小学科学三年级上册《风的奥秘：成因探究》教案

小学科学三年级上册《风的奥秘：成因探究》教案

一、课程理念与背景深度分析

（一）基于核心素养的课程定位

本节课隶属于教科版小学科学三年级上册“天气”单元，是继观察、测量天气现象后，探究天气成因的关键起始课。风，作为学生日常生活中最可感知却难以捉摸的自然现象之一，是培养学生“科学观念”、“科学思维”、“探究实践”与“态度责任”四大核心素养的绝佳载体。本设计立足于《义务教育科学课程标准（2022年版）》，以“物质与能量”和“地球系统”核心概念为统领，引导学生从表象观察迈向机理探究，初步建构“空气流动形成风”的科学模型，为理解大气环流、气候变化等复杂地球科学概念播下思维的种子。

（二）学情深度剖析

三年级学生正处于具体运算思维阶段初期，其认知特点表现为：

1.前概念分析：学生凭借生活经验，对风有丰富的感性认识（如“风吹树叶动”、“感到凉爽”），但普遍存在“风是空气本身”、“风是从一个地方吹到另一个地方的‘东西’”等迷思概念。部分学生可能模糊地认为风是“天产生的”或与“风扇”原理类似，但无法建立空气受热差异导致流动的因果链条。

2.能力基础：经过前期学习，学生已掌握初步的观察、描述和简单记录技能，对“空气占据空间”、“空气无处不在”有基本认知。但设计对比实验、控制变量、依据证据推理的能力尚在萌芽期。

3.心理与兴趣特征：该年龄段学生好奇心强，乐于动手，对实验充满热情，但注意力持久性有限，思维易受直观形象干扰，抽象概括需要具体操作和可视化模型的支持。

（三）跨学科视野与整合设计（STEAM+）

本教学设计突破传统科学课边界，有机整合多学科视角：

1.科学（S）：探究风的成因——空气热胀冷缩与流动的本质。

2.技术（T）：运用数字测温仪、风速仪（简易版）测量数据；制作与优化风成因演示模型。

3.工程（E）：以“设计并制作一个能清晰展示风成因的装置”为工程挑战，经历定义问题、设计方案、制作测试、改进优化的微型工程流程。

4.艺术（A）：通过绘制“风的足迹”想象画、设计装置外观，培养美感；利用线条、箭头等视觉化方式呈现气流运动。

5.数学（M）：记录、比较温度、风速数据；运用方向、快慢等概念进行描述。

6.“+”：融入语文的精准表达、社会学科的环境意识，形成育人合力。

二、教学目标与重难点

（一）教学目标

1.科学观念：

1.2.通过探究活动，知道风是由空气流动形成的。

2.3.理解空气受热后会上升，周围的冷空气会流过来补充，从而导致空气流动，形成风。

3.4.能联系生活实际，解释海陆风、孔明灯上升等相关现象。

5.科学思维：

1.6.能基于生活现象和实验观察，提出“风是怎么形成的”可探究的科学问题。

2.7.能运用分析、比较、推理等思维方法，从“空气流动”与“冷热差异”的关联中，建构风的成因模型。

3.8.能利用图示、语言或模型，解释自己的推理过程。

9.探究实践：

1.10.能小组合作，设计并完成简单的模拟实验，探究冷热空气流动与风产生的关系。

2.11.能使用工具进行定量观察（如测温）和定性观察（如观察烟流方向）。

3.12.能如实记录实验现象，并基于证据得出结论。

13.态度责任：

1.14.对自然现象（风）的成因保持好奇心和探究热情。

2.15.在小组合作中愿意倾听、分享观点，共同解决问题。

3.16.初步意识到风是一种可利用的清洁能源，树立利用自然、保护环境的意识。

（二）教学重点与难点

1.教学重点：引导学生通过模拟实验，观察并理解空气的冷热差异会导致空气流动，从而形成风。

2.教学难点：帮助学生将模拟实验中的现象与真实自然界中风的形成建立联系，并初步形成“风是空气在水平方向上流动”的科学概念（突破“风是上下吹”的直观错觉）。

（三）核心概念图谱

风的本质（现象）→空气的流动（本质）←驱动原因：能量差异（太阳辐射）

↑↓

└─────────────────冷热不均导致气压差─────────────┘

三、教学准备

（一）教师准备

1.多媒体资源：

1.2.课件：包含风的美景/灾害视频、实验步骤动画、自然界风成因示意动画（海陆风、山谷风）、思维导图框架。

2.3.音频：风声合集（微风、狂风、台风等）。

4.演示实验器材：

1.5.大型透明亚克力风成因演示箱（带顶部两个圆孔）、线香、火柴、冰袋、热水袋、电子温度计、激光笔（显示气流）。

2.6.电吹风（冷热风）、羽毛、风车。

7.分组实验器材（每4人一组）：

1.8.基础套材：透明塑料箱（或大号鱼缸）、两个相同透明饮料瓶（剪去底部制成“空气仓”）、线香、火柴、安全蜡烛与烛台、湿抹布、冰块盒、温水（40℃左右，教师统一提供）、电子测温枪。

2.9.升级/挑战套材（供选择）：小型风扇叶、轻质细杆、轴承、风向标材料、不同规格的塑料管。

10.记录与评价工具：

1.11.《风的成因探究记录单》（含预测、观察绘图、结论栏）。

2.12.“智慧风车”小组合作评价表（从“认真倾听”、“积极动手”、“智慧分享”、“创新设计”四个维度进行过程性评价）。

3.13.概念卡片（“空气”、“流动”、“冷”、“热”、“上升”、“下降”、“风”等）。

（二）学生准备

1.预习：观察一天中不同时间（早晨、中午、傍晚）风吹的感觉和物体状态，用图文日记记录。

2.材料：携带一把扇子。

3.心理：准备好好奇心和探索欲。

四、教学过程实施（详细展开）

第一阶段：情境激疑——唤醒经验，聚焦问题（预计时长：12分钟）

1.多维感官导入（3分钟）

1.2.听觉闭眼感知：教室内灯光调暗，播放一段由弱到强、包含不同环境（森林、海洋、沙漠）的风声音频。提问：“闭上眼，你听到了什么？你的脑海浮现出怎样的画面或感觉？”

2.3.视觉震撼对比：播放两段短片：第一段，风车田转动、帆船航行、蒲公英种子飞翔；第二段，台风过境、树木摧折。提问：“风带给我们的，有时是帮助，有时是灾害。这个我们既熟悉又陌生的‘朋友’，它究竟从何而来？”

3.4.体感互动唤醒：请学生拿起自带的扇子，对着自己的脸扇动。提问：“你现在感觉到了什么？（风）是你创造了风吗？你是怎么创造的？（扇动扇子，使空气流动）”

5.前概念探查与问题聚焦（5分钟）

1.6.思维气泡图：教师在黑板中央写下“风”，请学生自由说出关于风“是什么”、“怎么来”的所有想法。教师用不同颜色的笔将想法归类（如现象描述、成因猜想）。典型迷思概念如“风是云带来的”、“风是天空吹的气”会自然呈现。

2.7.聚焦核心问题：教师指向“空气流动”这个接近科学的概念，并借助学生“扇扇子”的经验，引导提问：“我们扇扇子，推动了空气，形成了风。那么在自然界中，是谁在扮演这个‘巨大的扇子’，推动着空气到处流动呢？”板书核心问题：自然界中的风是怎样形成的？

8.提出初步假设（4分钟）

1.9.引导学生回顾“空气”单元知识：空气无处不在，看不见摸不着但占据空间。

2.10.展示图片：阳光下沙滩很烫而海水凉爽；冬季教室门口和暖气片旁的感觉。

3.11.引导性提问：“空气会不会也像水一样，有的地方‘热’，有的地方‘冷’？冷热不同的空气会怎样？这可能和风的形成有关吗？”

4.12.学生小组讨论，提出初步假设，记录在记录单“我们的猜想”栏。教师巡视，鼓励基于“空气冷热”进行猜想。代表性假设可能为：“热空气会跑，冷空气会追”，“冷热空气交换位置就会产生风”。

第二阶段：建模探究——实验验证，建构概念（预计时长：25分钟）

1.原型实验观察：冷热空气的“舞蹈”（10分钟）

1.2.教师演示：使用大型亚克力演示箱。箱内放置两个“空气仓”（代表不同区域的空气）。一个下方放置热水袋，另一个下方放置冰袋。用电子温度计测量两个仓内温度并显示读数。

2.3.关键操作：点燃线香，将烟分别引入两个仓口上方观察烟的垂直运动（热仓烟迅速上升，冷仓烟下沉或缓慢扩散）。然后，在顶部两个圆孔处观察水平方向的烟流（可见烟从冷仓上方流向热仓上方，底部则有空气从热仓外侧流向冷仓底部补充）。

3.4.学生观察与描述：教师引导学生用“上升”、“下沉”、“飘向……方向”等语言描述烟的运动轨迹。教师板书关键词：空气受热→上升；空气受冷→下沉；空气流动。

4.5.建立初步联系：教师提问：“在这个‘小世界’里，空气流动起来了吗？哪里可以看作产生了‘风’？（水平流动的空气）是什么推动了这次‘舞蹈’？（冷和热的差异）”

6.**分组实验挑战：制造一缕“风”（12分钟）

1.7.任务发布：各小组利用提供的材料，设计一个方案，在箱子内制造出空气流动（风），并让同伴能“看到”或“检测到”这股风（如通过烟的流动、风车的转动）。

2.8.方案设计与讨论（3分钟）：小组内讨论，画出简单的装置设计图。教师提供“脚手架”：建议使用蜡烛作为热源，冰块作为冷源。关键点提示：如何安全使用蜡烛？如何放置冷热源能形成更好的对比？用什么指示风？（线香烟/小风车）

3.9.实验操作与记录（7分钟）：学生分组实验。教师巡回指导，重点关注：

1.4.10.实验安全（蜡烛管理、防火）。

2.5.11.变量控制意识（冷热源尽量等大、对称放置）。

3.6.12.观察与记录的规范性（在记录单上画出看到的烟流路径，用箭头标注方向）。

4.7.13.鼓励“升级套材”小组尝试连接风车，直观感受“风力”。

8.14.现象共享（2分钟）：邀请1-2个典型小组（包括成功和遇到困难的小组）上台展示他们的装置和观察到的现象。重点描述空气如何从冷区流向热区底部，再上升，形成一个循环。

15.数据整合与概念归纳（3分钟）

1.16.教师汇总各小组发现，利用课件动画，将微观的、箱内的空气流动模式可视化、标准化。

2.17.引导学生共同总结：当某个地方空气受热，它会膨胀变轻而上升；周围较冷的空气就会流动过来补充；上升的热空气在高处变冷后，又会下沉。这样，空气的循环流动就形成了风。

3.18.板书形成概念图：

太阳照射→地表冷热不均→空气受热上升/遇冷下沉→空气流动（循环）→风

第三阶段：迁移应用——联系自然，深化理解（预计时长：10分钟）

1.解释自然现象：海陆风的奥秘（5分钟）

1.2.播放白天和夜晚海边景象的图片或简短动画。

2.3.挑战任务：“请运用刚才发现的规律，小组讨论：为什么白天风常常从海洋吹向陆地（海风），而夜晚风常常从陆地吹向海洋（陆风）？”

3.4.提供思维支架：比较白天和夜晚，陆地与海洋的升温、降温速度谁快谁慢？哪里空气先热？先冷？

4.5.学生讨论后，尝试解释。教师用动画演示海陆风形成过程，验证学生推理。

5.6.概念深化：指出自然界中“巨大的扇子”就是太阳。太阳辐射的不均匀是地球大气运动的终极能量来源。

7.**设计与评价：风的“指示者”或“利用者”（5分钟）

1.8.拓展活动选择（根据时间二选一或作为课后项目）：

1.2.9.A.设计一个风向标：利用提供的材料，设计制作一个能灵敏指示我们教室内“小风”（如门窗缝隙风、人行走动带起的风）方向的风向标。思考：风向标指向风的来向还是去向？

2.3.10.B.设计一个风力装置：如何利用我们制造出的“风”（如用吹风机、风扇）完成一项小任务？如推动小车移动一段距离、让涡轮转动提起最轻的物体。画出设计草图。

4.11.小组快速构思并分享设计理念。教师从科学性、创意性、可行性方面给予简短评价。

第四阶段：总结反思——梳理收获，展望延伸（预计时长：3分钟）

1.概念回溯：师生共同回顾板书的概念图，齐声总结风的成因。

2.自我评价：学生完成“智慧风车”评价表的自评部分，反思自己在“提出问题”、“实验探究”、“合作交流”、“应用知识”方面的表现。

3.延伸与悬念：

1.4.生活链接：风级歌谣欣赏，布置课后任务：利用蒲福风级表，观察并记录未来三天风力的变化。

2.5.科技与未来：展示风力发电、帆船技术等图片，提问：“理解了风的成因，人类如何更好地与风共处，利用它为我们的生活服务？未来的‘驭风者’可能就是你！”

3.6.悬念铺垫：“我们今天探究的是小范围内的风。整个地球上的风，比如始终从某个方向吹来的‘信风’，又是怎样形成的呢？这需要我们构建一个更大的‘地球模型’来思考……”

五、板书设计（思维可视化）

采用动态生成与核心结构相结合的板书样式：

风的奥秘：成因探究

我们的问题：自然界中的风是怎样形成的？

我们的猜想：与空气的冷热有关？（学生提出关键词）

┌─────────→[太阳]←─────────┐

│(能量来源)│

↓↓

[地表受热不均][地表受热不均]

（如：海陆差异）（如：沙与水）

││

┌──────┴───────┐┌──────┴───────┐

↓↓↓↓

[空气受热][空气较冷][空气受热][空气较冷]

(膨胀、变轻)(收缩、较重)(膨胀、变轻)(收缩、较重)

↓↓↓↓

[快速上升][缓慢下沉][快速上升][缓慢下沉]

│└───────┬───────┘│

└──────────────┐↓←───────────────┘

[空气流动]

(循环不息)

│

↓

这就是——[风]！

↙↘

[造福人类][带来挑战]

(风能、航行)(风暴、灾害)

（注：方括号[]内为关键词，箭头和结构在课堂中随探究进程逐步生成。）

六、教学评价设计

1.过程性评价：

1.2.“智慧风车”小组合作评价表（学生自评、互评、教师评结合）。

2.3.课堂观察记录：教师记录学生在提问、实验设计、操作、表达等环节的突出表现和典型困难。

3.4.《风的成因探究记录单》：评估学生预测的合理性、观察记录的准确性、结论推导的逻辑性。

5.形成性评价：

1.6.概念图填空：课后提供带有部分空缺的概念流程图，让学生补充关键环节词语。

2.7.情景判断题：给出几个关于风成因的生活说法（如“风是老天爷吹气”、“山顶风大是因为离天近”），让学生判断并说明理由。

3.8.小小讲解员：请学生回家后，利用简单的道具（如两个杯子、热水、冰块），向家人演示并讲解风的成因。

9.差异化教学策略：

1.10.支持层：提供实验步骤提示卡、关键词语卡片；允许通过指认图片、选择答案等方式参与表达。

2.11.核心层：完成基础探究任务，能清晰描述实验现象并归纳结论。

3.12