小学科学课保温散热实验教学设计

在小学科学课程中，“物体的保温与散热”实验是帮助学生理解热传递规律、建立科学探究思维的重要载体。本设计立足学生生活经验，通过直观的实验探究，引导学生发现不同材料的导热特性，掌握保温与散热的基本原理，同时培养其设计实验、分析数据的实践能力。一、教学背景与设计理念（一）教材定位本实验对应小学科学（教科版）四年级下册“热”单元的核心内容，旨在通过对比实验，让学生认识到不同材料的导热性能差异，理解“保温是减少热传递、散热是加快热传递”的科学逻辑。实验过程中渗透的“控制变量法”，为后续探究复杂科学问题奠定方法论基础。（二）学情分析四年级学生已对“热”有初步生活感知（如热水变凉、暖气升温），但对“材料如何影响热传递”缺乏系统认知。他们好奇心强，乐于动手操作，但设计实验时易忽略变量控制（如同时改变材料和水量）。因此，教学需从直观现象切入，通过阶梯式任务引导学生逐步掌握科学探究方法。二、教学目标（一）知识与技能1.认识金属、塑料、陶瓷等材料的导热（散热）特性，理解保温材料的作用原理。2.能设计并完成“不同材料的散热对比”“保温材料的效果验证”两组对比实验，规范使用温度计记录数据。（二）过程与方法1.经历“提出问题—作出假设—设计方案—实验验证—得出结论”的探究过程，提升科学思维能力。2.学会用“控制变量法”分析实验变量（如材料、水量、初始温度），并通过数据对比推导结论。（三）情感态度与价值观1.激发对生活中科学现象的探究兴趣，体会“科学源于生活、服务生活”的理念。2.在小组合作中培养沟通能力与团队意识，增强解决实际问题的自信心。三、教学重难点（一）教学重点1.探究不同材料的散热/保温效果，总结热传递与材料特性的关系。2.掌握对比实验的设计逻辑，规范记录并分析实验数据。（二）教学难点1.实验中严格控制变量（如水量、初始温度、环境温度），避免无关因素干扰。2.从实验数据中归纳科学结论，理解“保温/散热”的本质是“减缓/加快热传递”。四、教学准备（一）实验材料分组材料：相同容量的金属杯、陶瓷杯、塑料杯各1个；温度计（精度1℃）3支；等体积热水（约50℃，教师提前准备）；棉花、泡沫板、毛巾（保温材料）；实验记录表（附后）。演示材料：暖气片、保温杯、不锈钢锅、陶瓷碗（生活实物）；PPT课件（含热传递动画、实验安全提示）。（二）环境准备实验室保持通风，每组配备托盘（防止热水洒出），热水桶放置在安全区域，学生操作时佩戴隔热手套（可选）。五、教学过程（40分钟）（一）情境导入：生活中的“热”现象（5分钟）1.实物观察：教师展示保温杯、不锈钢锅、陶瓷碗，提问：“冬天装热水，你会选哪个容器？为什么？”“暖气片用金属制作，有什么道理？”引导学生结合生活经验，提出“材料会影响热的传递速度”的猜想。2.问题聚焦：提炼核心问题——“不同材料的散热（保温）效果有何不同？怎样设计实验验证？”，激发学生探究欲望。（二）探究一：不同材料的散热对比实验（15分钟）1.假设与方案设计小组讨论：“要比较金属、陶瓷、塑料的散热速度，需要控制哪些条件？”（预设：水量相同、初始温度相同、环境温度相同、温度计放置位置相同）。教师引导学生明确“控制变量法”的关键：只改变“材料”这一变量，其他条件保持一致。2.实验操作每组领取3个杯子，倒入等量热水（约200ml，教师统一提供），同时插入温度计（确保液泡完全浸入水中，不触碰杯底/壁）。每隔5分钟记录一次温度（共记录3次），填写实验记录表（示例如下）：时间（分钟）金属杯温度（℃）陶瓷杯温度（℃）塑料杯温度（℃）-----------------------------------------------------------------05050505103.安全提示：操作热水时避免洒出，温度计轻拿轻放；实验结束后将热水倒入指定容器，不可随意倾倒。（三）探究二：保温材料的效果验证（10分钟）1.问题延伸：“如果要让热水凉得慢一点，你会用什么材料包裹杯子？为什么？”学生结合生活经验（如棉被盖冰棍、泡沫箱寄海鲜），提出“棉花、泡沫能保温”的假设。2.实验设计：选择散热较快的金属杯（基于上一实验结论），分别用棉花、泡沫、毛巾包裹（控制包裹厚度、层数一致），倒入等量热水，与“无包裹的金属杯”对比温度变化，记录10分钟内的温度数据。3.数据分析：小组汇报数据，教师引导学生观察“包裹组”与“对照组”的温度差，得出“保温材料能减缓热传递（散热）”的结论。（四）交流研讨与总结（7分钟）1.结论推导：结合两组实验数据，小组讨论后汇报：“金属散热最快，陶瓷/塑料较慢；棉花、泡沫能有效保温。”教师追问：“为什么金属散热快？保温材料的作用是什么？”引导学生理解：金属是热的良导体，易加快热传递（散热）；保温材料（如棉花）内部有空气，空气是热的不良导体，能减缓热传递（保温）。2.生活应用：展示暖气片（金属加快散热）、保温杯（双层真空+塑料外壳，减少热传递）的结构，让学生举例生活中“保温/散热”的设计（如太阳能热水器的保温层、电脑的金属散热片），体会科学与生活的联系。（五）拓展任务：设计“保温盒”或“散热装置”（3分钟）布置课后实践：“用身边材料（如纸盒、泡沫、铝箔）设计一个装置，要么让冰棍30分钟内不融化（保温），要么让手机玩游戏时快速降温（散热）。下节课展示并测试效果。”鼓励学生结合实验结论，创意性解决实际问题。六、教学评价（一）过程性评价观察学生实验操作的规范性（如变量控制、数据记录），小组合作的参与度（如分工、沟通）。课堂提问中，关注学生对“热传递与材料关系”的理解深度（如能否用“良导体/不良导体”解释现象）。（二）成果性评价实验记录表的完整性与准确性（数据是否真实，结论是否合理）。拓展任务的设计创意（如材料选择、结构设计是否基于实验结论）。七、教学反思本设计通过“生活情境—实验探究—生活应用”的逻辑链，将抽象的热传递原理转化为直观的实验体验。教学中需注意：1.实验前需强化“控制变量”的指导，避免学生因操作不规范导致数据偏差（如水量不等、温度计触碰杯壁）。2.部分学生可能对“热传递的本质”