核心素养导向下小学三年级科学《气温计的使用与气象观测启蒙》教案

核心素养导向下小学三年级科学《气温计的使用与气象观测启蒙》教案

  一、教学背景与理念阐述

  本教学设计立足于《义务教育科学课程标准（2022年版）》的核心素养要求，针对小学三年级学生的认知发展特点，对原“认识气温计”主题进行了深化与拓展。三年级学生正处于具体运算思维阶段的开端，对周围世界充满好奇，乐于动手操作，但抽象概括和精确测量能力尚在发展初期。本课将以“气温计”这一具体测量工具为锚点，不仅教授其结构、原理和读数方法，更将其置于“天气观测”这一真实、持续的科学实践情境中。设计理念强调“做中学”与“思中悟”，通过创设“班级小小气象站”的项目化学习情境，将工具认识、技能学习、数据记录与初步分析融为一体，旨在培养学生的科学探究能力、严谨求实的科学态度以及将科学知识应用于日常生活的意识。本设计体现了跨学科整合（STEAM）思想，自然地融入了数学（刻度、读数）、语文（记录描述）、技术工程（工具设计与改进）等元素，致力于打造一节既符合儿童认知规律，又能体现当代科学教育前沿趋势的示范性课堂。

  二、教学目标

  依据课程标准与学情分析，确立以下多维度的教学目标：

  （一）科学观念

    1.知道气温计是测量空气温度的专用工具，理解“温度”是描述物体冷热程度的科学概念。

    2.能准确指认气温计的主要结构：液泡、液柱、刻度、单位符号（℃）及数字标记。

    3.理解摄氏温标的基本设定，知道0℃和100℃的特定含义（在标准大气压下，冰水混合物和沸水的温度）。

  （二）科学思维

    1.通过观察、比较不同温度下水温与气温计示数的变化，初步建立“工具延伸感官”以进行精确测量的科学思维。

    2.在读数练习中，发展对刻度进行估读（如“大约24摄氏度”、“在22℃和23℃之间”）的初步量化思维与估算能力。

    3.能够依据气温数据，进行简单的比较、排序（如将一周气温从低到高排列），并尝试寻找数据间的简单关系。

  （三）探究实践

    1.能够独立、规范地使用气温计测量室内外空气温度，掌握“选取合适地点、避免干扰、平视读数、及时记录”等核心操作技能。

    2.学会准确读取气温计示数，包括识别零上、零下温度，并能用规范的科学术语（“摄氏度”）进行表述和记录。

    3.初步学习设计并使用简单的天气观察记录表，系统、持续地记录气温数据。

  （四）态度责任

    1.培养细致、严谨、实事求是的科学观察与记录态度，认识到准确测量对于科学探究的重要性。

    2.激发对日常天气现象进行长期观察的兴趣，理解气象数据对农业生产、日常生活等方面的参考价值。

    3.在小组合作完成测量任务的过程中，学会倾听、分享与协作。

  三、教学重难点分析

  （一）教学重点

    1.气温计的正确使用方法与操作规范。

    2.准确读取气温计示数，包括零下温度的识别。

  （二）教学难点

    1.理解温度的概念及摄氏温标的定义，尤其是对“0℃”作为分界点的理解。

    2.读数时视线与液柱顶端保持水平，避免俯视或仰视造成的误差。

    3.在实际复杂环境中（如阳光下、通风处、墙角）选择合适的测量地点。

  四、教学准备

  （一）教师准备

    1.多媒体课件：包含气温计结构高清分解图、正确与错误操作对比动画、自然界极端温度现象图片/视频、气温观测记录表示例。

    2.演示器材：大型气温计模型（可拆分）、实物投影仪、三支红色液柱高度不同的演示用水温计（模拟零下、零上不同温度）。

    3.实验材料：每组配备学生用气温计（刻度清晰、安全型）1支、温水一杯（约35℃）、常温水一杯、冰水混合物一杯、干毛巾、实验记录单。

    4.环境创设：在教室不同位置（窗前阳光下、墙角、通风走廊、室内中央）预设温度测量点标识牌。

    5.评价工具：“小小气象观测员”技能评价量规、小组合作观察记录表。

  （二）学生准备

    1.课前观察：回忆并简单描述一天中不同时间自己感觉到的冷热变化。

    2.知识预备：复习数学课上关于“刻度”和“读数”的知识。

    3.分组安排：4人一组的异质合作小组，明确组长、记录员、操作员、汇报员等角色（角色可轮换）。

  五、教学过程实施

  本教学过程以“创设情境-探究建构-迁移应用-总结延伸”为主线，共分为四个阶段，预计用时两课时（80分钟）。

  第一阶段：情境导入——感知差异，引发需求（约10分钟）

  （一）教师活动

    1.呈现情境：播放一段简短的视频，展示同一城市同一天内，清晨人们穿着外套、中午穿着短袖、夜晚又添加衣物的场景。同时，展示农民伯伯查看天气预报安排农事、飞行员根据高空温度调整飞行计划的图片。

    2.提出问题链：

      （1）“视频中的人们为什么一天内更换衣物？是什么在变化？”

      （引导学生说出“温度”、“冷热”）。

      （2）“我们能用什么词来描述这种冷热程度？”（引出“温度”的科学概念）。

      （3）“靠我们的手触摸皮肤感觉到的‘冷’、‘热’、‘凉’准确吗？假如我要告诉远方的朋友这里的准确冷热情况，或者比较今天和昨天哪一天更暖和，仅凭感觉够吗？”

    3.揭示矛盾：邀请两位学生分别将手放入准备好的温水（约35℃）和常温水（约25℃）中停留10秒，然后迅速将两只手同时放入第三杯冰水混合物中，询问他们的感觉。学生往往会因感知适应而产生截然不同的描述。

    4.引出课题：“看，我们的感官有时会‘欺骗’我们。为了准确、客观地知道空气到底有多热或多冷，科学家发明了一种专门的测量工具——气温计。今天，我们就来学习如何像科学家一样，使用气温计进行精确测量，并成立我们班级的‘小小气象站’。”

  （二）学生活动

    观看视频与图片，联系生活经验进行思考与回答。参与“冷热感知”小实验，亲身体验感官判断的不确定性。明确本课学习任务与项目目标——学会使用气温计，为建立气象站做准备。

  （三）设计意图与评估

    本环节通过生活化、冲突化的情境，从学生感性经验出发，引发认知冲突，使其深刻体会到精确测量工具的必要性，从而激发内在学习动机。评估重点在于观察学生是否能从现象中提炼出“温度”概念，并理解引入测量工具的意义。

  第二阶段：探究建构——认识工具，掌握方法（约40分钟）

  环节一：解构气温计，认识其“面貌”（约15分钟）

  （一）教师活动

    1.分发与观察：指导学生安全领取气温计，强调“轻拿轻放”。先让学生自由观察2分钟，说说“看到了什么”。

    2.引导聚焦：利用实物投影展示气温计，结合课件动画，引导学生有序认识各部分结构。

      （1）液泡：提问“底部这个鼓鼓的、里面好像有红色液体的是什么？猜猜它有什么用？”（感知温度变化，液体热胀冷缩）。

      （2）液柱：指出中间的红色（或银色）液柱，解释它是随着温度变化而上升或下降的“温度指针”。

      （3）刻度与数字：引导学生观察刻度的排列规律（等间距）、数字的递增方向。通过提问“数字0在哪里？0上面的数字和下面的数字有什么不同？”引入“0℃”作为零上零下的分界线。介绍“℃”是摄氏度的单位符号，读写规范。

      （4）温标讲解：简要讲述摄氏温标的由来（安德斯·摄尔修斯设定），借助图片说明0℃（冰水混合物温度）和100℃（标准大气压下沸水温度）的物理意义，帮助学生建立标尺的参照点。

    3.模型操作：使用大型可拆分模型，模拟温度变化时液柱的升降，强化对“热胀冷缩”原理与结构功能的联系理解。

  （二）学生活动

    亲手触摸、仔细观察气温计。在教师引导下，准确指认并说出各部件名称及推测功能。观察刻度规律，理解0℃的特殊意义。跟读、书写温度单位“℃”及规范读法（如“25摄氏度”）。

  （三）设计意图与评估

    将观察权交给学生，从整体到局部，遵循认知规律。结合科学史和实物模型，使抽象的结构和原理具体化、形象化。评估通过课堂提问和指认活动进行，确保学生能准确识别气温计各关键部分。

  环节二：挑战读数关，练就“火眼金睛”（约15分钟）

  （一）教师活动

    1.静态读数演练：课件展示多幅气温计液柱静止在不同位置的图片（包含零上整数刻度、零下整数刻度、在两刻度之间的位置）。采用“三步读数法”进行教学：

      第一步：找“0”。先确定液柱顶端在0℃之上还是之下。

      第二步：数“格”。从最近的整十或整五刻度开始，数到液柱顶端有多少小格（每小格通常代表1℃或2℃，根据实际教具说明）。

      第三步：说“数”。结合第一步和第二步结果，说出准确或估读温度。强调“平视”的重要性，展示俯视（读数偏大）、仰视（读数偏小）的视觉误差动画。

    2.动态感知联系：组织小组实验活动。每组将气温计的液泡依次浸入冰水混合物、常温水、温水中（每次浸入前用毛巾擦干液泡），观察液柱变化，并练习读取和记录三个温度值。教师巡视指导，重点纠正读数姿势和记录规范性。

    3.难点突破——零下温度：针对零下温度读法这一难点，进行专项练习。在模型或课件上清晰展示液柱在0℃以下的情形，比喻为“从0层楼往下走”，需要数“下降”的格数，读作“零下X摄氏度”或“-X℃”。

  （二）学生活动

    跟随教师指导，集体练习“三步读数法”。小组合作完成“三杯水”温度测量实验，在记录单上填写测量数据，并尝试描述“温度高时液柱____，温度低时液柱____”的规律。专项练习零下温度的识别与读写。

  （三）设计意图与评估

    “三步读数法”将复杂的读数过程程序化，降低认知负荷。实验操作将读数技能与温度变化的物理现象直接关联，深化理解。评估贯穿于集体练习、实验操作记录和教师个别指导中，确保每位学生掌握读数技能。

  环节三：规范实操，化身“观测员”（约10分钟）

  （一）教师活动

    1.播放微视频或进行真人示范，展示完整的室外气温测量规范流程：

      （1）选址：选择通风、不被阳光直射、远离热源（如空调外机、墙壁）和地面辐射的阴凉处，离地约1.5米高度（相当于百叶箱原理的简化）。

      （2）放置：手持气温计上端，保持稳定，让液泡自由暴露在空气中。

      （3）等待：静置2-3分钟，待液柱停止移动。

      （4）读数：视线与液柱顶端保持水平，准确读数。

      （5）记录：及时将数据记录在观测本上。

    2.对比呈现常见的错误操作（如阳光直射测量、紧贴身体、读数时间太短、视线不正），让学生辨析并说明错误原因。

    3.发布“第一次气象观测任务”：各小组根据抽签，前往教室附近预先设定的不同测量点（窗前、走廊、墙角、树荫下），按照规范测量该点的空气温度，并记录在《小组气象观测记录单》上。

  （二）学生活动

    观看示范，学习规范流程。辨析错误操作，巩固正确要领。小组合作，领取任务，前往指定地点进行实地测量，完成首次数据记录。

  （三）设计意图与评估

    将技能学习置于真实应用场景。通过正误对比，强化规范意识。实地测量任务是对本阶段所学知识与技能的综合应用与检验。评估依据小组的记录单规范性、操作过程的规范度以及数据的合理性。

  第三阶段：迁移应用——分析数据，初探规律（约20分钟）

  （一）教师活动

    1.数据汇总：邀请各小组汇报员将本组的测量数据（注明测量地点）填写到黑板的汇总表中。

    2.引导分析与讨论：

      （1）“比较不同地点的温度数据，你发现了什么？为什么同一个时间，不同地方测得的温度会不一样？”（引导学生分析阳光、通风、遮蔽物、建筑材料等因素的影响）。

      （2）“如果我们要代表学校报告今天的‘气温’，应该选择哪个或哪些地点的数据？为什么？”（引出“标准测量环境”的概念，为后续了解气象站百叶箱做铺垫）。

      （3）进行简单的数据运算：计算所有报告数据的平均值；找出最高温和最低温；如果数据包含早晚不同时间，引导观察日变化趋势。

    3.介绍“班级长期气象观测计划”：展示设计好的《班级天气日记》模板（包含日期、时间、气温、天气现象图标、云量、风向风力简易观测等栏目）。解释气温是天气观测的核心要素之一，鼓励学生坚持记录，并预告后续将学习观测更多的天气要素。

    4.拓展视野：播放短片，介绍现代气象观测中使用的各类高级温度传感器和自动化气象站，感受科技发展，同时强调基本原理不变——都需要一个感知温度的“液泡”。

  （二）学生活动

    参与数据汇报。观察汇总数据，积极思考并回答分析性问题。参与讨论“标准测量”的意义。了解长期观测计划，产生持续观察的期待。观看拓展视频，感受科学技术的魅力。

  （三）设计意图与评估

    本环节将教学从“工具使用”提升到“数据处理与初步分析”的层面，培养学生的数据分析能力和批判性思维。引入长期观测项目，将课堂学习延伸至课外，培养持之以恒的科学精神。评估关注学生在数据分析讨论中的参与度和思维深度。

  第四阶段：总结延伸——梳理收获，展望项目（约10分钟）

  （一）教师活动

    1.引导学生以思维导图或知识树的形式，共同回顾本课核心内容：我们从“需要测量温度”开始，认识了气温计的（结构），学会了（读数方法），掌握了（测量规范），并进行了（实地观测和简单分析）。

    2.颁发“预备气象观测员”证书（象征性），宣布“班级小小气象站”正式启动前期工作。布置两项弹性作业：

      （1）基础作业：回家后，在家长的陪同下，选择家中三个不同位置（如阳台、客厅、卧室），测量并记录温度，思考差异原因。

      （2）挑战作业（选做）：设计一个“我的创意温度计”草图，可以改变材质、显示方式等，并简要说明工作原理（鼓励异想天开）。

    3.结束语：“今天，我们掌握了观测天气的眼睛——气温计。从明天起，请值日观测小组坚持记录我们校园的气温。积累的数据将成为我们的宝贵财富，也许有一天，我们能从中发现属于我们校园的小气候规律呢！科学探索，始于精确的观察与记录。”

  （二）学生活动

    参与课堂总结，梳理知识脉络。领取象征性证书，接受长期观测任务。记录课后作业。

  （三）设计意图与评估

    系统化总结，帮助学生建构完整的知识体系。仪式感的创设和弹性作业的设计，旨在维持兴趣、尊重差异，将科学探究从课堂引向家庭和未来。评估整体学习效果，并为后续学习铺垫。

  六、板书设计

  板书采用图文结合、分块呈现的方式，伴随教学进程动态生成。

  （左侧区域：工具结构认知图）

  气温计（模型简笔画）

    液泡（感知温度，热胀冷缩）

    液柱（指示温度）

    刻度与数字（测量标尺）

    单位：℃（摄氏度）

    基准点：0℃（冰点），100℃（沸点）

  （中部区域：核心技能要点）

  读数三步法：

    1.找“0”定上下

    2.数“格”得数值

    3.平视准确读

  测量五规范：

    选阴凉，避直射

    持稳当，等稳定

    视线平，读数准

    及时记，数据真

  （右侧区域：项目与数据区）

  班级小小气象站

  今日观测数据汇总：

  地点A：℃

  地点B：℃

  地点C：℃

  我们的发现：____

  下周观测员：第X小组

  七、教学评价设计

  本课采用“嵌入过程、促进学习”的形成性评价为主，结合终结性评价。

  （一）过程性评价

    1.观察评价：教师巡视中观察学生的探究热情、操作规范性、小组合作参与度。

    2.对话评价：通过课堂提问、讨论，评价学生对概念的理解深度和思维水平。

    3.作品评价：对《实验记录单》、《小组气象观测记录单》的完整性、规范性、数据准确性进行评价。

    4.技能检核：使用“小小气象观测员技能检核表”（包含“能指认结构”、“能正确读数”、“能规范测量”等维度，分“熟练”、“基本掌握”、“需指导”等级），在实操环节对学生进行快速评估。

  （二）总结性评价

    1.课后作业分析：通过分析学生提交的家庭测量记录或创意设计草图，评估知识迁移与应用能力。

    2.单元后测：在本单元（天气单元）学习结束后，设置包含气温计读数、测量情境判断、简单数据解释等题目的后测，评估综合掌握情况。

    3.项目持续评价：对“班级小小气象站”的长期记录坚持情况、数据质量进行持续跟踪评价，作为科学态度与实践能力评价的重要依据。

  八、教学反思与特色创新

  （一）跨学科深度整合

    本设计不是简单地将数学、语文