小学科学三年级上册《风的成因》探究式教案

小学科学三年级上册《风的成因》探究式教案

一、课标依据与核心素养指向分析

（一）课程标准定位

本节课内容紧密对接《义务教育小学科学课程标准（2022年版）》中“地球与宇宙科学领域”的核心概念——“地球被一层大气圈所包围”。具体对应于“14.3空气的流动是风形成的原因”这一学习内容。课标明确要求，三年级学生应通过观察、实验等方法，知道空气流动形成风，并能够利用身边的材料制造风，初步了解风在生活中的作用。

（二）核心素养培育指向

本教学设计旨在通过“风的成因”这一主题，系统培育学生的科学核心素养：

1.科学观念：建构“风是空气流动形成的”这一核心科学概念，理解空气的流动性、占据空间等基本属性，建立自然现象与物质运动之间的联系。

2.科学思维：重点发展“模型建构”与“推理论证”思维。引导学生将无形的空气流动转化为可视化的模型（如烟流、旗帜），并基于观察证据，通过归纳、比较、分析，推理出风的成因。

3.探究实践：强化“提出问题”、“设计实验”与“获取证据”的能力。学生将在教师引导下，自主设计简单对比实验验证猜想，规范使用实验器材（如蜡烛、玻璃罩、香、风车），记录并描述实验现象。

4.态度责任：激发对自然现象的好奇心和探究热情，培养基于证据、严谨求实的科学态度。初步认识风作为一种可再生能源的双面性（益处与危害），树立利用科学知识理解自然、适应自然的意识。

二、深度学习视域下的学情分析

三年级学生正处于从具体形象思维向抽象逻辑思维过渡的关键期，对“风的成因”这一主题存在以下认知基础与学习特点：

已有经验与迷思概念：

1.生活经验丰富：学生对风有丰富的感性体验，如吹风扇感到凉快、看到旗帜飘扬、树叶摇动等，能直观描述风的存在和某些效应。

2.概念认知模糊：多数学生将“风”视为一种独立的“物体”或“力量”，而非“空气运动”的结果。典型迷思概念如：“风是云彩带来的”、“风是从一个叫‘风口’的地方吹出来的”、“冷自己会跑形成风”。

3.初步科学技能：具备初步的观察、描述和简单比较能力，但设计控制变量的对比实验、系统记录数据和基于证据进行逻辑推理的能力较弱。

学习需求与最近发展区：

本节课需搭建“脚手架”，引导学生完成从“感受风的现象”到“理解风的本质（空气流动）”的概念跨越。教学关键是将无形的空气及其流动过程“可视化”、“可操作化”，通过系列结构化探究活动，让学生亲手“制造”风并观察空气流动的痕迹，从而自主建构科学概念。

三、整合性教学目标设计

（一）科学观念目标

1.通过实验探究，能准确陈述“风是由空气流动形成的”。

2.能解释生活中常见的风现象（如门缝漏风、扇扇子凉快）与空气流动之间的关系。

3.知道空气受热会上升，周围冷空气会流过来补充，这是自然界风形成的一种常见方式。

（二）科学思维目标

1.模型建构：能利用烟雾、纸条等指示物，构建空气流动的直观模型，将抽象过程具体化。

2.推理论证：能基于对比实验中获得的现象（如烟飘动的方向、风车转动），运用归纳和演绎的思维方法，推导出实验条件下风的成因，并能尝试解释自然风的成因。

3.归纳概括：能从多个具体实验现象中，归纳总结出“温差导致空气流动”这一初步规律。

（三）探究实践目标

1.能针对“风是怎么形成的”提出可探究的科学问题。

2.能在教师指导下，与同伴合作设计并完成利用蜡烛、玻璃箱等器材模拟“热空气上升，冷空气流动”的实验。

3.能安全、规范地使用蜡烛、线香等实验材料，并细致观察、如实记录实验现象（文字或图画）。

4.能利用简单的材料（如纸、吸管）制作一个简易风车或风向袋，并用于检测风。

（四）态度责任目标

1.在探究活动中表现出对空气与风现象的好奇心和持续探究的兴趣。

2.养成认真观察、如实记录、基于证据得出结论的科学习惯。

3.通过讨论风力的利用（发电、帆船）和危害（台风、龙卷风），初步形成辩证看待自然现象、关注科学技术与社会联系的意识。

四、教学重难点及突破策略

项目

内容

突破策略

教学重点

理解“风是空气流动形成的”，并能通过实验验证。

多重感官验证法：通过“身体感觉风”（扇子扇风）→“工具捕捉风”（风车转动）→“可视化追踪风”（烟雾流动）的递进式活动，让抽象概念具象化、可感知。

教学难点

理解“空气受热上升，冷空气流动过来补充”这一循环过程，并以此解释自然界风的成因。

分层建模与类比推理：

1.微观模型：利用“蜡烛-玻璃罩-风车”实验，建立小空间内热力环流的可视化模型。

2.宏观联想：播放海洋与陆地之间海风形成的动画或示意视频，将实验模型与自然现象类比。

3.动手模拟：学生用不同颜色的彩砂在托盘内模拟冷、热空气的流动路径。

五、教学准备（体现STEAM教育理念）

（一）教师准备

1.多媒体资源：

1.2.PPT课件：包含风的现象图片、实验步骤示意图、海陆风形成动画。

2.3.微视频：《风的成因》科学纪录片片段（2-3分钟）。

4.演示实验器材：

1.5.大型透明亚克力风洞箱（或自制大型玻璃缸）、安全电子加热器（模拟热源）、冰袋（模拟冷源）、舞台烟雾发生器（或多支线香）、荧光丝带。

2.6.地球仪、强光手电筒（模拟太阳照射）。

7.分组实验器材（4-6人一组）：

1.8.基础组：小蜡烛、火柴（或打火机）、透明玻璃罩（或大号玻璃杯）、小风车、线香、实验记录单。

2.9.拓展组：在基础组上增加温度感应贴纸（可贴在玻璃罩内外）、两个不同颜色的气球（用于感受空气占据空间）。

10.评价工具：课堂观察记录表、小组合作评价量规、概念图绘制模板。

（二）学生准备

1.预习：观察一天中不同时间（早晨、中午、傍晚）窗外树木或旗帜的状态，并进行简单记录。

2.材料：每人一张A4纸、一把剪刀、一根带橡皮的铅笔、一枚图钉。

六、教学过程实施（共两课时，80分钟）

第一课时：初探风源——寻找“看不见”的空气流动

环节一：情境激疑，问题生成（预计时间：10分钟）

1.现象聚焦（3分钟）

教师播放一段无解说音效的视频合集：摇曳的树林、飘扬的红旗、转动的风车、翻滚的麦浪、旋转的门廊风铃。提问：“这些不同的场景，有什么共同之处？”引导学生说出“都有风”。

设计意图：从丰富的自然与生活现象切入，快速聚焦主题，激活学生关于风的已有经验。

2.问题驱动（7分钟）

教师追问：“风，我们都能感觉到，但它到底是什么？它从哪里来，又要到哪里去？（板书学生提出的关键问题）”

1.学生自由发表看法，教师将典型观点（包括迷思概念）板书在“我们的猜想”区域。

2.教师展示一个密封的透明塑料袋，里面充满空气。捏挤塑料袋，让气流吹动前排学生的头发。提问：“刚才‘吹’动你头发的是什么？”（空气）“这个‘小风’是怎么产生的？”（挤压袋子，让空气跑出来）。

3.核心问题提炼：教师引导学生将问题聚焦并板书：风，是不是空气在“动”？我们怎样才能“看到”空气的流动？

设计意图：通过制造认知冲突（密封袋中的空气流动产生风），挑战学生将风视为独立物体的迷思，自然引向“空气流动”这一探究方向，并明确本课核心任务——“可视化”空气流动。

环节二：建模探究，可视化空气流动（预计时间：25分钟）

1.活动一：制造风，感受流动（5分钟）

学生活动：用A4纸扇动，感受脸部空气的流动；对着手掌吹气；快速跑动，感受迎面的风。

师生小结：当我们扇动纸、吹气、跑动时，我们推动了空气，使空气流动起来，就形成了风。风是空气的流动。

设计意图：通过最简单的身体活动，建立“物体运动→推动空气→产生风”的直接体验，初步建构核心概念。

2.活动二：利用指示物，捕捉风迹（20分钟）

任务：如何证明蜡烛火焰周围的空气在流动？

1.步骤1：安全提示与实验设计（5分钟）

1.2.教师强调用火安全：蜡烛固定、远离易燃物、正确使用火柴、有专人看守。

2.3.小组讨论：利用提供的材料（蜡烛、线香、风车、玻璃罩），设计一个能让我们“看到”蜡烛周围空气流动的方案。教师巡视指导，引导思路：如何用烟来显示“看不见”的空气？风车有什么用？

4.步骤2：分层实验与观察记录（15分钟）

1.5.实验A：烟示风踪。点燃蜡烛，将点燃的线香置于蜡烛火焰上方、侧面、下方不同位置，静静观察烟雾飘动的方向。学生在记录单上画出烟雾的路径。

2.6.实验B：器捕风动。将小风车分别置于火焰上方和侧面，观察风车是否转动，比较转动快慢。

3.7.实验C：罩内风云（关键对比实验）。

a.将风车置于玻璃罩口外，观察风车状态（基本不动）。

b.在玻璃罩内点燃蜡烛，迅速盖上玻璃罩（留有缝隙），再将风车靠近缝隙处，观察风车状态（转动）。

c.将线香产生的烟靠近玻璃罩底部的缝隙，观察烟的流向。

设计意图：通过三个递进实验，引导学生利用“烟”这一可视化工具和“风车”这一效应探测器，多角度、多层次地“捕捉”空气流动的证据。实验C是点睛之笔，通过对比，清晰展示密闭空间内热源导致的空气流动路径。

环节三：研讨建构，初建模型（预计时间：5分钟）

教师组织学生围绕实验记录进行研讨：

1.“线香的烟朝哪个方向飘？这说明了火焰周围的空气是怎样运动的？”（向上）引导学生得出：空气受热后会上升。

2.“当玻璃罩内有蜡烛时，罩子缝隙处的风车为什么会转？底部的烟为什么被‘吸’进去？”学生尝试解释：罩内的热空气上升了，外面的冷空气就从底部流进去补充。

3.教师利用板画，动态勾勒出“蜡烛加热→罩内空气变热上升→罩外冷空气从底部流入→空气持续流动形成风”的循环过程示意图。

小结：空气受热会上升，周围的冷空气会流过来占据它的位置，这种空气的流动就形成了我们感受到的风。

设计意图：将分散的实验现象进行整合分析，引导学生进行逻辑推理，初步建立“温差引起空气流动”的简单热力环流模型，完成从现象到本质的思维跨越。

第二课时：深化理解与迁移应用

环节四：拓展迁移，解释自然风（预计时间：20分钟）

1.从实验室到自然界（10分钟）

1.教师提问：“我们的实验是在一个小盒子里，用蜡烛加热一小片空气。大自然中，是什么像‘大蜡烛’一样在加热空气？”（太阳）

2.播放“海陆风”形成动画：白天，陆地比海洋升温快，陆地上方热空气上升，海洋上方的冷空气吹向陆地，形成海风；夜晚相反，形成陆风。

3.类比活动：请学生扮演“空气分子”。一部分学生（陆地空气）在“太阳”（手电筒）照射下“变热上升”（站起来），另一部分学生（海洋空气）作为“冷空气”流动过来补充（移动位置）。通过角色扮演模拟空气流动过程。

设计意图：将实验室微观模型与宏观自然现象建立联系，通过生动的多媒体和角色扮演，化解空间尺度和时间尺度上的理解难点，使学生理解太阳辐射不均导致的温差是自然风形成的根本动力之一。

2.工程制作：我的风向袋（10分钟）

1.任务：利用上节课准备的纸张、剪刀等，学习制作一个简易风向袋。

2.步骤：教师示范讲解，学生动手制作。完成后，带领学生到教室通风处（如窗口、门口）测试自己的风向袋，根据风向袋鼓起的指向判断风向。

3.延伸讨论：风向袋为什么能指示风向？（风是空气的流动，流动有方向，风吹向哪边，风向袋的开口就朝向哪边，尾部指向风的来向）。

设计意图：将科学概念转化为工程技术产品，在制作与测试中深化对风具有方向性的理解，培养动手能力和工程思维。

环节五：总结评价与生活链接（预计时间：15分钟）

1.概念梳理与图示化总结（7分钟）

1.学生以小组为单位，用气泡图或流程图在板贴或大白纸上总结本课所学关于“风的成因”的核心知识。

2.各组派代表展示并讲解。教师引导学生完善，最终形成全班共同建构的概念网络图，核心是“太阳辐射不均→产生温差→空气受热上升、遇冷下沉→空气流动→形成风”。

设计意图：用思维可视化工具进行总结，促进学生将零散知识系统化、结构化，提升元认知能力。

2.多元评价与延伸思考（8分钟）

1.表现性评价：根据小组实验操作规范性、记录完整性、汇报条理性，结合“小组合作评价量规”进行生生互评和教师点评。

2.迁移性提问：

1.3.“夏天，我们打开冰箱门时，会感觉到一股凉风‘流’出来。这是为什么？”（冰箱内冷，空气下沉，流出冰箱）

2.4.“城市里有时候感觉‘高楼风’特别大，这可能是什么原因造成的？”（引导思考建筑物对空气流动路径的改变）。

3.5.“风能为我们做什么？大风天气又要注意什么？”（风力发电、帆船、放风筝；防范灾害、注意安全）。

6.课后探究任务（二选一）：

A.连续三天，在同一地点、同一时间，用自制的风向袋观察并记录风向，看看有变化吗？想想为什么。

B.调查了解一下，现代的风力发电机是如何利用“空气流动”来发电的。

设计意图：评价贯穿过程与结果，链接真实生活情境，引发深度思考，并将探究延伸至课外，保持科学学习的热度与长度。

七、板书设计（动态生成式）

中心主题：风的成因

1.我们的问题：风是什么？从哪里来？（学生初始猜想区）

2.核心发现：风是空气的流动。

3.关键证据：

1.4.烟飘动→空气在动

2.5.风车转动→空气在动

6.我们的模型：（板画动态生成）

[热源（太阳/蜡烛）]→加热空气→热空气上升→压力变小

↑↓

冷空气流动补充←───────形成风

7.生活链接：扇扇子、海陆风、冰箱风……

8.延伸思考：（学生课后问题区）

八、分层作业设计

层次

目标

作业内容

基础性作业

巩固核心概念，联系生活。

1.完成科学活动手册本节相关练习。

2.向家人解释：为什么用扇子扇风会感到凉快？

拓展性作业

应用概念，进行调查与简单设计。

1.（对应课后任务A）完成风向观察记录表，并尝试用所学知识解释可能的风向变化原因。

2.设计一个“不需要用电的风力玩具”（如改良风车、风动小帆船），画出设计草图。

挑战性作业

跨学科整合，培养研究意识。

1.查阅资料，以“风的‘好’与‘坏’”为主题，制作一份图文并茂的科普小报，介绍风能的利用和风灾的防范。

2.思考：如果地球上没有空气流动（风），我们的世界会变成什么样？（从气候、植物、动物、人类生活等方面设想）

九、教学反思与特色说明

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