核心素养导向下的小学数学四年级上册《温度》教学设计

核心素养导向下的小学数学四年级上册《温度》教学设计【教学主题】温度——开启负数世界的直观之门【适用年级】小学四年级【课时安排】1课时（40分钟）【教学类型】数与代数领域·概念建构课一、教学内容与要素分析（一）【教材分析·重要】承上启下的“种子课”本节课是北京师范大学出版社出版的义务教育教科书《数学》四年级上册第七单元“生活中的负数”的第一课时。从知识体系的纵向联系来看，学生在以往的学习中已经系统地认识了自然数、0以及初步的小数和分数，这些都是建立在“正数”范围内的数概念。本课是学生数概念的一次关键性拓展，是首次接触“负数的现实原型”。教材选择了“温度”这个最生活化、最直观的模型，旨在让学生在真实情境中体会负数产生的必要性，而不是直接进行抽象的定义。因此，本课在整个数概念建构中扮演着“种子课”的关键角色，为零上温度、零下温度的符号化表示以及后续第二课时“正负数”的抽象概括奠定坚实的直观基础。教材编排了三个层次：一是创造符号表示温度，二是结合温度计认识温度的顺序与基准“0”，三是比较温度尤其是零下温度的高低。（二）【学情分析·基础】基于前测的精准画像为了精准定位教学的起点，我们必须在课前进行学情前测。四年级学生平均年龄在10岁左右，他们的生活经验与认知基础呈现出“广而浅”的特点。通过调查发现，95%以上的学生收看过天气预报，知道“摄氏度”是温度的单位，也能说出“零下”这个词，这是他们宝贵的生活经验。同时，在三年级的科学课上，学生已经初步认识了温度计的结构（液柱、刻度、单位），学会了如何读取温度计的示数，具备了基本的观察和操作技能1。然而，学生的认知难点也十分集中：首先，他们对“零下温度”的理解往往停留在“冷”的体感层面，难以将其抽象为一种“比0还小”的数；其次，在比较两个零下温度的大小时，容易受到自然数比较的负迁移影响，误认为“17℃比4℃大”；最后，对于“0”在正负数体系中的特殊地位（分界点）缺乏深刻的认知。因此，本课的教学必须从具象到抽象，借助几何直观（温度计模型）化解认知冲突。（三）【核心素养聚焦·关键】本课教学重在培育和发展以下核心素养：数感：理解负数的意义，能在具体情境中把握数量的相对大小关系。符号意识：经历用不同符号表示相反意义的量的过程，体会数学符号的简洁性与通用性，理解正负号的形式化定义。几何直观：利用温度计这一数轴的雏形，直观理解数的顺序、大小关系和“0”的分界作用。推理意识：通过观察、比较、归纳，能够总结出比较两个负数大小的一般方法，并能表达自己的思考过程。（四）【教学重难点】教学重点：能正确读写温度，掌握用正负数（带“+”或“”符号的数）表示零上温度和零下温度的方法，并能在温度计上准确标识。教学难点：理解“0℃”作为零上温度和零下温度分界点的基准意义；掌握比较两个零下温度大小的方法，突破自然数比较的思维定势。二、教学目标与达成设计依据《义务教育数学课程标准（2022年版）》，结合核心素养导向，制定如下教学目标及达成路径：（一）【基础性目标·基础】知识技能：学生在熟悉的生活情境中，通过观察、操作、交流，掌握零上温度、零摄氏度和零下温度的读写方法，能用带“+”或“”符号的数准确表示温度，并能在温度计上标出给定的温度。达成标志：全班95%的学生能正确读写课本P84页的五个城市的温度，并在学习单的温度计模型上准确标注。（二）【核心过程目标·非常重要】1.符号意识与创新意识：经历“创造符号表示相反意义温度”的数学化活动，在比较、辨析不同记录方法的过程中，体会引入“+”、“”符号的简洁性与必要性，发展符号意识和创新意识4。达成标志：学生在小组交流中能说出自己符号的创造意图，并能认同数学符号的优越性。2.几何直观与推理意识：通过在温度计上观察、描点、排序，建立温度高低的直观表象，能借助温度计模型或生活经验（如冷的程度），推理并总结出“零下温度，数值越大（离0越远）反而越低”的规律，发展推理意识。达成标志：90%的学生能脱离温度计，通过分析数字大小比较两个或多个零下温度的高低，并能清晰表述比较的理由。（三）【情感态度目标·热点】情感态度与价值观：在探究活动中感受数学与日常生活的密切联系，体会数学的简洁美；结合我国地域辽阔造成的温差介绍，增强爱国主义情感；通过了解负数的历史，增强民族自豪感。三、教学准备与资源（一）教师准备：多媒体课件（动态温度计）、微课视频（天气预报片段、温度计发明史）、板贴磁力贴、大奖章（用于激励符号创造）。（二）学生准备：人手一份学习任务单（含空白温度计模型和城市温度记录表）、彩色水笔。四、教学实施过程（详案）（一）【情境创设】温差里的“中国美”——诱发认知冲突（时间预设：5分钟）1.播放视频，感官冲击教师利用多媒体播放一段精心剪辑的视频。画面左侧是寒风凛冽、白雪皑皑的黑龙江漠河北极村，画面右侧是阳光明媚、鲜花盛开的海南三亚海滩。背景音乐配以《我爱你，中国》的轻柔旋律。师：同学们，这段视频美吗？在同一时间，我们祖国的北方和南方呈现出了截然不同的景象。你们知道，是什么科学原因造成了这种“冰火两重天”的差异吗？生：（齐答）温度！因为气温不一样。2.播报天气，初感“零下”师：没错，正是温度。温度不仅影响着风景，更影响着我们的生活。今天，我们就来当一次“小小气象员”。（课件出示教材中的地图，标有北京、漠河、西安、台北、拉萨五个城市，并播放这五个城市的天气预报录音，录音中明确读出“北京，零下2摄氏度到5摄氏度……”）师：请同学们仔细听，在刚才的天气预报中，关于温度的表述有什么特别的地方？生1：我听到了“零下2度”，以前我们只听说过几度，没听说过零下。生2：每个城市都有两个温度，一个高，一个低，那是最高气温和最低气温。师：观察得真仔细！气温是用来描述空气冷热程度的。以北京为例，这“5℃”和“零下2℃”给你的感觉有什么不同？生3：5℃比较凉，要穿外套；零下2℃就非常冷了，手会冻僵，水会结冰。【设计意图：通过视觉和听觉的双重冲击，不仅调动了学生的多感官参与，渗透了地理学科知识，更自然地将“零下温度”这一生活概念引入课堂。从学生最熟悉的体感入手，为新知的建构搭建了情感和经验的桥梁。【重要】】（二）【探究活动一】创造符号，建模“+、”号（时间预设：10分钟）1.制造困境，激发创造师：刚才我们从广播里听到了北京的温度。现在，假如你是古代的一名记账员，没有录音设备，你需要把“北京最高气温5摄氏度，最低气温零下2摄氏度”这一信息准确地记录在一张羊皮纸上，传送到远方。注意，当时还没有发明数学上的“+”、“”号。你打算怎么记？（教师下发学习任务单，学生进行4人小组合作，尝试用自己的方式记录。教师巡视，收集典型的、有创意的作品。）2.展示交流，碰撞思维教师将收集到的有代表性的学生作品投影展示，请小作者解读设计思路。预设学生作品类型：类型A（纯文字）：零上5度，零下2度。类型B（图画示意）：画一个太阳下面写5，画一个雪花下面写2。类型C（方向箭头）：↑5，↓2或者5（向上箭头），2（向下箭头）。类型D（符号区分）：○5，●2或者5（涂红），2（涂蓝）。类型E（近似数学符号）：+5，2（这是已经提前预习过的学生）。师：大家真是小小发明家！想出了这么多奇妙的办法。现在我们来当评委，看看哪种方法既能让远方的人一眼就看懂，又最简洁？学生通过讨论，会逐步淘汰文字（太慢）、图画（太幼稚，且画雪花不一定代表冷）、颜色（传递信息不便）。最后聚焦到用“符号”区分的方法上。3.优化建模，认识正负号师：大家的想法其实和几百年前的数学家们不谋而合。他们经过不断简化，最终发明了今天我们使用的符号——（板书：+5℃、2℃）。师：（指+5℃）这个符号“+”在这里叫做“正号”，这个数读作“正五摄氏度”。在数学上，正号有时可以省略，所以+5℃就是5℃，读作“五摄氏度”。（指2℃）这个符号“”在这里叫做“负号”，这个数读作“负二摄氏度”。这里的负号能像正号一样省略吗？生：（异口同声）绝对不能！省略了就变成5℃和2℃了，就分不清哪个是零下，哪个是零上了！师：说得好极了！这个小小的负号，在数学里起着决定性质的关键作用。【核心】请同学们齐读两遍：2℃，感受一下这个带着“寒冷”气息的数。【设计意图：这是本课最精彩的环节之一。不直接告诉，而是让学生经历“再创造”的过程。从混乱到有序，从繁杂到简洁，学生在对比中深刻体会了符号化数学思想的价值，符号意识在潜移默化中落地生根。【非常重要】【高频考点】】（三）【探究活动二】探秘温度计，感悟“0”的分界（时间预设：10分钟）1.认识工具，寻找“0”的基准师：刚才我们学会了用符号记录温度。可是，古代的驿站骑兵是怎么知道今天的气温是零上还是零下的呢？这就要用到测量工具——温度计。（课件出示一个大大的、刻度清晰的温度计动态图，液柱可升降。）师：观察这个温度计，你发现了什么？生1：上面有数字，还有一个小红柱子（液柱）。生2：数字有0，0上面是1、2、3……，0下面也是1、2、3……。生3：0上面的数字越来越大，0下面的数字也越来越大，但是方向相反。师：你的发现非常有价值！这个“0”的位置特别重要，它就像一个大法官，坐在中间。在科学上，科学家规定：一个标准大气压下，冰水混合物的温度就是0摄氏度。也就是说，当液柱指着0的时候，水刚好要结冰。那么，0以上的温度叫——生：零上温度！师：0以下的温度叫——生：零下温度！师：所以，0摄氏度是一个分界点，它既不是零上，也不是零下。它是区分两种温度的“基准”。2.动手操作，标注温度师：现在，请同学们拿出自己的学习任务单，上面有一个简易的温度计。我们首先来挑战北京的温度。任务A：请在温度计上分别标出+5℃和2℃的位置。（学生独立操作，教师巡视，选取有代表性问题的作品展示。）展示正确作品：从0往上数5格是+5℃；从0往下数2格是2℃。展示错误作品（将2标在了2的位置）：引导学生辨析，强调“方向”和“基准”。师：看来，找温度一定要找准“0”这个老大哥，往上走是零上，往下走是零下。【重点强调】任务B：现在难度升级。请你在同一个温度计模型上，继续标出漠河（17℃~4℃）、西安（1℃~6℃）、台北（17℃~24℃）、拉萨（4℃~12℃）这4个城市的最高气温和最低气温。（小组内互相检查，互相纠错，教师参与讨论。）3.观察对比，发现规律师：当所有城市的温度都呈现在这个温度计上的时候，请同学们仔细观察，你发现了什么规律？可以和同桌小声交流。生1：我发现越往上的温度越高，越往下的温度越低。台北的24℃在最上面，漠河的17℃在最下面。生2：我发现所有的零上温度都在0的上面，所有的零下温度都在0的下面。生3：我发现零上温度时，数字越大，温度越高；但是零下温度好像相反，4℃比17℃高，因为4℃在17℃的上面，离0更近。师：生3的发现太了不起了！这正好触及了我们今天最难的知识点。【难点】请大家看着温度计，大声告诉我，4℃和17℃，谁更高？谁更低？生：4℃高！17℃低！师：为什么数字17比4大，温度反而更低呢？生：因为在零下，离0越远就越冷，数字看起来越大，但实际温度越低。【设计意图：借助温度计这一直观学具，将抽象的数与具体的几何位置结合起来。学生通过“标一标、看一看、比一比”的系列操作，深刻内化了“0”的基准作用，并通过几何直观成功破解了“比较两个负数大小”的认知难点，实现了从生活经验到数学概念的跨越。【核心】【难点】】（四）【分层练习】在应用中深化理解（时间预设：8分钟）师：知识学得怎么样，练练就知道。我们进入“气象站大闯关”。第一关：【基础关·必答】“火眼金睛”读温度。（课件快速闪动不同刻度的温度计图片，学生抢答。包含零上、零下以及整刻度与非整刻度，如10℃、0℃、18℃等。）设计意图：考查学生对温度计刻度的基本识读能力，确保基础读写人人过关。第二关：【应用关·核心】“最强大脑”比高低。课件出示两组PK题：第一组：比较大小（在○里填上“＞”或“＜”）。5℃○0℃；2℃○0℃；5℃○9℃第二组：将下列温度按从低到高的顺序排列。15℃，6℃，20℃，0℃，8℃学生独立完成后，重点让学生说5℃○9℃以及排序题的思考过程，强化“零下温度，数值越大温度越低”的规律。设计意图：脱离实物温度计，考查学生抽象思维能力，将直观感知内化为数学法则。【高频考点】第三关：【拓展关·素养】“走进生活”释现象。师：温度的知识不仅能帮我们看天气，还能解释生活中的科学现象。1.冰箱的秘密：妈妈告诉小明，冷藏室应该调到4℃，冷冻室应该调到18℃。请问，哪一层更冷？为什么？2.地理小博士：珠穆朗玛峰峰顶的温度常年都在（）℃？（供选：A.零上B.零下）为什么越往高处越冷，这和我们温度计上越往上越热矛盾吗？（引导学生讨论，明确：温度计的模型是人为规定的，自然界的温度变化受多种因素影响，渗透跨学科知识，但不偏离数学本质。）【设计意图：通过层层递进的练习，既巩固了双基，又培养了学生用数学眼光观察世界、用数学思维思考世界的习惯。【热点】】（五）【课堂总结与延伸】构建知识网络（时间预设：2分钟）1.回顾梳理师：同学们，40分钟即将结束，但我们对数学的探索才刚刚开始。闭上眼睛，在脑子里回放一下，今天这节课，你收获了哪些本领？认识了哪些新朋友？（学生自由发言：认识了负号、知道了0是分界线、学会了比零下温度……）师：同学们，今天我们认识的这些带负号的朋友，其实只是负数家族中的沧海一粟。负数不仅存在于温度中，还藏在海拔高度里、存折账单里、电梯楼层里……（课件快速闪现生活中的负数图片）。2.文化渗透师：别看现在我们用负号用得这么顺手，你知道吗？中国是世界上最早使用负数的国家。早在一千多年前的《九章算术》中，我国古代数学家就提出了用红色算筹表示正数、黑色算筹表示负数的方法。这比西方早了足足六七百年！让我们为古人的智慧鼓掌！（师生鼓掌）【设计意图：在课的结尾，通过回顾建构知识体系，通过拓展延伸视野，通过数学史激发民族自豪感，让核心素养的培育贯穿始终。【重要】】五、板书设计┌─────────────────────────────────────┐│核心素养导向下《温度》教学设计│├─────────────────────────────────────┤│温度：描述冷热程度的量││零上温度→+5℃读作：正五摄氏度（+可省略）热（高）││分界点→0℃（冰水混合物）基准││零下温度→2℃读作：负二摄氏度（不可省）冷（低）││││比较大小：（结合简笔画温度计草图，标注17℃、4℃、0℃、5℃的位置）││规律：正数>0>负数││负数