2025秋湘科版（2024）小学科学二年级上册《气体的热胀冷缩》教学设计

2025秋湘科版（2024）小学科学二年级上册《气体的热胀冷缩》教学设计一、教学设计理念1.新课标导向，聚焦核心素养依据《义务教育小学科学课程标准（2022年版）》“物质科学领域”要求，以“探究式学习”为核心，让学生通过“生活现象猜想→实验验证现象→总结规律→解释应用”的完整探究链，构建“气体热胀冷缩”的科学概念。全程围绕“科学观念、科学思维、探究实践、态度责任”四大核心素养，避免单纯理论灌输，注重学生在动手操作中主动建构知识，培养科学探究能力。2.贴合教材编排，紧扣核心实验湘科版（2024）教材在《气体的热胀冷缩》一课中，采用“生活问题引入→核心实验探究→原理简化解释→生活应用拓展”的逻辑编排（对应教材第18-21页“瓶吞鸡蛋”“气球与烧瓶”“生活中的热胀冷缩”“安全提示”四个核心内容）。教案设计严格遵循教材脉络，同时补充可视化实验材料（如带刻度的烧瓶、彩色气球、温水/冰水），将抽象的“气体体积变化”转化为直观可观察的现象，确保教学与教材同步且深度融合，帮助学生理解教材核心知识。3.立足学生认知，降低理解难度三年级学生以具象思维为主，对“分子运动”等抽象原理难以理解。教案从“夏天轮胎爆胎、保温杯盖难打开”等学生熟悉的生活场景切入，通过“先观察现象再简化原理”的梯度设计，用“温度高时气体‘变胖’，温度低时‘变瘦’”的通俗语言解释规律，避免复杂理论；同时通过小组实验、师生问答、现象描述等互动形式，让学生在操作中感知、在交流中深化，符合三年级学生认知规律。4.跨学科融合，提升综合能力融合数学（实验现象的时间、体积变化记录）、语文（实验现象的文字描述与实验报告撰写）、美术（绘制“气体热胀冷缩实验示意图”）、安全工程（生活中热胀冷缩的安全提示）等学科元素，如让学生用表格记录“加热时间与气球膨胀程度”、用文字描述“瓶吞鸡蛋”的过程、用彩笔标注实验中“气体体积变化方向”，实现“科学+”跨学科学习，培养学生综合运用知识解决问题的能力。二、核心素养教学目标科学观念能说出“气体具有热胀冷缩的性质”——温度升高时，气体体积膨胀；温度降低时，气体体积收缩；能列举生活中气体热胀冷缩的典型例子（如夏天自行车轮胎不打气太满、保温杯盖难打开），知道该性质在生活中的应用与安全注意事项。科学思维能通过对比“加热”“冷却”气体的实验现象（如气球膨胀/收缩、鸡蛋被“吞”入瓶中），分析“温度变化”与“气体体积变化”的关联，初步形成“变量控制”的思维（如实验中保证气体密封、加热/冷却方式一致）；能基于实验现象，用简单语言总结气体热胀冷缩的规律。探究实践能参与教材中的“瓶吞鸡蛋”“气球与烧瓶”实验，在教师指导下正确操作“加热（温水浸泡）、冷却（冰水浸泡）”步骤，规范记录实验现象（如填写教材第19页的实验表格）；能模仿教材实验，设计简单的验证实验（如用塑料瓶和吸管观察气体体积变化），并描述实验过程与结果。态度责任对探究气体热胀冷缩现象感兴趣，愿意主动参与小组实验与讨论；严格遵守实验安全规则（如不触摸高温物体、远离明火），养成严谨的实验习惯；关注生活中气体热胀冷缩的安全问题（如夏天避免轮胎过度充气），体会科学知识对生活的指导意义，树立“用科学知识规避风险”的意识。三、教学重难点教学重点（1）通过教材实验（瓶吞鸡蛋、气球与烧瓶），观察并认识气体热胀冷缩的现象；（2）总结“温度升高，气体体积膨胀；温度降低，气体体积收缩”的规律；（3）列举生活中气体热胀冷缩的应用实例（如高压锅排气阀、轮胎充气）。教学难点理解气体热胀冷缩的简化原理（用“温度影响气体粒子运动快慢，导致体积变化”的通俗解释，避免抽象分子理论）；解释生活中复杂的气体热胀冷缩现象（如保温杯盖拧紧后难打开——冷却后瓶内气体收缩，气压变小，外界大气压压住杯盖）；实验中控制变量（如保证烧瓶密封、加热/冷却时间一致），确保实验现象明显且具有说服力。四、教学过程（一）导入：生活场景切入，引发猜想引课题情境互动，提出问题师：同学们，夏天骑自行车时，爸爸妈妈会不会提醒“不要把轮胎的气打得太满”？为什么呀？（预设答案：怕晒爆、怕轮胎炸开）师：再想想，刚装满热水的保温杯，拧紧盖子放凉后，有时候盖子会很难打开，这又是为什么呢？（学生自由猜测：盖子“卡住了”、里面有“吸力”）师：这些生活现象，其实都和“气体”的变化有关。今天我们就一起探究“气体的热胀冷缩”（板书课题：气体的热胀冷缩，标注“湘科版三年级上册第二单元”）。教材引入，明确方向师：请打开教材第18页，看看课文里的小朋友在讨论什么？（引导学生观察教材图片：夏天轮胎、保温杯盖、实验场景）师：课文里说“气体的体积会随着温度的变化而变化”。今天我们就跟着教材的实验，一起看看气体在温度变化时，到底会发生什么变化。设计意图：从“夏天轮胎爆胎、保温杯盖难打开”等学生熟悉的生活场景切入，将生活问题与“气体变化”建立关联，既唤醒已有经验，又激发探究“气体为什么会导致这些现象”的兴趣；同时通过教材图片自然衔接课题，让学生明确本节课学习内容与教材同步，为后续实验探究铺垫。（二）新课讲授：结合教材实验，分层探究气体热胀冷缩1.活动一：初探气体收缩——教材“瓶吞鸡蛋”实验观察教材，了解实验师：请阅读教材第18页的“瓶吞鸡蛋”实验步骤，找一找实验需要哪些材料？（生：广口瓶、煮熟的剥壳鸡蛋、酒精灯/温水、小纸片）师：课文里说“先给瓶内空气加热，再让空气冷却”，大家猜猜会发生什么现象？（学生自由猜想：鸡蛋会掉进瓶子里、鸡蛋被卡住）教师演示，学生观察师：老师用温水代替酒精灯（更安全，适合三年级操作），现在我们按照教材步骤做实验：①把剥壳的熟鸡蛋放在广口瓶瓶口（展示：鸡蛋刚好卡住瓶口，掉不进去）；②往瓶内倒入少量温水，摇晃几下，让瓶内空气受热；③把温水倒出，迅速将鸡蛋放回瓶口。大家仔细观察！（教师操作，学生专注观察，发现“鸡蛋慢慢被‘吞’进瓶子里”）师：谁能描述一下你看到的现象？（生：鸡蛋一开始在瓶口，后来慢慢滑进瓶子里了）师生互动，分析原因师：为什么鸡蛋会被“吞”进瓶子里呢？结合教材第18页的“科学小贴士”，大家讨论一下（提示：加热时瓶内空气有什么变化？冷却后又有什么变化？）。（学生讨论2分钟）生：加热时瓶内空气变热，可能“跑出去”一些；冷却后空气变少，里面的“力气”变小，外面的“力气”把鸡蛋压进去了。师：非常接近！教材小贴士告诉我们：“加热时，瓶内空气受热膨胀，部分空气跑出瓶外；冷却后，瓶内空气收缩，气压变小，外界大气压把鸡蛋压入瓶中”——这就是气体“遇冷收缩”的现象（板书：遇冷→体积收缩）。设计意图：以教材第18页“瓶吞鸡蛋”实验为切入点，通过教师演示（替换安全热源）让学生直观观察气体冷却收缩的现象；结合教材“科学小贴士”引导分析原因，既避免抽象讲解，又让学生初步建立“温度降低→气体收缩”的认知，落实“科学观念”素养。2.活动二：探究气体膨胀与收缩——教材第19页“气球与烧瓶”实验熟悉实验，明确任务师：刚才我们看到了气体遇冷收缩的现象，那气体受热会怎么样呢？请打开教材第19页，看看“气球与烧瓶”实验——课文里用烧瓶、气球、温水、冰水做实验，大家猜猜：把烧瓶放进温水和冰水里，气球会有什么不同变化？（生：放进温水气球变大，放进冰水变小）小组实验，规范操作师：现在各小组按照教材步骤做实验，注意这几点：①先把气球紧紧套在烧瓶口，确保密封（不然空气会漏出来）；②将烧瓶先放进温水里，观察气球变化，记录在教材第19页的表格里；③再把烧瓶放进冰水里，观察气球变化，也记录下来；④不要用手触摸温水（避免烫伤），实验后把水倒回指定容器。（学生分组实验，教师巡视指导：帮助套紧气球、提醒安全，确保每个小组都能观察到明显现象）（教材实验表格参考，学生填写）实验步骤气球变化现象气体体积变化（变大/变小）烧瓶放进温水里烧瓶从温水取出，放进冰水里分享交流，总结规律师：哪个小组愿意分享你们的实验结果？（邀请2-3组汇报，如“放进温水，气球鼓起来了，气体体积变大；放进冰水，气球瘪下去了，气体体积变小”）师：大家的结果都一样！结合两次实验，我们能总结出什么规律？（引导生说出：气体受热时体积变大，遇冷时体积变小）师：对！这就是气体的热胀冷缩性质（板书：受热→体积膨胀；遇冷→体积收缩，合称“热胀冷缩”）。教材第19页的结论也写了：“气体受热时体积膨胀，遇冷时体积收缩，这种性质叫做气体的热胀冷缩”。难点突破，简化原理师：为什么气体受热会膨胀、遇冷会收缩呢？我们可以把气体想象成“很多tiny的小球”——温度高时，小球跑得又快又远，占的空间就大（体积膨胀）；温度低时，小球跑得慢又近，占的空间就小（体积收缩）。大家能理解吗？（生：能！就像体育课跑操，跑得快就散开，跑得慢就靠拢）设计意图：以教材第19页“气球与烧瓶”实验为核心，通过小组自主实验让学生亲身体验气体热胀冷缩的完整现象；结合教材表格记录与结论，引导学生自主总结规律，同时用“小球运动”的通俗比喻解释原理，突破难点；实验中的安全提示与操作指导，培养学生严谨的实验习惯，落实“探究实践”素养。3.活动三：生活中的气体热胀冷缩——教材“找一找、说一说”教材梳理，联系生活师：请打开教材第20-21页，看看课文里展示了哪些“生活中的气体热胀冷缩”例子？（引导学生观察图片：①自行车轮胎——夏天不打气太满；②高压锅——排气阀跳动；③温度计——气体温度计；④喷雾瓶——按压喷出液体）师：除了教材里的例子，大家还能想到生活中哪些地方用到了气体热胀冷缩的性质，或者需要注意这个性质？（学生自由发言，预设：①保温杯盖难打开——遇冷收缩；②汽车轮胎——冬天可以适当多打一点气；③篮球——夏天打气太满容易爆）案例分析，深化理解师：我们重点分析教材里的“高压锅”——为什么高压锅煮东西快，排气阀还会跳动？（结合教材提示，引导生思考：加热时，锅内气体受热膨胀，气压变大，温度升高更快，所以煮得快；气压太大时，气体推动排气阀跳动，排出部分气体，避免爆炸）师：这就是利用气体热胀冷缩的性质“加快烹饪”，同时通过排气阀“保证安全”——科学知识既方便生活，又能保护我们。小组讨论，安全提示师：请小组讨论“生活中哪些地方需要注意气体热胀冷缩的安全”，每组总结1-2条“安全提示”，比如“夏天给轮胎打气，不要打太满”。（小组讨论后，邀请分享，如“不要把装满热水的保温杯盖拧太紧，避免冷却后难打开”“不要把密封的塑料瓶放在太阳下暴晒，避免气体膨胀把瓶子撑爆”）师：教材第21页的“安全提示”也写了这些内容，大家课后可以再看看，把安全知识告诉爸爸妈妈。设计意图：紧扣教材第20-21页的生活应用内容，让学生从“教材例子”拓展到“自主发现生活实例”，深化对气体热胀冷缩性质的理解；通过“高压锅”案例分析与“安全提示”讨论，让学生体会“科学服务生活、保障安全”，落实“态度责任”素养，同时培养观察生活、联系科学的能力。（三）拓展延伸：设计“吸管喷泉”实验，巩固规律提出问题，激发创新师：我们已经知道气体热胀冷缩的规律，能不能用这个规律设计一个小实验，让大家更清楚看到气体体积变化？比如用塑料瓶、吸管、水，怎么设计呢？（学生思考，提示：把吸管插进装水的塑料瓶，密封瓶口，加热/冷却瓶子，观察吸管里的水面变化）师生合作，完成实验师：老师这里有准备好的材料（透明塑料瓶、吸管、橡皮泥、温水、冰水），我们一起做“吸管喷泉”实验：①往塑料瓶里装少量水（约1/3）；②把吸管插进瓶里，用橡皮泥密封瓶口（确保不漏气）；③将瓶子放进温水里，观察吸管里的水面——大家看，水面上升了！（生：因为瓶内气体受热膨胀，把水压进吸管里）；④再把瓶子放进冰水里，水面下降了（生：气体遇冷收缩，吸管里的水回流）。学生尝试，拓展思维师：有兴趣的小组可以课后用家里的材料（如矿泉水瓶、吸管）做这个实验，把你的发现记录在科学日记本上，下次上课分享。这个实验和教材里的实验原理一样，都是利用气体热胀冷缩的性质。设计意图：在教材实验基础上，补充“吸管喷泉”实验，用“水面变化”更直观地展示气体体积变化，进一步巩固规律；同时鼓励学生课后自主实验，培养“学以致用、持续探究”的习惯，落实“探究实践”素养。（四）小结：梳理知识，巩固提升师生共同回顾，构建知识体系师：今天我们探究了气体的热胀冷缩，大家还记得学到了哪些知识吗？（通过提问引导学生总结，结合板书梳理）（1）气体有热胀冷缩的性质：受热时体积膨胀，遇冷时体积收缩；（2）我们做了两个教材实验：瓶吞鸡蛋（看气体收缩）、气球与烧瓶（看气体膨胀和收缩）；（3）生活中很多地方用到这个性质，比如高压锅、轮胎，还要注意安全（夏天轮胎不打气太满）。板书梳理，强化记忆（板书设计如下，清晰呈现核心内容）气体的热胀冷缩（湘科版三上第二单元）a.性质：受热→体积膨胀；遇冷→体积收缩（热胀冷缩）b.实验（教材）：瓶吞鸡蛋：冷却→气体收缩→鸡蛋被压入瓶中气球与烧瓶：温水→气球鼓（膨胀）；冰水→气球瘪（收缩）c.生活应用：高压锅、轮胎、保温杯盖d.安全提示：夏天轮胎不打满、密封瓶不暴晒3.课后延伸，持续探究师：课后请大家