新苏教版科学六年级上册第4课《自热的暖宝宝》教学设计

PAGE1教学设计丨六年级上册第一单元《物质的变化》4.自热的“暖宝宝”【教材分析】《自热的“暖宝宝”》是义务教育小学科学苏教版教材六年级上册第一单元《物质的变化》的第4课。本单元四课整体上属于“总分”关系：《蜡烛的变化》概述物质变化的特征和种类，属于单元的总述；《燃烧与空气》《铁钉生锈》《自热的“暖宝宝”》三课都属于产生新物质的变化，而且都是与氧气有关的氧化反应，彼此之间属于并列关系。其中本课讲述物质的变化常常伴随着能量的吸收或释放，并研究影响“暖宝宝”发热的因素，引导学生将“物质变化”与“能量变化”建立关联，是单元从“认识变化”走向“理解变化与能量关系”的关键一课。本课由四个模块组成：模块1“物质变化中的能量变化”、模块2“暖宝宝的发热原理”、模块3“自热产品的发热方式差异”、模块4“吸热变化与放热变化”。四个模块形成了一个逐级上升、不断扩展的认知框架：观察具体结构→探究个案原理→比较迁移至同类技术→归纳升华至普遍规律，确保学生对“物质变化与能量”这一核心概念形成深度理解。教材以“暖宝宝”这一贴近生活的自热产品为载体，编排了观察拆解、对比实验、类比推理、阅读分析等多种活动：通过拆解观察认识“暖宝宝”的内部结构与各层功能；通过六组对比实验验证铁粉、活性炭、盐、水、蛭石粉等物料在发热过程中的作用，明确铁粉与氧气发生缓慢氧化反应放热是发热的核心；通过比较自热锅与“暖宝宝”的发热方式，认识同一科学原理可以通过不同的物质反应实现；最终通过判断常见变化的吸热与放热，将具体知识提升到“物质变化伴随能量变化”的核心科学观念。本课内容的落实契合《义务教育科学课程标准（2022年版）》中“能设计方案，探究身边物体的变化”“能寻找证据解释和判断物体发生变化时，其构成物质是否改变”等要求，有助于学生形成“物质与能量”“稳定与变化”等跨学科概念，感悟科学技术在生活中的应用价值。【学情分析】学生在本单元前三课已经学习了物质变化的两种类型（《蜡烛的变化》）、燃烧与空气的关系（《燃烧与空气》）以及铁钉生锈的条件（《铁钉生锈》），初步建立起“是否产生新物质”的判断标准，知道蜡烛燃烧、铁钉生锈都是产生新物质的变化，为理解“暖宝宝”发热是化学变化放热奠定了概念基础。同时，学生在四年级及本单元学习中已具备观察、比较、控制变量实验等基本科学探究能力。在生活经验方面，“暖宝宝”、自热火锅等自热产品学生普遍见过甚至用过，对其“不用电、不用火却能发热”充满好奇，这为本课学习提供了真实的兴趣起点。但学生对“暖宝宝”发热仍存在迷思：一是容易认为发热一定要有火源或像燃烧那样剧烈，难以理解缓慢的氧化反应也能放出热量；二是对“吸热”“放热”概念比较模糊，容易混淆“摸起来烫”与“本身释放热”的关系；三是面对多组对比实验数据，如何系统比较、归纳各物料的作用仍需教师搭建支架、逐步引导。【教学目标】科学观念：知道物质变化伴随能量变化，能说出“暖宝宝”发热原理及各物料的作用，会辨别“暖宝宝”与自热锅发热的异同，判断常见变化中能量变化类型。科学思维：能基于实验数据分析各物料的作用，运用比较、推理等思维方法探究“暖宝宝”发热原理；依据“暖宝宝”发热原理解析自热锅加热机制。探究实践：能设计对比实验探究“暖宝宝”发热原理，并规范进行实验操作、数据记录与结果分析。态度责任：能保持对生活中物质变化现象的探究兴趣，在实验中养成严谨求实的科学态度与合作习惯，感悟科学技术的应用价值。【重点与难点】重点：探究“暖宝宝”发热原理，明确各物料作用；判断常见物质变化的能量变化类型。难点：设计对比实验探究各物料的作用，依据“暖宝宝”原理推测自热锅加热原理。【教学准备】教师演示材料：“暖宝宝”结构示意图及实物、多孔内膜层等局部放大示意图、自热锅加热过程图片、常见变化的图片、多媒体课件等。学生分组材料：100毫升塑料瓶、5毫升小勺、活性炭、盐、水、蛭石粉、铁粉、温度计、实验记录表（每4人一组，设6个实验瓶：1号全料，2—6号分别不加铁粉、不加活性炭、不加盐、不加水、不加蛭石粉）。【教学用时】1课时。【教学过程】模块一：物质变化中的能量变化1.朗读导语，感知观点（1）出示教材开篇导语：“在产生新物质的变化中总是伴随着能量的变化，要么释放能量，如木柴的燃烧，要么吸收能量，如植物的光合作用。”请同学们朗读，想一想：这句话告诉了我们什么？（2）学生交流，明确：产生新物质的变化总是伴随着能量的变化；能量的变化有两种情况——释放能量和吸收能量。2.举例辨析，深化认识（1）提问：结合生活经验说一说，木柴燃烧时是怎样释放能量的？（发光发热）（2）追问：植物进行光合作用时吸收了能量，这些能量到哪里去了？（储存在植物体内，变成营养物质）（3）联系旧知：我们学过的蜡烛燃烧、铁钉生锈都是产生新物质的变化，它们伴随能量变化吗？（蜡烛燃烧发光发热，释放能量；铁钉生锈是缓慢的氧化反应，也在慢慢释放能量）（4）小结：无论是释放能量还是吸收能量，产生新物质的变化总是伴随着能量的变化。3.聚焦“暖宝宝”，提出问题（1）谈话过渡：“暖宝宝”没有通电，也没有燃烧，却能自己发热，它的能量又是从哪里来的呢？（2）学生提出猜想，聚焦核心问题：今天，我们就像科学家一样，拆开“暖宝宝”看一看，探究它发热的秘密。（板书课题：4.自热的“暖宝宝”）设计意图：以教材开篇导语为切入点，通过“木柴燃烧释放能量、植物光合作用吸收能量”两个典型实例，帮助学生初步建立“物质变化伴随能量变化”的科学观念，为探究“暖宝宝”发热原理提供上位概念支撑，激发学生的探究兴趣。模块二：“暖宝宝”的发热原理1.认识“暖宝宝”的内部结构（1）出示结构图：“暖宝宝”内部有这么多层，你猜一猜，哪一层能释放出热量？（2）学生猜想，明确黑色的一层是核心层——物料层，里面有不同成分的材料（铁粉、活性炭、盐、水、蛭石粉等）。（3）出示实物：老师现在拿着的“暖宝宝”发热了吗？我们怎么使用它才会开始发热？（撕开包装，接触空气即开始发热）这说明“暖宝宝”要释放热量还需要空气的参与。与空气接触后能释放热量的是哪一层？（物料层）（4）追问：空气是怎么进入物料层的呢？“暖宝宝”里面这么多层，每层都有什么作用呢？（5）逐层分析各层作用：①物料层：释放能量，是发热的核心层。②多孔内膜层：细密的微孔能精准控制空气进入速度，既保证发热所需的氧气量，又避免氧气过多导致发热过快、温度过高，是“控制氧气的阀门”。（可类比“水龙头”，孔隙大小决定空气进入的快慢）③无纺布层：外层保护层，质地轻薄透气，让空气顺利进入，避免杂质进入内部，同时保护多孔内膜层。④明胶层：固定层，通过黏性将物料层物质牢牢固定，防止堆积或移位，确保整体发热均匀。（可类比“双面胶”）⑤贴膜层：保护明胶面。2.探究发热秘密（1）实验设计：①教师讲解实验步骤：在塑料瓶内加入活性炭4匙、盐1匙、水1匙、蛭石粉1匙、铁粉1匙（铁粉最后加入），盖好瓶盖，插入温度计，摇匀物料，记录初始温度。②参照上述步骤，分别设置不加铁粉、不加活性炭、不加盐、不加水、不加蛭石粉的五组对比实验，记录初始温度。③每2分钟记录一次温度，持续记录8分钟。（2）明确分工：负责3号实验瓶的同学请举手，你的瓶子不加什么物料？这个对比实验是大家合作完成的，一定要记住自己的任务。播放操作视频，明确操作要点。（3）学生分组实验，教师巡视指导，提醒实验操作规范（铁粉最后放入、装完物料快速盖盖摇匀、温度计液泡浸入物料中），并要求准确记录温度数据。（4）实验数据分析：引导学生对比不同组温度变化，分析各物质作用：①铁粉：有铁粉的组温度明显升高，无铁粉的组温度变化小，说明铁粉是反应的主要物质，与氧气发生氧化反应放热。②活性炭：有活性炭的组反应速率和放热量更优，因其具有吸附性，可加快反应。③盐：盐溶解形成电解质溶液，加快铁粉氧化反应速率，促进放热。④水：是反应的必要条件，参与铁粉氧化等反应。⑤蛭石粉：有保温作用，能让热量缓慢释放，延长发热时间。（5）总结“暖宝宝”发热原理：物料层中铁粉在水、盐、活性炭作用下，与空气中的氧气发生化学反应（缓慢氧化）放热；蛭石粉起保温作用，让热量持续释放。设计意图：通过观察、拆解与分析“暖宝宝”的实物结构，引导学生获取事实依据，初步建立“结构决定功能”的思维框架；通过对比实验明确铁粉氧化是发热的核心反应，活性炭、盐、水等成分起调控反应速度的作用，将“生成新物质的变化”与“反应条件”等抽象概念具体化。模块三：自热产品的发热方式差异1.推测自热锅的加热原理（1）展示自热锅加热食物的过程图片，提问：根据“暖宝宝”的发热原理，大家推测自热锅是怎样加热食物的呢？（2）学生分组讨论，结合“暖宝宝”化学变化放热的原理，推测自热锅发热包中含有能与水等物质发生化学反应放热的物质，热量传递给上层食物实现加热。（3）教师补充讲解：自热锅发热包通常含生石灰等物质，生石灰与水反应释放大量热，利用这些热量加热食物。（强调：禁止用热水浸泡发热包，防止蒸汽烫伤；发热包遇水瞬间高温，禁止课堂实操）2.比较“暖宝宝”与自热锅（1）引导比较：从主要成分、发生的变化、能量变化形式等维度，比较“暖宝宝”与自热锅。（2）归纳：不同的物质变化可以导致相似的能量变化（发热），生活中正是利用这一科学原理，设计出丰富多样的自热产品。设计意图：通过引入“自热锅”（生石灰与水反应放热）这一对比鲜明的实例，引导学生认识同一科学原理可以通过完全不同的物质反应来实现，建立“一理多法”的技术应用视野，深化对科学原理普适性与技术实现多样性的理解。模块四：吸热变化与放热变化1.判断常见变化的吸放热情况（1）出示煎鸡蛋、放烟花（天然气燃烧）、生石灰加冷水、烧陶罐等图片，提问：这些变化中，哪些吸收热量，哪些释放热量？（2）学生回忆经验和知识进行判断：①煎鸡蛋：需要吸收热量。②放烟花（天然气燃烧）：释放热量。③生石灰加冷水：释放热量。④烧陶罐：烧制过程需要吸收热量。（3）教师结合“自阅读”部分，讲解蜡烛燃烧时吸热和放热的情况，帮助学生理解一个变化过程中可能同时包含吸热变化和放热变化（如蜡烛燃烧放热、石蜡熔化吸热）。2.课堂小结引导学生回顾本课所学：物质变化常伴随能量变化，可能释放能量，也可能吸收能量；“暖宝宝”发热是铁粉与氧气发生缓慢氧化反应放热；自热锅发热是生石灰与水反应放热。人们正是利用物质变化中的吸热与放热现象，设计出各种便利生活的产品。3.布