小学三年级科学（大象版）《固体有确定的形状、体积和质量-第二课时测量与论证》导学案

小学三年级科学（大象版）《固体有确定的形状、体积和质量——第二课时测量与论证》导学案

一、课标分析与教材解读：指向学科核心素养的深度建构

【课程定位·非常重要】本课隶属于大象版三年级下册第五单元“不一样的物体”，是物质科学领域“物体的特征与材料的性能”核心概念的关键节点。基于《义务教育科学课程标准（2022年版）》要求，本课旨在帮助学生形成“物质具有一定的特征，固体的体积和质量是确定的”这一核心观念，并在此过程中发展学生的系统观察、规范测量、数据归纳与逻辑论证的科学思维。

【教材逻辑·重要】本单元采用大单元设计理念，共设置三课：第1课“不一样的物体”引导学生通过多感官观察区分固体、液体与气体，建立“固体有固定形状”的定性认识；本课《固体》承担着从定性描述走向定量刻画、从日常概念走向科学概念的桥梁功能，为后续第3课“液体”、第4课“气体”的对比探究提供方法支撑与认知锚点。教材以“寄快递如何描述物品”为真实问题情境，引出体积与质量两大物理量的测量需求，暗含“科学与生活”“技术与工程”的跨学科主线。

【核心概念图谱】本课确立三个层级的概念体系：基础概念（固体、体积、质量、测量工具）、关键概念（固体有确定的形状、固体有确定的体积、固体有确定的质量）、上位概念（物质的形态与性质具有可测量、可量化的特征）。其中“确定”是本课的哲学内核——它指向物质属性的客观性、稳定性与可描述性，是学生从经验世界迈向科学世界的关键一跃。

二、学情精准画像：基于前概念与认知冲突的教学决策

【认知起点·基础】三年级学生平均年龄9岁，处于皮亚杰具体运算阶段，具备初步的逻辑思维能力，但仍需依托具体操作与直观现象进行抽象概括。学生在第1课中已掌握用“摸、看、掂”等方法识别固体，能列举石头、书本、橡皮等常见固体，并口头认同“固体有固定的样子”。但这种认知是模糊的、非量化的，学生对“固定”的理解停留在“不会自己流动”“不会像水一样变形”的层面，尚未建立“用数据锚定特征”的科学思维。

【思维障碍·难点】本课面临三重认知冲突：第一，将生活词汇“大小”“轻重”转化为科学术语“体积”“质量”存在术语接受障碍；第二，将三维空间的立体感转化为长宽高的数值描述，需要空间想象力的支撑；第三，最为核心的冲突在于——学生易误认为“物体被切割、挤压后形状变了，物体本身也变了”，难以理解“形状可变，但物质多少（质量）和所占空间（体积）在固体形态变化时保持不变”这一守恒观念。此认知冲突若未有效化解，将直接影响后续液体、气体体积测量的学习。

【发展需求·热点】三年级学生具有强烈的动手欲望和社交性学习偏好，渴望像“真正的科学家”一样使用精密仪器。天平、量筒、刻度尺等专业工具对其具有天然的吸引力。因此，本课应将工具使用的规范性训练作为隐性目标，通过“持证上岗”“实验师认证”等游戏化机制，将严谨的操作规程内化为学生的实验习惯。

三、学习目标与评估证据：教学评一体化的逆向设计

【科学观念】

1.知道固体有确定的形状，能用长、宽、高或直径等维度数值描述规则固体的体积；【基础·必会】

2.知道固体有确定的质量，质量是物体所含物质的多少，单位是克、千克；【基础·必会】

3.初步建立“固体在形状改变时，构成物质不变、质量不变，体积在宏观挤压下通常不变（超出弹性范围后体积可能微变，三年级不涉及）”的守恒观念。【重要·发展目标】

【科学思维】

4.能通过测量数据归纳出“所有固体均有确定的体积和质量”，培养基于证据概括本质属性的归纳思维；【核心·高频考点】

5.能针对不规则固体体积测量提出“排水法”的猜想，并理解“转换法”的思想本质。【难点·思维进阶】

【探究实践】

6.能规范使用刻度尺（或软尺）测量规则固体的长、宽、高，并计算体积；【重点·实操考核】

7.能规范使用托盘天平进行调平、称量、读数，准确记录质量数据；【非常重要·规范养成】

8.能小组协作完成“固体形状变化前后质量与体积对比”的控制变量实验。【综合应用】

【态度责任】

9.形成“用数据说话”的科学实证意识，不随意修改实验数据；【品格塑造】

10.养成实验器材轻拿轻放、归位整理的习惯，认同“精密仪器需敬畏”；【习惯养成】

11.通过“分离固体混合物”的跨学科任务，体会科学技术服务生活劳动的价值。【思政渗透】

四、教学准备与时空架构

【器材矩阵】分组实验材料（6组配置）：托盘天平（含砝码）6套、软尺/钢尺各6把、量筒100ml6个、长方体小木块（同规格）6块、橡皮泥6盒、乒乓球6个、小石块（不规则，体积相近）6枚、细线若干、黄豆与绿豆与玉米粉混合样本6份、筛网（不同孔径）6套。演示材料：电子秤、数显游标卡尺、锥形瓶、土豆、量杯。

【环境布局】采用“U型实验岛”座位模式，每4人为一探究共同体，设立组长（统筹协调）、操作员（主控仪器）、记录员（数据表格）、汇报员（整合发言），角色每周轮换。教室前方设“实验规范示范台”，侧面设“数据共享白板”。

【课时分配】本课为单元第2课时，共2课时连排（80分钟），以确保探究的完整性与思维的深度延展。

五、教学实施过程：基于探究实践的核心素养进阶

（一）唤醒与聚焦：从生活经验到科学问题（8分钟）

【情境锚定】教师手持快递纸箱，呈现教材主角“究究”的语音留言：“我想给远方的奶奶寄一盒家乡的糕点，快递员叔叔问我：‘您寄的物体有多大？有多重？’我该怎么说呢？”【非常重要·真实问题驱动】

【概念转换】教师将“糕点盒”置于实物展台，追问：“‘多大’‘多重’是生活中的说法，在科学实验室里，我们有更精确的词汇。谁知道科学家把‘物体所占空间的大小’叫什么？把‘物体含有物质的多少’叫什么？”引出“体积”“质量”双概念，板书关键词，标注英文Volume、Mass进行双语渗透（适用于特色学校）。【基础·术语规范】

【预评估】请两名学生上台徒手比划糕点盒的“大小”并用手掂量估计“轻重”，台下学生发现：“每个人比划的不一样！”“掂出来的重量不准！”教师顺势揭题：“看来，光靠感觉是会骗人的。今天我们就来当一回快递公司的‘科学质检员’，学习用精准的仪器给固体办一张‘身份证’。”【认知冲突生成】

（二）建模与应用：规则固体体积的测量与表征（18分钟）

【工具选择】每组领取长方体木块及多种测量工具（直尺、软尺、三角板）。提问：“要描述这个木块有多大，我们需要测量哪些数据？选用哪种工具最合适？”学生经讨论明确：长方体的大小由长、宽、高决定，硬质直尺比软尺更易贴合平面，读数更准。【重点·方法习得】

【精准示范·非常重要】教师利用实物展台+投屏，分步演示刻度尺规范操作三要素：放平（刻度紧贴被测边）、对零（零刻度线与物体一端对齐）、正视（视线与刻度面垂直）。强调估读（读到分度值的下一位）不作硬性要求，但需明确“测量结果由数值和单位共同构成”。学生同步测量木块长、宽、高，记录于“固体身份证”实验单。

【计算建模】教师引导：“三个数据怎么合成一个描述大小的数？”学生提出“加起来”“乘起来”。回顾数学已学（三年级上册已学长方形面积），推导长方体体积=长×宽×高，介绍立方厘米（cm³）概念，明确这是体积单位。各组计算并汇报，教师将数据录入汇总表，全体观察发现：同一规格木块，各组测量值非常接近！【重要·归纳铺垫】“看，尽管是不同小组在测量，但只要是同样的木块，我们测出的体积几乎是确定的！这就是固体体积的‘确定性’。”

【认知冲突1·难点突破】教师出示一个土豆（不规则），追问：“这个土豆没有长、宽、高，用尺子没法直接量，但它也要寄快递，怎么知道它占多大空间？小组头脑风暴1分钟。”学生提出“把它切成方块”“塞进方盒子里量剩余空间”……教师提炼思维：核心思想都是把不规则转化为规则。继而演示“排水法”：将土豆浸入盛有200ml水的量筒中，水面升至260ml，水位上升的60ml就是土豆的体积。学生惊叹，教师点明：这是一种“转换法”，是科学家解决难题的大智慧。【热点·思维闪光】

（三）探究与守恒：固体质量的测量与“形状改变，质量不变”实验（25分钟）

【工具解锁·非常重要】“体积能测，轻重也能测。实验室测量质量的专用仪器叫——托盘天平。”教师不直接讲授，而是播放微视频“天平自述”（第一人称拟人化），随后开展“结构竞猜”：这是什么？那是什么？学生指认横梁、平衡螺母、指针、分度盘、标尺、游码、砝码、镊子。教师将结构词卡贴于黑板，形成思维图示。

【口诀赋能】为攻克“调平—称量—读数”流程，创编操作口诀：【难点·精细动作】“一放平，二归零，三调螺母梁平衡；左物右码镊子夹，先大后小手中央；砝码回盒游码归，读数相加记心房。”学生边诵边练，每组领取橡皮泥（每组颜色不同）进行称量，记录质量。

【守恒实验·核心环节】“现在，请大家把橡皮泥改变形状——压成饼、搓成条、分成三小块，注意不要揉掉渣！再称一称它的质量，变了吗？”各组汇报，数据显示：形状变了，质量纹丝不动。一名学生惊呼：“不管怎么捏，橡皮泥还是那么多！”教师乘势追问：“这说明固体的质量跟它的形状有关系吗？”生齐答：“没有！质量是确定的！”【非常重要·守恒观念建立】

【认知冲突2·深度思辨】教师进一步设疑：“那形状变了，体积变了吗？比如我把橡皮泥压得特别扁，它占的空间变小了吗？”部分学生认为变小了，部分学生犹豫。教师组织“实证营”：用排水法分别测量同一块橡皮泥捏成球形、饼状、长条时的体积。实验数据再次证明——只要不减少物质，固体形状改变，体积不变（宏观弹性变形范围内，三年级忽略孔隙率等复杂因素）。由此，学生深刻体悟：固体的形状可以千变万化，但其体积和质量是“忠诚的守护者”，绝不改变。【核心结论·高频考点】

（四）拓展与迁移：固体混合与分离的跨学科实践（20分钟）

【跨界任务】“科学的探究不止于实验室。农民伯伯在收获稻谷时，会混入沙子、空谷壳，他们是怎样把固体混合物分开的呢？”播放30秒“风车扬谷”劳动视频。随后，每组收到一碗“模拟谷物”（黄豆、绿豆、玉米粉混合），任务：设计工具或方法，将三者分离。【热点·跨学科融合】

【工程思维】学生尝试用筛子筛、用镊子拣、用风吹（扇子扇），发现筛网孔径是关键：大孔筛出黄豆，中孔筛出绿豆，玉米粉漏到底层。教师适时揭示原理：这是利用固体颗粒大小（体积特征）不同进行分离。联系生活：建筑工地的沙石分离、垃圾分拣流水线……学生意识到，今天学的“固体的确定特征”是工程技术的底层密码。【重要·STEAM渗透】

【德育浸润】“每一粒大米都经历了筛选、去壳、打磨才来到我们的碗里。”结合固体分离技术讲解“粒粒皆辛苦”的现代含义，引导学生尊重劳动、敬畏粮食。

（五）论证与升华：数据荟萃与科学归纳（9分钟）

【思维可视化】各小组将本课所有测量数据——木块体积、橡皮泥原质量、变形后质量、变形前后体积、不规则石块体积——张贴至班级“大数据看板”。教师带领全班扫视数据洪流，启动“科学家圆桌会议”：“从这些数据中，你能发现固体的哪些共同秘密？”

【归纳推理·非常重要】学生发言摘录：“所有固体都有一个固定的数字描述它的大小！”“即使切成块，总质量还是原来那些。”“土豆没形状也能测出体积。”教师引导学生用“因为……所以……”句式将发现转化为科学结论：因为固体有确定的形状，所以我们可以用长宽高来描述它的大小；因为固体有确定的质量，所以形状改变时质量不变；因为固体有确定的体积，所以排水法测出的体积是唯一值。

【板书统整】师生共建概念金字塔，塔基是“固体”，塔身是“确定的形状”“确定的体积”“确定的质量”，塔尖是“固体有确定的特征，可以用仪器测量并量化描述”。【核心结论·必考】

（六）反思与评价：量规自评与素养锚定（选做，贯穿全程，此环节集中反馈5分钟）

【过程性评价】学生对照“科学探究能量手环”涂色：★我能规范使用刻度尺（自评）★我能规范使用天平（互评）★我参与了守恒实验的设计（组评）★我能举出生活中利用固体特征解决问题的例子（师评）。教师选取典型实验记录单进行匿名投屏赏析，聚焦“数据的真实性”“描述的精准度”“涂改的规范性”，树立“不篡改数据是科学家的底线”这一价值观。【品格教育】

六、板书设计：结构化思维的视觉支架

主板书分三栏，随进程动态生成：

左侧（方法墙）：测量大小→刻度尺（长、宽、高）→体积（cm³）；测量轻重→天平（左物右码）→质量（g）；测不规则→排水法（转换法）。

中侧（结论墙）：固体有确定的形状（定性）→固体有确定的体积（定量）→固体有确定的质量（定量）→形状改变，质量不变；形状改变，体积不变（守恒）。

右侧（迁移墙）：固体分离→筛分法（利用大小差异）→科学与劳动；固体身份证→数据描述物体→精准表达。

板画元素：简笔画天平、长方体、量筒水位线，形成图文双编码。

七、作业与持续性评价：长周期素养任务

【必做·基础巩固】为家里的五件固体物品（如一本书、一盒牛奶、一块香皂、一个苹果、一颗核桃）办理“固体身份证”，测量并记录它们的体积（规则物体计算，不规则物体可请家长协助用厨房量杯排水法）和质量（可使用电子厨房秤），形成表格，下节课分享。意图：将实验室规范迁移至家庭情境，强化工具使用能力。【重要·高频实践】

【选做·思维挑战】“固体侦探”任务：一块石头浸入水中排出30ml水，如果把它敲成五小块，再全部浸入水中，排出的水总体积会大于30ml、小于30ml还是等于30ml？先猜想，再用橡皮泥模拟验证，撰写科学小日记。意图：深化守恒观念，抵抗思维定势。【难点·培优】

【跨学科·长周期】查阅资料或采访