的设计是从热能使纸风车运动导入，我通过实践发现通过这种方式不能很好地激发学生的兴趣，所以创造性地利用公元1世纪赫伦发明的“空心汽动圆球”视频导入，一下子吸引了学生的眼球，激发他们探究“球转动“背后的能量能否转化，自然而然过渡到后面的“热能能否转化为动能”的实验探究。又在探究完“动能能否转化为热能”之后，让学生重新思考“空心汽动圆球”的能量转化过程究竟是怎样的，呼应开头。然后自然引出真正将蒸汽动力应用于生产的发明家瓦特，并通过视频的形式直观呈现出瓦特蒸汽机经由20多年研制成功并开启崭新的工业时代的历史，这对学生来说具有较大的冲击力，感受到人类利用能量转化给世界给时代带来的巨大的改变，受到科学精神的感染，我想或许也能增强学生学科学爱科学的使命感吧。接着在学生通过例举发现“能量之间可以相互转化”的规律之后，我引导学生“人们其实一直都在研究、关注着能量的转化，并且像赫伦和瓦特一样，利用能量之间可以转化的规律来改变生产生活，甚至改变这个时代”，过渡到能量转化的应用研究这一活动，最后激励学生关注生活中的能量转化，并思考背后的设计以及改进方案，达到课内拓展到课外的目的。
2、创新实验器材，提高实验效果
教学不是“教教材”而应是“用教材教”。经过课前实践，我发现教材编排的“用绳来回连续拉扯密封的钢管冲走橡皮塞”的实验器材难准备，耗时长，相对小学生来说，困难重重，难以成功。所以我安排“酒精灯加热塞有橡皮塞的装水试管”和“点燃的蜡烛产生热空气使风筒上的小风叶转动”的实验来取代，让学生依据教师提供的器材自行设计实验方案，师生动手实践。这样一变，“玻璃管内的水沸腾，胶塞从关口冲出来”、“风叶转动”的实验现象就很明显，课堂效率高了，学生的成就感和自主探究热情也更高了。
而“动能能否转化为热能”的实验器材也做了改进，教材编排的“连续拉扯数十次的橡皮筋会产生热量”的实验效果一点也不明显，并且单一。因此，我安排学生用熟悉易见的相关实验器材（铁丝、铁棒、砂纸等）学生自行设计多样的实验方案，并分组动手实践。这样，教师创造性地使用教材的同时，又充分体现了学生的主体地位，创设出一种民主和谐的学习氛围。
整节课下来，学生能积极主动地参与学习的全过程，动手动脑，在探究中掌握科学知识，习得科学学习方法，提升思维品质，达到了
预期的教学效果。“教学是门遗憾的艺术！”回过头去看自己这堂课，我也看到自己在细节处理上还有欠缺，教学环节设计也有值得商榷的地方，比如整堂课内容比较充实，时间比较紧，自主设计和探究的时间还可以更充分一些，如何更充分地利用现代信息技术提高科学课的效率也是今后值得不断思考和实践的问题。

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