小学科学三年级上册《温度计的秘密》探究教案

小学科学三年级上册《温度计的秘密》探究教案

一、教学背景与学情分析

（一）学科及课程标准定位

本节课属于物质科学领域，是《义务教育小学科学课程标准（2022年版）》中“物质的变化与化学反应”主题下的重要内容，与“热现象”密切相关。课程标准明确指出，在1-2年级，学生应知道用温度表示物体的冷热程度，会用温度计测量物体的温度；3-4年级，学生应了解热传递的三种基本方式，并能解释生活中相关的热现象。本节课“温度计的秘密”正是学生系统认识温度、学习使用测量工具、初步建立“物体的冷热程度可以测量”这一科学观念的关键启蒙课，为后续学习热胀冷缩、热传递等概念奠定了坚实的认知与实践基础。

（二）教材内容分析

本课选自青岛版小学科学三年级上册新教材，通常位于“天气与气候”或“物质世界”单元。教材编排意图清晰：从学生熟悉的“冷”与“热”的生活感受出发，引出如何准确描述和比较冷热程度的问题，从而导向对测量工具——温度计的学习。教材内容一般涵盖：1.认识温度计的基本结构；2.理解温度计是利用液体热胀冷缩原理工作的；3.学习摄氏温度的认读与书写方法；4.初步练习使用温度计测量常见物体的温度。新教材更加强调探究过程的完整性和学生的主体性，注重在“做中学”，引导学生在观察、操作、记录、讨论中建构科学概念。

（三）学生学情分析

三年级学生处于具体运算思维阶段初期，其认知特点如下：

1.前概念基础：学生拥有丰富的关于冷热的感官体验和生活经验（如热水、冰块、天气冷暖），能模糊地用“很热”、“有点凉”等词汇描述。但他们普遍缺乏对“温度”这一科学概念的精确理解，无法量化比较，且常将温度与热量混淆。

2.认知特点：好奇心强，对动手操作充满兴趣，但观察的持久性、细致性和系统性有待培养。逻辑推理能力初步发展，能够理解简单的因果联系（如加热会使物体变热），但对于抽象原理（如液体体积的微观变化）的理解需要借助直观的模型和实验。

3.技能准备：经过一、二年级的科学学习，已具备初步的观察、比较、简单描述的能力。但对于测量工具的使用规范、数据的读取与记录，尚需系统的指导与训练。小组合作意识和能力正在形成中。

4.潜在困难：温度计刻度（特别是零下温度）的认读易出错；对“热胀冷缩”原理的理解可能停留在表象；使用温度计时的方法不当（如触碰杯壁、读数姿势错误）可能导致测量数据不准确。

（四）教学理念与思路

本节课秉承“科学学习要以探究为核心”的理念，采用“情境-问题-探究-建构-应用”的探究式教学模式。教学设计的核心思路是：创设真实且富有挑战性的问题情境，引发认知冲突；引导学生像科学家一样，通过结构化的观察、实验、模型制作等活动，自主发现温度计的结构特点和工作原理；在充分的实践操作中掌握温度计的正确使用方法；最终将所学知识应用于解释生活中的现象，实现从生活经验到科学概念的升华，并培养严谨求实的科学态度和规范操作的实验习惯。同时，注重跨学科联系，融入数学（读数、刻度）、语文（准确描述）等元素，发展学生的综合素养。

二、教学目标

基于课程标准、教材内容和学情分析，确立以下四维教学目标：

（一）科学观念

1.通过观察和体验，知道物体的冷热程度叫温度，温度可以用温度计来精确测量。

2.通过探究活动，认识常见温度计的主要结构（玻璃泡、玻璃管、刻度、液柱）。

3.理解温度计是根据液体热胀冷缩的性质制成的，并能用此原理解释温度计液柱升降的现象。

（二）科学思维

1.发展比较与分类思维：能比较不同物体的冷热程度，并对温度计进行分类认识。

2.发展归纳与推理思维：能从多个观察和实验现象中，归纳总结出液体热胀冷缩的规律，并推理出温度计的工作原理。

3.发展模型与建模思维：通过自制简易温度计模型，初步体验将科学原理转化为实用工具的设计思路。

（三）探究实践

1.能够正确、有序地观察温度计的结构，并用科学的语言进行描述。

2.能够规范地使用温度计测量水、空气等常见物体的温度，并准确读取和记录数据（包括零上温度和零下温度）。

3.能够设计并完成简单的对比实验，验证液体热胀冷缩的性质。

4.能尝试利用废旧材料制作一个简易的“温度计”模型。

（四）态度责任

1.激发对温度计和温度测量现象的好奇心和探究热情。

2.养成认真观察、细致操作、如实记录的科学习惯。

3.意识到正确使用测量工具对获得准确数据的重要性，培养严谨求实的科学态度。

4.了解温度计在日常生活、农业生产、气象预报、医疗健康等方面的广泛应用，体会科学技术对人类生活的积极影响。

三、教学重点与难点

（一）教学重点

1.认识温度计的结构。

2.理解温度计是利用液体热胀冷缩的原理工作的。

3.掌握摄氏温度计的正确读数与使用方法。

（二）教学难点

1.理解“热胀冷缩”的抽象原理。

2.准确认读温度计刻度，特别是零下温度的读数。

3.在测量实践中自觉遵守操作规范，获得相对准确的数据。

四、教学准备

（一）教师准备

1.多媒体课件：包含冷热对比图片、温度计发明简史视频、温度计结构分解动画、热胀冷缩原理模拟动画、读数练习交互程序、温度计应用场景图片等。

2.演示器材：

1.3.多种温度计实物（红液体温计、寒暑表、数字温度计、红外测温仪、金属指针温度计等）。

2.4.热胀冷缩演示仪（带染色液体和细玻璃管的烧瓶）。

3.5.温水（约40℃）、常温水、冰水混合物（约0℃）各一杯，用于演示测量。

4.6.温度计读数大型模型（可移动液柱）。

7.分组实验器材（按4-6人小组准备）：

1.8.学生用摄氏温度计（红液或酒精，量程-20℃~110℃）每生1支。

2.9.实验记录单。

3.10.护目镜（安全考虑）。

4.11.小烧杯或塑料杯3个，分别盛放温水（约35℃）、常温水、冰水混合物。

5.12.干毛巾（用于擦拭温度计）。

6.13.“自制温度计”材料包：小药瓶、细吸管、橡皮泥、红色食用色素、常温水。

（二）学生准备

预习教材相关内容，思考“如何准确知道物体的冷热程度”。准备铅笔、直尺等文具。

五、教学过程

第一课时：初探温度计——从感觉到测量

（一）创设情境，引发认知冲突（预计时间：8分钟）

1.生活情境导入：

教师出示三杯水（A杯温水，B杯常温水，C杯冰水混合物，外观无明显差异）。

提问：“老师这里有三杯水，我想请两位同学来帮忙，用手分别感受一下A杯和B杯，然后告诉大家哪一杯更热？”

（请两位学生上前体验并回答，通常会给出正确判断。）

追问：“那么，B杯和C杯比，哪杯更冷呢？”（再请一位学生体验BC，回答。）

接着提问：“现在，请你们不碰水杯，告诉我A杯和C杯，哪个更热，哪个更冷？它们之间相差多少？”学生必然语塞。

教师继续：“刚才我们依靠感觉，能比较出明显的冷热差别。但如果差别很小呢？比如这两杯常温水（展示两杯温度极接近的水），我们的手还能准确判断吗？”

2.聚焦科学问题：

引导学生讨论：只靠感觉判断冷热，有什么不足？（不准确、因人而异、无法比较、无法知道具体相差多少）。

教师总结并引出核心概念：“在科学上，我们把物体的冷热程度叫做‘温度’。要准确知道和比较温度，不能只靠感觉，必须借助专门的测量工具。今天，我们就来认识一位测量温度的好帮手——温度计，一起揭开它工作的秘密。”

（板书课题：温度计的秘密）

（二）观察结构，认识测量工具（预计时间：15分钟）

1.整体观察与初步交流：

教师分发温度计给学生（强调轻拿轻放，注意安全）。让学生先自由观察手中的温度计，说说它是什么样子的。

学生可能会说出：玻璃做的、有数字、有红色的（或银色的）线、一头有个大泡泡等等。教师给予鼓励性评价。

2.结构化的有序观察：

教师引导：“科学家观察物体是有顺序、有重点的。我们一起来仔细观察温度计，看看它主要由哪几部分构成。”

课件出示观察指导：

1.3.看一看：温度计整体是什么形状？用什么材料制成？

2.4.找一找：温度计从上到下，有哪些重要的部分？每个部分有什么特点？

3.5.想一想：每个部分可能有什么作用？

学生带着问题，在教师指导下进行有序观察。重点引导学生发现并描述：

4.6.玻璃泡：下端的玻璃球，里面充满液体。

5.7.玻璃管：连接玻璃泡的细长中空管子，非常细。

6.8.液柱：玻璃管内的红色（或银色）液体柱。

7.9.刻度：玻璃管外侧印刻的线和数字。

8.10.单位符号：“℃”表示摄氏度，是温度的常用单位。

教师结合实物和课件动画，明确各部分名称及初步功能猜想（如玻璃泡感知温度，液柱显示变化，刻度读出数值）。

11.拓展认知：

教师展示其他类型的温度计（体温计、寒暑表、数字温度计等）。提问：“它们和我们手里的温度计有什么相同和不同？”引导学生认识到，虽然外观、用途、显示方式不同，但很多都是基于相同的原理工作。

（三）探究原理，解密液柱升降（预计时间：12分钟）

1.提出问题：

教师引导学生回顾观察：“当我们把温度计的玻璃泡放入热水中，液柱会怎样变化？放入冷水中呢？”（学生根据经验或预习可能回答：热水中上升，冷水中下降。）

追问核心问题：“为什么温度计的液柱会随着冷热变化而上升或下降呢？秘密藏在玻璃泡的液体里。”

2.实验验证：液体的热胀冷缩

1.3.演示实验：教师使用热胀冷缩演示仪（烧瓶内装有色液体，插有细玻璃管）。先展示液柱在常温下的位置。然后将烧瓶下部浸入热水中，学生观察玻璃管中液柱的明显上升。再将烧瓶浸入冷水中，观察液柱的明显下降。

2.4.学生实验（简化版）：由于安全性考虑，学生实验可进行调整。教师分发“自制温度计”材料包中的小药瓶（已装部分染色的水，插有吸管，用橡皮泥密封）。让学生用手握住小药瓶，观察吸管中液面的变化；然后松开手或将瓶子放在冷桌面上一会儿，再次观察。学生记录现象。

3.5.分析现象：学生汇报观察到的现象（受热时液面上升，受冷时液面下降）。教师引导学生思考：液面变化，说明瓶子里的水发生了什么变化？（体积变了）怎么变的？（受热体积变大，受冷体积变小）。

4.6.形成结论：师生共同总结科学规律：像水这样的液体，一般具有受热时体积膨胀，受冷时体积收缩的性质，这叫做热胀冷缩。（板书：液体热胀冷缩）

7.建立联系，解密温度计：

教师提问：“现在，谁能把温度计液柱的升降和液体热胀冷缩的原理联系起来，完整地说说温度计是怎么工作的？”

引导学生组织语言进行解释：温度计的玻璃泡里装有对温度敏感的液体（如煤油、酒精、水银）。当玻璃泡接触热的物体时，里面的液体受热膨胀，体积变大，就沿着细细的玻璃管被挤上去，液柱就升高了；当玻璃泡接触冷的物体时，里面的液体遇冷收缩，体积变小，液柱就降下来了。旁边的刻度，就是用来测量液柱高度对应的温度值的。

播放温度计工作原理的慢速模拟动画，加深理解。

（四）课堂小结与延伸（预计时间：5分钟）

1.教师引导学生回顾本节课的发现：我们知道了温度需要精确测量；认识了温度计的结构；发现了液体热胀冷缩的秘密，并解开了温度计工作的原理。

2.布置课后思考与实践任务：

1.3.观察家里有哪些温度计，找出它们的玻璃泡、液柱（或显示装置）和刻度。

2.4.尝试用今天学的原理，解释为什么体温计在使用前要用力甩几下？

5.提醒学生下节课将学习如何准确读数和使用温度计，请带好记录单和笔。

第二课时：掌握技能——温度的测量与实践

（一）复习回顾，导入新课（预计时间：5分钟）

1.快速抢答：温度计由哪几部分构成？它是根据什么原理工作的？

2.教师承上启下：“我们已经知道了温度计工作的秘密。那么，如何从温度计上读出准确的温度数值呢？今天，我们就来学习温度计的正确使用和读数方法，当一回小小测量员。”

（二）学习认读，突破难点（预计时间：15分钟）

1.认识摄氏温标：

教师指向温度计上的“℃”，介绍这是摄氏温度的符号，由瑞典科学家摄尔修斯创立。冰水混合物的温度定为0摄氏度（0℃），水沸腾时的温度定为100摄氏度（100℃），中间平均分成100等份，每份就是1℃。

2.读数方法指导（结合大型模型和课件）：

1.3.第一步：找零刻度。找到刻度上的“0”。明确“0”是分界线，0以上的温度是零上温度，0以下的温度是零下温度。

2.4.第二步：看液柱顶端。视线要与液柱顶端（凸液面的最高点或凹液面的最低点，根据所用液体而定）保持水平。

3.5.第三步：数格子，读数值。

1.4.6.零上温度读数：从0开始向上数，每小格代表多少℃？（引导学生观察分度值，常见学生温度计为1℃或2℃）。读出液柱顶端指示的数字。写作：X℃，读作：X摄氏度。

2.5.7.零下温度读数（难点突破）：这是本节课的难点。采用阶梯式教学：

a.概念理解：利用课件动画，展示液柱降到0以下。强调“0以下”表示温度低于0℃。

b.方向辨别：读数时，依然从0刻度开始数，但是方向是向下数。

c.符号与读法：零下温度在数字前加“-”号（负号），写作-X℃。读作“零下X摄氏度”。

3.6.8.练习巩固：教师操作读数模型，设定不同的液柱位置（如5℃、-3℃、18℃、-10℃等），学生先独立练习在记录单上写出读数，然后小组核对，最后全班交流。利用课件交互程序进行快速抢答练习，及时纠正错误。

（三）实践操作，规范测量（预计时间：18分钟）

1.学习使用规则（安全与规范教育）：

教师播放一段错误使用温度计的趣味动画（如手持玻璃泡、当搅拌棒、读数时离开被测物等），让学生找错。

然后，严肃地出示并讲解温度计使用规范口诀：

一看量程和分度，安全测量心中记。

二测玻璃泡全浸，不碰杯底和杯壁。

三要稍等液柱稳，视线平视再读数。

四记轻拿又轻放，它是玻璃易碎品。

逐句解释：

1.2.“一看”：使用前观察温度计的量程（能测的最高最低温度）和分度值（每一小格代表的温度），选择合适的温度计，避免超量程损坏。

2.3.“二测”：测量液体温度时，温度计的玻璃泡要完全浸入被测液体中，不能碰到容器底部或侧壁。

3.4.“三要”：等待温度计内的液柱停止升降，稳定后再读数。读数时，视线要与液柱顶端相平。

4.5.“四记”：温度计是玻璃制品，易碎，要轻拿轻放。万一破碎，特别是水银温度计，要立即报告老师处理。

6.分组测量实践：

学生以小组为单位，按照以下任务进行测量，并将数据记录在实验记录单的表格中。

实验记录单

1.7.小组：______成员：______

2.8.任务一：测量水的温度

被测液体

估计温度

实测温度

正确读数（例如：25℃）

1号杯（温水）

2号杯（常温水）

3号杯（冰水混合物）

3.9.任务二：测量空气的温度

测量位置

估计温度

实测温度

教室门口阴影处

教室窗户边阳光下

4.10.我的发现与问题：

教师巡视指导，重点关注：玻璃泡是否完全浸没、是否触碰杯壁、读数姿势是否正确、零下温度是否读对、数据记录是否规范。及时纠正错误操作，表扬规范的小组。

11.数据汇报与简单分析：

各小组汇报测量结果，教师将关键数据（如三杯水的温度）汇总在黑板上。

引导学生分析数据：

1.12.比较估计温度和实测温度，你有什么感想？（感觉不可靠，测量才准确）

2.13.为什么不同小组测的“常温水”温度可能略有不同？（环境、温度计微小差异、读数误差）

3.14.教室不同位置的空气温度一样吗？为什么？（阳光照射导致温度差异，引出热传递的初步概念）

（四）应用拓展，制作模型（预计时间：10分钟）

1.创意制作：自制简易温度计：

教师提出挑战：“我们能利用液体热胀冷缩的原理，自己做一个‘温度计’吗？”

学生利用上节课已初步接触的材料包（小药瓶、吸管、橡皮泥、红色水），按照更明确的步骤进行制作和调试：

1.2.在药瓶内装约四分之三瓶的红色水。

2.3.将吸管插入瓶中，用橡皮泥将瓶口紧密封住，确保不漏气。

3.4.调整吸管，使其下端浸入水中，上端露出。

4.5.用手握住瓶子，观察吸管中水柱的变化；放入冷热不同的环境中测试。

引导学生思考：这个“温度计”和真正的温度计比，缺了什么？（精确的刻度）我们可以怎样给它标上粗略的刻度？（通过测量已知温度的水来标记）

6.联系生活，深化认识：

课件展示温度计在医疗（体温计）、气象（百叶箱中的温度计）、农业（大棚测温）、工业（锅炉测温）、家庭（室温计、冰箱温度计）等领域的应用图片。

讨论：如果世界上没有温度计，我们的生活会有哪些不便？强调精确测量对现代生活、科学研究和生产实践的重要意义。

（五）总结评价，布置作业（预计时间：2分钟）

1.学生分享本节课最大的收获或印象最深的活动。

2.教师总结：我们不仅揭开了温度计工作的科学秘密，更重要的是掌握了精确测量温度的科学方法。科学在于探究，更在于严谨。

3.布置作业：

1.4.基础作业：完成练习册中关于温度计读数和原理的题目。

2.5.实践作业：用家用温度计（如室温计），在一天中的早晨、中午、傍晚测量并记录自己卧室的温度，连续记录三天，看看有什么变化规律。

3.6.选做挑战：查阅资料，了解除了液体温度计，还有哪些类型的温度计（如热电偶、热敏电阻温度计），它们又是利用什么原理工作的？

六、板书设计

温度计的秘密

一、温度：物体的冷热程度→需要精确测量

二、温度计的结构：

玻璃泡（感温）→玻璃管（显示）→液柱→刻度（读数）→单位：℃

三、工作原理：液体热胀冷缩

1.受热→体积膨胀→液柱上升

2.受冷→体积收缩→液柱下降

四、正确使用与读数：

1.看：量程、分度值。

2.测：泡全浸，不碰壁。

3.等：液柱稳。

4.读：视线平。

5.记：轻拿放。

零上：X℃(零下：-X℃)

五、应用：生活、医疗、气象、农业、工业……

七、教学反思与