小学四年级科学《一天的气温变化》探究式教案

小学四年级科学《一天的气温变化》探究式教案

一、素养导向的学习目标

（一）科学观念

1.学生能理解“气温”是指空气的冷热程度，知道气象学中通常使用摄氏度（℃）作为计量单位。

2.学生能认识到一天中气温会随时间推移发生有规律的变化，初步构建“气温日变化”的概念模型，理解其典型特征（如午后最高、清晨最低）。

3.学生能将气温变化与太阳位置、太阳辐射强度建立初步的因果联系，理解太阳是地球表面热量最主要的来源。

（二）科学思维

1.建模思维：能够基于已有经验，对一天中气温的变化趋势做出合理预测，并尝试绘制预测变化曲线图。

2.比较与分类思维：能够对不同时间点、不同测量小组获得的气温数据进行横向（同一时间不同组）与纵向（不同时间同一地点）的比较和分析。

3.归纳与推理思维：能够从记录的数据和绘制的图表中，归纳出一天气温变化的大致规律，并尝试推理其与太阳运动之间的因果关系。

4.质疑与批判思维：在数据分析和讨论中，能对异常数据提出合理质疑，并能基于证据进行简单的解释或提出验证方法。

（三）探究实践

1.学生能正确使用温度计（模型或数字式）测量并读取当时当地的气温数据，掌握“视线与液柱顶端齐平”、“在阴凉通风处测量”等基本操作规范。

2.学生能小组协作，设计并实施一个简单的长期（一天内多个时段）观测计划，系统、客观地记录气温数据。

3.学生能运用简单的表格、曲线图等工具，整理、可视化所收集的气温数据，并从中提取关键信息。

4.学生能基于证据，用科学语言描述一天气温变化的规律，并尝试进行解释。

（四）态度责任

1.培养严谨求实的科学态度，在测量和记录数据时坚持客观、准确、诚信。

2.发展合作与交流能力，能在小组中有效承担角色（如观测员、记录员、汇报员），并清晰地与全班分享本组的发现和思考。

3.激发对身边自然现象（天气与气候）的好奇心和持续探究的热情。

4.初步认识长期气象观测对于生产、生活（如穿衣、农业、出行）的重要意义，建立科学服务于社会的意识。

二、教学重难点分析

项目

具体内容

突破策略

教学重点

1.掌握规范的气温测量方法：这是获取可靠数据的基础，直接决定探究结论的有效性。

2.经历完整的数据收集与记录过程：从计划制定到实地测量、再到表格填写，体验科学探究的实证性。

3.发现并描述一天中气温变化的规律：这是本节课核心概念的建立过程。

1.微课示范与模拟操作：播放标准测量流程微视频，并让学生在教室内使用模型温度计进行模拟读数练习，教师巡回指导纠正。

2.提供结构化记录工具：设计包含明确时间点、注意事项的记录表，降低组织数据的难度，引导学生聚焦于测量与记录行为本身。

3.数据可视化与集体研讨：引导学生将全班的汇总数据绘制成大幅折线图，通过直观的图象引导学生观察、比较、描述趋势。

教学难点

1.理解气温日变化与太阳辐射之间的关系：该因果联系较为抽象，超出了学生的直接感知。

2.对异常数据的分析与处理：学生在面对与预期不符的数据时，容易忽略或强行解释，缺乏科学应对的策略。

1.搭建认知支架：利用“太阳高度角模拟器”软件或简易教具（手电筒照射地球仪），动态演示一天中太阳照射角度的变化，并关联“直射”与“斜射”时单位面积接收热量的不同，将抽象关系具体化、可视化。

2.开展“数据诊疗所”活动：将各组的异常数据匿名呈现，引导学生集体“会诊”，从测量时间、地点选择、仪器操作、读数记录等环节进行回溯分析，体验科学探究中反思与改进的重要性。

三、教学准备

（一）教师准备

1.多媒体资源包：

1.2.PPT课件：包含气温概念引入、测量方法指南、数据汇总图表模板、太阳与气温关系动画等。

2.3.微课视频（2段）：《温度计的正确使用与读数方法》、《气象站是如何工作的？》。

3.4.模拟软件：“虚拟太阳高度角与光照强度”交互程序。

5.演示教具：

1.6.大型演示用温度计模型（或连接投影的数字温度计）。

2.7.手电筒、地球仪（用于模拟太阳照射）。

3.8.用于张贴的空白大坐标纸（横轴为时间，纵轴为温度）。

9.分组材料（按6组准备，每组4-5人）：

1.10.数字温度计（或酒精温度计）6支。（备用：若干支模型温度计供课堂练习使用）

2.11.科学记录夹板6个。

3.12.《一天气温测量记录表》打印稿每组一份（含备用表）。

13.环境与安全：

1.14.提前勘察校园内合适的长期观测点（通风、无直射、远离热源、安全）。

2.15.制定户外活动安全预案，明确分组及活动范围。

（二）学生准备

1.预习教材相关章节，对“气温”有初步的生活化认知。

2.观察并回忆前一天或近几天的温度感觉，尝试用“冷”、“凉快”、“温暖”、“热”等词语描述不同时段（早晨、中午、傍晚）的感受。

3.分组初步确定，明确小组内成员的大致分工意向。

四、教学过程实施

第一课时：启动探究——概念建立与测量技能学习

（一）情境创设，问题驱动（预计时间：10分钟）

1.生活链接：

1.2.教师展示一组图片：清晨穿着外套上学的学生、中午穿着短袖在操场活动的学生、傍晚添加衣物放学的学生。

2.3.提问：“同学们，从这组图片中，你们发现了什么？为什么同一天里，人们的穿着会有这样的变化？”

4.聚焦概念：

1.5.引导学生说出“温度”、“冷热”等关键词。

2.6.教师明确：“在科学上，我们常用‘气温’来表示空气的冷热程度。它是天气状况的一个重要特征。”

3.7.板书核心概念：气温——空气的冷热程度，单位：摄氏度（℃）。

8.提出核心问题：

1.9.教师引导：“根据我们的生活经验，大家猜一猜，从早晨到中午再到晚上，一天的气温可能是怎样变化的？请画出你预测的气温变化线。”

2.10.学生个人思考，在活动手册上简单绘制预测曲线。

3.11.请2-3位学生分享自己的预测图并简述理由。

4.12.教师归纳并板书核心探究问题：“一天中，气温到底是如何随时间变化的？我们如何用科学的方法来验证我们的猜想？”

（二）技能储备，规范先行（预计时间：15分钟）

1.认识工具：

1.2.教师出示数字温度计和酒精温度计，介绍其基本结构（感应头/液泡、显示面板/毛细管、刻度、单位）。

2.3.强调：气象上测量气温，指的是在室外、通风、不受太阳直射的环境下测量的空气温度。

4.微课导学：

1.5.播放微课《温度计的正确使用与读数方法》。关键点包括：

1.2.6.选址：选择阴凉、通风、远离建筑物和地面的地方（百叶箱环境）。

2.3.7.放置：温度计感应头/液泡需自由暴露在空气中，离地约1.5米。

3.4.8.等待：放置足够时间（约2-5分钟），待示数稳定。

4.5.9.读数：视线与数字显示或液柱顶端保持水平，精确到0.1℃（若仪器允许）。

5.6.10.安全：小心拿放，特别是玻璃温度计。

11.模拟演练：

1.12.教师在教室前用大型模型温度计演示读数，设置不同液柱高度，请学生读数。

2.13.学生分组使用模型温度计进行传递式读数练习，相互纠正。教师巡回指导，重点关注“视线平齐”这一易错点。

（三）制定计划，部署任务（预计时间：10分钟）

1.计划讨论：

1.2.提问：“要研究一天的气温变化，我们应该在哪些时间点进行测量？测量时要注意什么？如何记录？”

2.3.小组讨论，形成初步方案。教师引导关注：时间间隔的合理性（如晨读、第二节后、午休、下午课后、放学后）、固定测量地点的重要性、分工合作。

4.方案优化与确定：

1.5.教师提供统一的《一天气温测量记录表》（样表如下），解释各栏目含义。

《一天气温测量记录表》

小组：______测量地点：校园气象观测区日期：____年__月__日

测量次序

测量时间

气温（℃）

天气状况简记（晴/云等）

测量员

记录员

备注（如特殊情况）

1

早晨8:00

2

上午10:00

3

中午12:30

4

下午14:30

5

傍晚16:30

1.6.各小组根据表格，最终确定本组各时间点的测量人员、记录人员轮换方案。

7.任务部署与安全教育：

1.8.教师宣布从当天下午开始执行观测计划，持续到第二天同一时间。

2.9.强调户外活动纪律与安全，指定各小组活动区域。

3.10.发放分组测量工具和记录表。

（四）课时小结与延伸（预计时间：5分钟）

1.教师总结本课时重点：明确了研究问题，学习了规范的测量方法，制定了详细的观测计划。

2.激励学生：“科学家们正是通过这样长期、细致的观察来认识世界的。从今天下午开始，你们就是校园里的小小气象观测员了！请用你们的严谨和坚持，收集属于我们自己的第一手科学数据。”

第二课时：实践探究——数据收集与初步整理

（一）第一次测量与即时复盘（预计时间：15分钟）

1.首次实践：

1.2.在预定时间（如下午第二节后），带领学生到指定观测点，以小组为单位进行第一次实地气温测量。

2.3.教师巡回观察，及时纠正不当操作，但不直接干预数据。

4.数据汇总与复盘：

1.5.返回教室，各小组将第一次测量数据（时间、气温）填写到黑板上的汇总表中。

2.6.引导学生观察各小组在同一时间测得的数据是否存在差异。

3.7.提问：“为什么在几乎相同的时间和地点，各组的测量结果会有细微差别？”引导学生从测量误差（仪器精度、读数细微差异、微小环境差异）的角度进行理解，认识到科学数据的“近似性”和“可重复测量”的意义。

（二）观测计划持续执行（贯穿一天）

1.此部分主要由学生在课后按计划自主完成。教师需安排值班教师或高年级学生助理进行安全监督。

2.要求小组严格按记录表要求，完成剩余时间点的测量与记录。鼓励用手机拍摄当时的环境照片作为辅助记录。

第三课时：深化建构——数据分析、规律发现与解释

（一）数据汇总与可视化（预计时间：15分钟）

1.数据汇报：

1.2.各小组展示已完成的《一天气温测量记录表》，简要汇报测量过程中的趣事或困难。

2.3.教师将全部有效数据汇总到一张大的班级总表（或直接输入Excel投影）。

4.绘制变化曲线：

1.5.教师出示空白的大坐标纸（横轴为时间，纵轴为温度）。

2.6.邀请学生代表，根据班级数据的平均值（或选取一组公认较规范的数据），将各个时间点的气温数据点标注在坐标纸上。

3.7.引导学生用线连接各点，形成“一天气温变化折线图”。（此处是建模的关键步骤

）

8.初步描述：

1.9.教师提问：“看着我们亲手绘制出的这条曲线，它像什么？你能用语言描述一下气温从早到晚是如何变化的吗？”

2.10.学生尝试描述：先上升，后下降；中午（或午后）温度最高；清晨和夜晚温度较低。

（二）规律探究与概念形成（预计时间：15分钟）

1.聚焦核心规律：

1.2.教师板书学生描述的结论，并引导提炼关键词：气温日变化、午后最高温、清晨最低温。

2.3.提问：“我们的发现和课前的预测一致吗？哪些地方相同，哪些地方不同？”

4.追根溯源——寻找原因：

1.5.这是突破难点的关键环节。教师提问：“为什么一天的气温会有这样规律性的变化？是什么在背后驱动着它？”

2.6.学生可能联想到“太阳”。教师追问：“太阳是怎样影响气温的？为什么最高气温不是出现在正午12点，而常常是在下午2点左右？”

3.7.支架搭建活动：

1.4.8.使用“虚拟太阳高度角”软件，或用手电筒和地球仪模拟演示。

2.5.9.演示从早晨（斜射）、到正午（直射或接近直射）、再到傍晚（斜射）的过程，强调太阳光照射角度的变化。

3.6.10.解释：早晨太阳斜射，单位地面接收的热量少，气温低；正午前后太阳照射最强，但地面吸收热量后，再加热空气需要时间，因此气温峰值会滞后；傍晚太阳斜射，热量补给减少，气温下降。

7.11.引导学生形成初步的因果链认知：太阳位置变化→太阳辐射强度变化→地面吸收热量变化→空气受热变化→气温变化。

（三）异常数据研讨——批判性思维培养（预计时间：10分钟）

1.呈现“异常”：

1.2.教师有意选择1-2组存在明显异常数据（如某个时间点数据过高或过低）的记录表（匿名），投影出来。

2.3.提问：“这是‘数据诊疗所’环节。请各位‘小科学家’会诊，这些数据可能是什么原因造成的？我们还能相信它吗？该如何处理？”

4.小组诊断：

1.5.小组讨论，从“人、机、料、法、环”（简化版）角度分析可能原因：测量时是否在太阳下？温度计是否接触了其他物体？读数是否有误？记录是否笔误？当时是否有突发天气（如一阵云遮日）？

6.形成共识：

1.7.各小组发表诊断意见。

2.8.教师总结：科学探究中，异常数据是宝贵的。它可能提示我们操作有误，也可能揭示了新的问题（如微气候）。处理方法是首先反思过程，若确认是操作失误，则该数据应剔除并注明原因；若过程无误，则应保留并标注，作为进一步探究的起点。这体现了科学的诚实与严谨。

第四课时：迁移应用——拓展延伸与评价总结

（一）联系生活，拓展应用（预计时间：15分钟）

1.生活决策中的科学：

1.2.呈现几个生活场景：

1.2.3.场景一：农民伯伯喷洒农药，为什么常选择在清晨或傍晚？

2.3.4.场景二：长跑比赛，为什么有时会尽量安排在气温相对较低的时段？

3.4.5.场景三：冬季，为什么塑料大棚要在日出后适时通风？

5.6.小组选择其中一个场景，运用本节课所学的“气温日变化”规律进行讨论和解释。

7.跨学科延伸：

1.8.与数学结合：展示一周的气温日变化曲线合集，引导学生观察不同日期的曲线高低差异，引出“日较差”（一天中最高温与最低温的差值）概念，并进行简单计算。

2.9.与工程技术结合（STEM视角）：提出挑战任务——“设计并制作一个简易的‘气温自动记录装置’模型（草图）”。引导学生思考：需要什么传感器？如何记录时间？如何显示或存储数据？激发工程设计思维。

（二）总结反思，评价提升（预计时间：10分钟）

1.概念网络构建：

1.2.教师引导学生一起回顾本节课的探究历程，用思维导图的形式梳理核心知识与探究过程。

2.3.核心概念：气温→测量工具与方法→一天中的变化规律（曲线表示）→原因（太阳辐射）→应用。

3.4.探究过程：提出问题→学习技能→制定计划→收集数据→分析数据→形成解释→拓展应用。

5.多元学习评价：

1.6.过程性评价：展示几份具有代表性的小组记录表（包括规范的和有改进过程的），进行点评，肯定优点，指出共性不足。

2.7.表现性评价：布置课后实践作业——选择未来连续三天，在固定时间记录家庭阳台的气温，绘制曲线图，并比较与校园数据的异同，尝试分析原因。以此评估学生知识迁移和持续探究的能力。

3.8.自我反思：发放简单的反思便利贴，请学生写下“本节课我最大的收获是______”、“我还有一个问题是______”。

（三）激励展望，项目延伸（预计时间：5分钟）

1.教师总结：“同学们，通过这次完整的探究，我们不仅知道了‘一天气温如何变化’，更重要的是体验了科学家发现问题、寻找证据、得出结论的完整过程。气温只是天气的一个要素，还有湿度、风向、降水量等等待着我们去探索。”

2.发布长期项目建议：“有兴趣的同学可以组成‘校园气象站’项目组，设计制作更多的测量仪器，建立我们班级或学校的长期气象观测档案，为真正的科学研究积累数据！”

五、教学评价设计

（一）过程性评价

1.课堂观察量表：教师在教学过程中，有目的地观察并记录学生在小组讨论、技能操作、汇报发言等环节的表现，重点关注其科学思维习惯（如是否基于证据发言）、合作交流能力、探究实践的规范性。

2.科学记录表评价：制定量规对学生的《一天气温测量记录表》进行评价。量规包括：

1.3.数据的完整性与准确性（是否按计划完成所有时段测量，记录是否清晰）。

2.4.操作的规范性体现（是否有对测量环境的简单描述，备注栏是否合理使用）。

3.5.记录的整洁与客观性（有无随意涂改，是否如实记录）。

（二）总结性评价

1.概念理解检测题（课后完成）：

1.2.选择题：一天中，气温通常最高出现在（）。A.日出前后B.正午12点C.午后2点左右D.子夜。

2.3.判断题：测量气温时，应把温度计放在阳