三年级上册《热空气和冷空气》教学设计

热空气和冷空气教学设计

摘要：在现在的小学科学学习中，教师的教授方式、教学手段、教学资源都发生了很大变化。如果没有进行良好的转换，学生学习可能会出现很多问题。该文在理论分析、案例设计、实验实践的基础上设计了基于小学科学中自制改进实验教具“4+X”素养课堂的探究学习案例设计与实践，探讨如何利用自制改进教具优势，引导小学生完成概念进阶以及科学能力培养。在全面分析教材之后，对实验教具进行改进，并对教学环节重新设计，实施过后对教学效果进行总结，以此验证案例设计中使用的方法有效性。

关键词：自制改进实验教具；“4+X”素养课堂；概念进阶；案例设计与实践

一、问题的提出

小学科学这门基础性学科，在学生的学习生活中占有越来越重要的地位的同时，科学教师的教学教法也在发生很大的改变。老师从单纯的输出知识，变为与学生一起探究科学奥秘，培养学生的科学素养与科学能，这也对教师提出了更高的要求。在常规教学中，由于准备科学器材的工作较为繁琐，在压缩了教学时间的同时，也减少了学生课堂思考的空间。学生可以在热闹的实验中习得一定的科学知识，但这样的课堂提升了学生的探究能力和科学素养吗？答案显然是否定的。

基于这一现状，笔者希望通过改进实验教具和课堂探究模式，来打造“4+X”素养课堂，实现科学概念的有效进阶和学生科学素养的提升。这里的“4+x”素养课堂中的“4”，指向了四大学习素养：学习力、合作力、思维力和应用力。同时也指向了四种学习方式：自主学习、合作学习、深度学习和实践学习，而“X”则是一个变量，指向科学知识体系、思想方法或情感态度价值观等。以此来打造有温度、有思考、有实践、有提升的新样态科学课堂。

二、基于小学科学中自制改进实验教具的探究学习框架设计

围绕着自制教具所开展的“4+X”素养教学主线，分为课前启智、探究促智、情境激智、实践融智四个逐步递进的教学环节，以此来提升孩子们的四大素养，也能很好地落实科学课程标准中倡导的探究式学习、保护学生的好奇心和求知欲。具体如下：

一、课前启智，找准概念进阶起点

在课前，让学生观察雨后的蜗牛、采集花坛的落花、了解巡逻车的结构等有趣的教学活动，或是课前学习单查阅资料，来达到课前的启智的教学目的，提升学习力，让课堂充满自主学习的“科学味”。

二、探究促智，助力学生突破难点

在科学课堂中，以解决情境问题作为驱动，让孩子们通过四人小组的合作、多样化的学习方式进行学习，亦或是以小组间的互相质疑、优化方案，来达到合作力的提升，这样的课堂设置，让学生的合作探究学习，更加自主与深入。

三、情境激智，搭建思维进阶支架

爱玩、爱实践是孩子的天性，在课堂中巧创交通实战、材料花园、园丁总动员等课堂挑战，让孩子的思维力得到提升的同时，也让课堂中的思考更加有效，达成学生的深度学习。

四、实践融智，回归应用概念落地

在科学课堂的实践作业中，是孩子课外的延伸学习，也是孩子发挥创新思维的空间，可以通过教学设计中结合地域文化，也可以通过APP引入电子课堂，结合iPad或电脑，打造智慧课堂，让科学课堂更加丰富多彩，并且给孩子们展现更多奇思妙想的时间、空间和条件。让他们通过作业形式的创新，提升他们的应用力，也让我们的课堂回归应用，概念落地。

那么我的“4+x”课堂中的4步走方式，能够有效地落实了科学的核心素养，也让我们孩子心中探究欲望得以满足与实践。

三、探究学习实验的设计与实施

接下来，笔者将以在苏教版小学科学教材三年级上册《热空气和冷空气》一课举例说明在实际教学实施过程中的应该用。《热空气与冷空气》一课共涉及四个教学活动：1.借助纸蛇转动、“热气球”上升两个实验，帮助学生建构热空气上升的概念；2.将集气瓶放入冷水和热水中，在热瓶中放入点燃的线香收集白烟。把冷瓶放在有烟的热瓶上，抽掉玻璃片，观察烟的流动，了解热空气上升的现象；接着把热瓶放在冷瓶上，抽掉玻璃片，再次观察烟的流动，了解冷空气不会上升的现象。借助烟在冷、热瓶中的流动状态，认识冷热空气流动的规律；3.制作空气流动装置，将塑料瓶的瓶底剪掉，一侧用垫片垫起，可以看到火焰晃动，当把垫片去除，火焰则会熄灭。借助火焰的变化，观察空气的流动，建构风形成的概念；4.通过示意图，将冷热空气的流动与风建立起联系，让学生理解风的成因。

结合课标和教材，可以看出本课的主要教学目标如下：1.能借助其他物体觉察冷热空气的流动现象。2.运用实验的方法认识冷热空气流动的规律。3.利用模拟图建构风的形成模型。

但在教学实践中，学生的学习常会遇到了以下困难：1.思维转换有难度：三年级学生在学习冷热空气流动规律之前是有前概念的，学生普遍知道热空气会上升，但对冷空气会下降的概念比较模糊。教学活动中的没有针对冷空气下降的这一教学难点，提供直观实验。第一个实验中，热烟上升的实验现象明显，第二个实验，引导学生观察热烟不会下降的现象，反过来说明冷空气下降的结论，需要学生进行复杂的思维转换才能得出。2.教学难点未突破：要让学生形成风的概念，最理想的实验设计，应该是让学生在风形成的过程中能够直观观察到空气的线性。但在制作空气流动装置活动中，学生仅能通过火焰的晃动情况,猜测形成了风，从概念建构的角度来看，显然不够具体形象。3.整体教学碎片化：为了帮助学生建构风的概念，教材安排了多个指向单一现象的活动，但缺乏完整观察风的形成的整体实验。需要学生以概念拼凑的方式重新整理，导致过程会出现比较严重的引导痕迹，不利于学生自主建构风的概念。

综上，由于课本中几个实验操作较繁琐，思维转换有难度，实验现象不够直观明显，实验整体性不强，让三年级的学生在建构有关风的形成概念时，产生困扰。

因此，为了解决教具和实际教学中的问题，助力学生概念进阶，思明区的科学团队自主开发设计了探究风盒（图1）。通过这一实验装置配合“4+x”课堂中的4步走方式，可以很好地解决以上遇到的问题。

下面对探究风盒进行简要介绍，风盒分为“冷区”和“热区”。“冷区”设有烟雾发生器和通风孔，利用干冰温度低的特点，制造冷空气，并使周围空气中的水蒸气凝结成小水珠