青岛版四年级科学上册 第二单元《冷与热》大单元教学设计

基于核心概念的大单元教学主题

学科年级小学科学四年级单元名称《冷与热》

设计教师学校名称

一、单元学习内容规划

(-)单元教学指向的核心概念和相关概念的进阶路线1

跨学科概念结构与功能物质与能量

学科核心概1.物质的结构与性质

学习内容1.1物质具有一定的特1.2空气与水是重要的

性与功能物质

-------不--------小

知道不同物质具知道空气主要成分的

有不同的物理性体积分数，认识空气对

7〜9年级质和化学性质。人类的重要作用

个

观察常见材料在水中知道空气是一种混合物，含

的沉浮现象/导热性有氮气、氯气、一氧化碳等

气体，空气中的氧气和二氧

5〜6年级笔,说出它们的常见

用途。化碳对生命活动具有重要

不

能使用简单的仪器测观察并描述空气受热上升的

量一些物体的长度、质现象；

量、体积、温度等常见知道风是一种空气流动的现

3〜4年级

特征，并使用恰当的计象，列举生活中常见的形成

量单位进行记录。风的一些方法。

T

观察并描述物体的轻重、薄

认识空气是无色、无味

厚、颜色、表面粗糙程度、

的气体。

1〜2年级形状等外部特征，能根据物

体的外部特征对其进行简

单分类。

科学课程设置13个学科核心概念，是所有学生在义务教育阶段应该掌握的科学课程的核心

1

内容。第一个学科核心概念是“物质的结构与性质”，对这个学科核心概念进行解析，可以知

道学生在义务教育阶段应该知道“物质具有一定的结构和性质特点”这一核心内容。这一核心

概念下包括7个学习内容，分别是1.1物质具有一定的特性与功能、1.2空气与水是重要的物质、

1.3金属及合金是重要的材料、1.4常见的化合物、1.5物质由元素组成、1.6物质由微观粒子构

成、1.7常见物质的分类，通过这七个学习内容的学习，学生可以认识物质的组成、结构、性质

及月途，从而进阶性理解世界是物质的，不同组成与结构的物质具有不同的性质，物质的性质

决定了其功能与用途，达成核心概念的建构，同时指向核心素养。

我们团队选取第一个学习内容”物质具有一定的特性与功能”，并针对3-4年级学段的学

习内容进行大单元设计。

由于不同年龄阶段孩子的认知能力存在一定的差异，针对这一特点，课标采用螺旋上升式

的内容要求巧妙应对具体学习内容的学习。在本学习内容的学习中，1-2年级的孩子需要观察描

述物体的轻重、颜色等外部特征（侧重观察）；3-4年级要学会使用一些简单的工具测量物体的

长度、温度等常见特征（侧重测量）；5-6年级要能根据物体的特点说出它们的主要用途（侧重

应月）；7・9年级则更深入地探究物质的物理性质和化学性质（综合应用）。

认识物质的组成、结构、性质及用途，有助于学生形成物质与能量、结构与功能、系统与

模型、稳定与变化等跨学科概念。

教师在本单元的教学中帮助学生形成的重要概念是：不同组成与结构的物质具有不同的性

质，物质的性质决定了其功能与用途。

2

单元教学指向的核心概念和相关概念的进阶路线2

结构与功能系统与模型物质与能量稳定与变化

----------------------------------------------------------------------------------------------------------

4.能的转化与能量守恒

学习内容4.1能的形式、转移与转化

7〜9年级

5〜6年级

3~4年级

在大单元设计过程中，我们团队发现本单元指向的核心概念除了“物质的结构与性质”之

外，《温度计和秘密》和《自行车胎为什么爆胎》一课还涉及到了“能的转化与能量守恒”这

一核心概念。“能的转化与能量守恒”是课标中的第四人核心概念，这一核心概念下包括2个

学习内容，分别是4.1能的形式、转移与转化，4.2能源与可持续发展。《哪杯水热》、《温

度计的秘密》及《自行车胎为什么爆裂》三课涉及的学习内容“4.1能的形式、转移与转化”，

这一学习内容对于不同学段的学生有不同的要求：课标采用螺旋上升式的内容要求巧妙应对具

体学习内容的学习。3-4年级的学生要描述测量物体温度的方法，知道摄氏度是表示物体冷热程

度的常用温度标准单位；知道物体一般具有热胀冷缩的性质；5-6年级要求知道动能、声能、光

能、热能、电能、磁能等都是能的形式，了解这些能的相互转化现象；7-9年级的学生要结合实

例了解能的多种形式（机械能、内能、电磁能、化学能、核能等）。

通过对本核心概念卜.2个内容的学习，学生可以根据能的转化和能量守恒的规律，分析、

解释和判断生产生活中的相关问题。再通过课下设计的体现这两个学习内容且与所学学科学内

3

通过猜想、分析、推理等方法，概括出物体具有热胀冷缩性质；利用类比思维，归纳风形

科学思维

成的原因。

在老师的帮助下，正确使用温度计，能做探究物体热胀冷缩的实验，能够给某种物体加热

探究实践

或冷却，观察其变化。

对温度的知识感兴趣，乐于探究物体的热胀冷缩的性质，愿意与小组同学合作交流，具有

态度责任

质疑精神且会合理表述自己的想法和异议。

三、单元学习设计评价

单元评价设计一：《冷与热》单元评价量表

《冷与热》单元评价量表

评价维度评价等级同伴教师

评价内容

（核心素互助评价

★★★★★★

养）

知道温度能说出温说出温度的概念，能正确

说出温度的概念，

的概念及度的概使用温度计测温并准确读

能正确使用温度计

温度计的念，能正数，且会根据不同环境选

测温并读数。

使用。确读数。择不同温度计。

知道固休、

科学观念知道固知道物体具有热胀知道物体具有热胀冷缩的

液体、气体

体、液体、冷缩的性质，对单性质，对单元中出现的生

具有热胀

气体具有元中出现的生活现活现象能做出科学合理的

冷缩的性

热胀冷缩象能做出简单的解解释，并对生活中的其他

质，了解其

的性质释事例进行提问和解释

应用

能在教师能在教师引导下，

引导下，总结出物体热胀冷能自主准确总结出物体热

设计实验，

总结出物缩的性质，并可小胀冷缩的性质，并可通过

科学思维并进行表

体热胀冷组合作总结热气球实验结论，准确总结热气

达交流

缩的性升空及风形成原球升空及风形成原因。

质。因。

小组合作

小组合作，下，能用小组合作下，能用科学语

小组合作下，能描

实验探究自己的话言描述实验现象，总结实

述实验现象，并能

探究实践现象明显，描述各项验结论，并可据此分析描

针对现象，总结实

结论精确实验现述或判断物体运动的基本

验结论。

象。方法。

对热胀冷对热胀冷缩现象有探究兴

对热胀对热胀冷缩现象

缩现象产趣，能意识到其对生活产

冷缩现象有探究兴趣，能意

态度责任生探究兴生的影响。

有探究兴识到其对生活产生

趣，完成科并能积极主动完成科学探

趣。的影响。

学探究。究,

《哪杯水热》课堂评价量表

评价等级评价结

评价维度评价内容果

★★★★★★

5

知道温度表示物1.能够说出温度的1.能基本说出温度1.在教师的帮助

体的冷热程度；知概念及单位。的概念及单位。下，能基本说出

道温度的单位；知2.能用自己的话说2.能基本说出温度温度的概念及单

道温度计的结构出温度计的结构。计的结构。位。

科学观念

与用途。2.在教师的帮助

下，能基本说出

说出温度计的结

构。

在使用温度计测能熟练掌握并说出能基本掌握并说出在教师的引导

量一杯水温度的测定水温的具体过测定水温的具体过下，能基本掌握

过程中掌握重组程。程。并说出测定水温

科学思维思维、发散思维、的具体过程。

突破定势等创造

性思维的基本方

法。

正确使用温度计能熟练的测定一杯能基本的测定一杯在教师引导下能

测量常见物体的水的温度，并准确记水的温度，并记录。基本的测定一杯

探究实践温度并记录。录。水的温度，并记

录c

能在好奇心的驱所有成员对如何测部分成员对如何测组内成员参与度

使下，对日常生活定水温表现出探究定水温表现出探究一般。

态度责任

中的热胀冷缩现兴趣，积极、热情参兴趣，愿意合作交

象产生探究兴趣。与，大胆质疑。流。

得星总数（）颗

《温度计的秘密》课堂评价量表

评价等级

评价

评价内容评价结

维度★★★★★★

果

通过探究活动，知能知道一般情况下能基本知道一般情在教师的引导

道一般液体具有液体热胀冷缩的具况下液体热胀冷缩下，能基本知道

热胀冷缩的性质。体表现，并能用其解的具体表现，并能一般情况下液体

科学

释生活中相关的实用其解释生活中相热胀冷缩的具体

观念

验现象。关的实验现象。表现，并能用其

解释生活中相关

的实验现象。

能在教师引导下，能熟练掌握液体热能基本掌握液体热在教师的引导

能够设计实验探胀冷缩的的探究实胀冷缩的的探究实下，能基本掌握

究液体热胀冷缩验，能利用实例自我验，能利用实例自液体热胀冷缩的

科学

的性质。能用实例归纳总结液体热胀我归纳总结液体热的探究实验，能

思维

归纳概括物体热冷缩的性质。胀冷缩的性质。利用实例自我归

胀冷缩的性质纳总结液体热胀

冷缩的性质。

在教师引导下，设能设计出液体热胀能基本设计出液体在教师引导下能

探究计温度计模型探冷缩的探究实验。热张冷缩的探究实基本设计出液体

实践完液体热胀冷缩验。热胀冷缩的探究

6

的性质。实验。

能在好奇心的驱所有成员对液体热部分成员对液体热组内成员参与度

使下，对日常生活胀冷缩现象表现出胀冷缩现象表现出一般。

中的液体热胀冷探究兴趣，积极、热探究兴趣，愿意合

态度缩现象产生探究情参与，大胆质疑。作交流。

责任兴趣。能利用热胀

冷缩的知识解决

生活中的问题，让

科学服务于生活。

得星总数（）颗

《高压线为什么下垂》课堂评价量表

评价等级

评价

评价内容评价结

维度★★★★★★

果

通过探究活动，知能知道固体热胀冷能基本知道固体热在教师的引导

道固体具有热胀缩的具体表现，并能胀冷缩的具体表下，能基本知道

冷缩的性质。用其解释生活中相现，并能用其解释固体热胀冷缩的

科学

关的实验现象。生活中相关的实验具体表现，并能

观念

现象。用其解释生活中

相关的实验现

象。

能在教师引导下，能熟练掌握固体热能基本掌握固体热在教师的引导

能够设计实验探胀冷缩的的探究实张冷缩的的探究实下，能基本掌握

究固体热胀冷缩验，能利用实例自我验，能利用实例自固体热胀冷缩的

科学

的性质。能用实例归纳总结液体热胀我归纳总结液体热的探究实验，能

思维

归纳概括物体热冷缩的性质。胀冷缩的性质。利用实例自我归

胀冷缩的性质纳总结液体热胀

冷缩的性质。

在教师引导下，设能设计出固体热胀能基本设计出固体在教师引导下能

计实验方案探究冷缩的探究实验。热张冷缗的探究实基本设计出固体

探究

固体热胀冷缩的验。热胀冷缩的探究

实践

性质。实验。

能在好奇心的驱所有成员对固体热部分成员对固体热组内成员参与度

使下，对日常生活胀冷缩现象表现出胀冷缩现象表现出一般。

中的固体热胀冷探究兴趣，积极、热探究兴趣，愿意合

态度缩现象产生探究情参与，大胆质疑。作交流。

责任兴趣。能利用热胀

冷缩的知识解决

生活中的问题，让

科学服务于生活。

《自行车为什么爆胎》课堂评价量表

评价等级

评价

评价内容评价结

维度★★★★★★

果

科学通过探究活动，知能知道气体热胀冷能基本知道气体热在教师的引导

7

观念道气体具有热胀缩的具体表现，并能胀冷缩的具体表下，能基本知道

冷缩的性质。用其解释生活中相现，并能用其解释气体热胀冷缩的

关的实验现象。生活中相关的实验具体表现，并能

现象。用其解释生活中

相关的实验现

象。

能在教师引导下，能熟练掌握气体热能基本掌握气体热在教师的引导

能够设计实验探胀冷缩的的探究实胀冷缩的的探究实下，能基本掌握

究气体热胀冷缩脸，能利用实例自我验，能利用实例自气体热胀冷缩的

科学

的性质。能用实例归纳总结液体热胀我归纳总结液体热的探究实验，能

思维

归纳概括物体热冷缩的性质。胀冷缩的性质。利用实例自我归

胀冷缩的性质纳总结气体热胀

冷缩的性质。

在教师引导下，设能设计出气体热胀能基本设计出气体在教师引导下能

计实验方案探究冷缩的探究实验。热胀冷缩的探究实基本设计出气体

探究

气体热胀冷缩的验。热胀冷缩的探究

实践

性质。实验。

能在好奇心的驱所有成员对气体热部分成员对气体热组内成员参与度

使下.对日常生活胀冷缩现象表现出胀冷缩现象表现出i般。

中的气体热胀冷探究兴趣，积极、热探究兴趣，愿意合

态度缩现象产生探究情参与，大胆质疑。作交流。

责任兴趣。能利用热胀

冷缩的知识解决

生活中的问题，让

科学服务于生活。

《热气球上升的秘密》课堂评价量表

i平价等级

评价

评价内容评价结

维度★★★★★★

果

知道知道热空气能够说出热空气上能基本说出热空气在教师的帮助

上升的现象和原升的现象和原因。上升的现象和原下，能基本说出

科学

因因。温热空气上升的

观念

现象和原因。

能利用分析、推理能熟练掌握并说出能基本掌握并说出在教师的引导

科学等方法，概括出热热空气上升的原因。热空气上升的原下，能基本掌握

思维空气上升的原因因。热空气上升的原

因。

在教师引导下，能能熟练的实验探究能基本的实验探究在教师引导下能

通过实验探究热热空气上升的秘密。热空气上升的秘基本的实验探究

探究

空气上升的秘密。密。热空气上升的秘

实践

密。

能在好奇心的驱所有成员能在好奇部分成员能在好奇组内成员参与度

态度

使下，能表现出对心的驱使下，能表现心的驱使下，能表一般。

责任

热空气上升现象出对热空气上升现现出对热空气上升

8

探究的兴趣。象探究的兴趣。现象探究的兴趣。

得星总数（）颗

《风的形成》课堂评价量表

评价等级

评价

评价内容评价结

维度★★★★★★

果

知道空气的流动能够说出空气的流能基本说出空气的在教师的帮助

科学是风形成的原因。动是风形成的原因。流动是风形成的原下，能基本说空

观念因。气的流动是风形

成的原因。

利用类比思维，归能熟练掌握并说出能基本掌握并说出在教师的引导

科学纳风形成的原因。风形成的原因。风形成的原因。下，能基本掌握

思维并说出风形成的

原因。

在教师引导下，通能熟练的实验探究能基本的实验探究在教师引导下能

探究过实验探究风形风形成的原因。风形成的原因。基本的实验探究

实践成的原因。风形成的原因。

愿意与人合作交所有成员愿意与人部分成员愿意与人组内成员参与度

流。了解风在生活合作交流。了解风在合作交流。了解风一般。

态度中的作用及风给生活中的作用及风在生活中的作用及

责任人们带来的利与给人们带来的利与风给人们带来的利

弊。弊。与弊。

得星总数（）颗

单元评价设计二：单元综合练习卷

一、选择题

1.课堂上，小明手持水温计测定水的温度，读取温度计的示数时，视线要与温度计内的液柱顶

端（）

A.稍高B.相平C.稍低

2.周末，李峻邀请同学来家里做客，他们一起玩起了小喷泉的游戏，只见他们把瓶子放进热水

中，会产生喷泉，原因是（）

A瓶内空气受热膨胀B瓶内液体受热膨胀C瓶子受热膨胀

3.孙梅是一个爱好科学的学生，她发现一个有趣的现象，在不同季节，电工在拉电线时松紧要

求不一样，根据本单元的知识请你帮她选一选，哪一种可能是她看到的现象（）

A.冬天的时候拉的紧一些，夏天的时候拉的松一些

B.冬天的时候拉的松一些，夏天的时候拉的紧一些

C.夏天和冬天拉的一样紧

4.下列不是利用热空气上升原理的是（）

9

A刚出锅的馒头冒热气B热气球在空中飘来飘去C礼花飞上天空

二、判断题

1.要等温度计示数稳定后，再进行读数（）

2.把压瘪的兵乓球，侵入开水里烫一下，让兵乓球重新鼓起来的原理是液体的热胀冷缩（）

3.抽油烟机要安装在厨房的上部，有利于油烟快速排除。（）

4.夏季，我们点蚊香时，会发现蚊香的烟雾往上飘，这是热空气上升的原因。（）

三、实际应用题

1.王泽同学外出游玩不小心淋了雨，回家后感觉不舒服想测量下体温，他应该选择下面哪一种

温度计那（）

你能告诉他如何使用这个温度计吗？

2.夏季的中午，刘宇相约同学骑自行车外出游玩，但是在中途却有一位同学的自行车爆胎了，

你能帮他们分析下原因吗？

3.周末，李庆和同学在海边玩耍，白天的时候李庆感觉风从陆地吹向海洋，但是到了晚上，他

感觉到风向变了，风从海洋吹向陆地，你能解答它的疑惑吗？

4.在《愚公移山》的故事中，古代人们通过在石头下方放置木棍并点燃，使石头加热至适当温

度，然后浇上冷水，石头便会瞬间炸裂，这是什么原理那？试用本单元学习的知识进行解释。

四、学生学习情况分析

~~围绕学生的学习起点、学习状态和学习困难三个方面对本单元的学情进行分

析。学习起点方面，主要从学生的生活经验、知识基础、思维水平和探究能力四

个方面入手，结合本单元的教学重难点树立出本单元的学情。具体内容见下表：

10

11

（-）单元学习进程流程图

学习

单元主学习II主要学思维型

要概念进阶I问题链I习活动教学原理

构建知识基础：认识温度的概念

物

概念，学会用温度计测量温初始水平

质

度，会根据不同环境选择不（动机激发）

的

同的温度计。（自主构建）

结

构知识基础延伸：做出合理猜

与1

想，设计模拟实验装置，建立

性课

质温度计内液柱升降与温度变时

1

归纳概括：做出合理猜想，设

模型计实验，建立轨道缝隙变化与课

时

建构温度变化的联系，总结固体受概念深度理解

冷受热体积变化,（自主建构）

（自我监控）

归纳概括：做出合理猜想，设

能1

的计实验探究气体受热受冷时课

转体积变化，交流生活中热胀冷时

化缩的现象。

与

知识应用于生活:猜测热气球

能

内物质，探究热气球上升的原1

量课

因，交流生活中热空气上升的

守时

现象。

恒

生活迁移应用：搭建实验装

1

置，探究风的形成原因，交流

课

风对我们生.活产生的影响。

时

（二）单元情境设计

动物神探队的奇妙旅行

炎炎夏日，动物神探队的阿姆和小溪一起去旅游。

他们来到海边游泳，阿姆说水太凉了不敢下水，小溪却说不凉，泡着正舒服。那水到底凉

不凉呢，怎样能准确知道水的温度呢？

游完泳他们有点渴了，他们走进超市的一瞬间，感觉太冷了，一看超市温度计显示只有

20℃o阿姆发出疑问：温度计为什么能测温度啊？

从超市出来，阿姆和小溪行走在马路上，阿姆突然发现，高压电线往下垂了好多。小溪说:

12

“是呀，冬天的时候是平平的。”

到了夏天，为什么高压线会下垂呢？

突然，听到前边有人在吵架，上前一问，发现是大象先生的自行车胎最近总是爆胎，车胎

是怎么爆的呢？他们喊特工队阿姆和小溪过去判案。

解决完案件后，阿姆和小溪去坐热气球，乘坐热气球是小溪最期待的项目，当火点燃后，

热气球开始缓缓上升，小溪感到奇怪，点火后，热气球为什么会升空？畅游在热气球之旅中，

突然接到预报要有一阵狂风，为了安全，热气球必须紧急下降，这阵风又是怎么形成的呢？小

溪百思不得其解，旅程中遇到太多的疑问了，请你帮他把疑惑解决吧！

以科普动画片“动物神探队的奇妙旅行”创设大任务情境。在整个旅程中，学生跟着动物

神探队的阿姆和小溪一起去海边旅行，通过所见所闻，提出不同的科学问题，通过一系列小情

境问题的串联，完成奇妙旅行这一大情境下的探究任务。

通过对这个生活场景的分析，我们提炼出了本单元的5个关键问题：1、为怎样能准确知道

水的温度呢？2、温度计为什么能测温度啊？3、到了夏天，为什么高压线会下垂呢？4、车胎是

怎么爆的呢？5、风又是怎么形成的呢？围绕这5个关键问题展开教学。

关键问题一：怎样能准确知道水的温度呢？

第一课时《哪杯水热》课时学习进程设计

【学习目标】

科学观念：知道温度表示物体的冷热程度；知道温度的亘位；知道温度计的结构与用途。

科学思维：在使用温度计测量一杯水温度的过程中掌握亘组思维、发散思维、突破走势等创造

性思维的基本方法。

探究实践：正确使用温度计测量常见物体的温度并记录。

态度责任：能在好奇心的驱使下，对日常生活中的热胀冷缩现象产生探究兴趣。

【学情分析】

学习起点：学生已经对各种温度计有了初步的认识，能利用多种方法判断物体的冷热。

学习状态：四年级学生已经已经掌握了一些科学探究的方法，具备了一定的分析、思考能力和

自主探究能力，对探究如何使用温度计充满了好奇心。

学习困难：学生对于温度计的正确使用方法，以及准确读数并不清楚，对不同类型温度计的选

择还存在一定的困难。

【学习重难点】

学习重点：认识温度计的结构与功能。

13

学习难点：学会使用温度计准确记录读数。

【评价任务】

评价任务一：观察温度计的结构，说出温度计的组成部分，认识温度计的计量单位及符号。

评价任务二：能正确使用水温计测量水的温度，并规范记录测得的数据。

评价任务三：介绍其它的温度计的用途和使用方法。

【教学准备】：烧杯两个，热水、冷水，温度计，抹布，课件。

【教学流程】

核心概念问题聚焦问题链学生活动设计意图

通过体验和观察，认识

问题一：比一比,

测量水温的方法，了解动机激发、认知冲突

如哪杯水更热？温度计的结构及功能。

何

物

准

旗

确

的

测

结

问题二：怎样用学生通过测量水温，学

构

温水温计测量水的习温度计的使用方法。

与自主建构、自我监控

度温度？

性

质

了解其他温度计的种类

问题三：生活中还

及发展使用情况.

有哪些温度计？应用迁移

情景导入

出示三杯水（两杯温度差不多的温水、一杯冷水）

通过学生亲身体体验挑选更热的哪杯水

活动流程

学生自由回答，找到更好知道水温的方法

14

1.教师展示：今天老师带来了三杯水（两杯温度差天多的温水、一杯冷水）。比一比哪一

杯水更热？

邀请两名学生上台挑选并说明挑选的理由。

继续提问仅凭身体感官来判断哪杯水水更热准不准确？

教师追问：那我们还有什么方法可以更好的知道水温?

学生自由回答。

同学们想的办法都非常好，这节课就让我们一起来研究《哪杯水热》。

教师板书课题：哪杯水热

【设计意图】：从生活情景入手，更能激发学生的学习兴趣，同时通过挑选更热的水杯的

活动让学生意识到用感官观察只能进行初步判断，而定量判断必须用科学方法。

【教学建议】：可以多邀请几组学生上