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2021新苏教版四年级下册科学教材分析第一单元冷和热一、单元设计意图1.本单元主题的提出人类生存在季节交替、气候变幻的自然界中。冷和热是人类最早观察和认识的自然现象之一，与冷和热有关的现象称为热现象。热作为能量的一种表现形式，与我们的生活息息相关。在远古时代，我们的祖先就学会了使用火，人类对火的认识、使用和掌握，是人类认识自然，并利用自然来改善生产生活的第一次实践，从而开创了人类的文明史；在生产力高度发达的今天，人类的生产生活仍离不开对热的利用。因此，了解、研究有关冷和热的知识，对于学生了解社会的进步和发展具有深远的意义。冷和热作为一种常见的生活现象，学生普遍对其较为关注，并有探究的欲望，如根据天气的冷热学生会增减衣服，把压瘪了的乒乓球浸入开水里烫一下，乒乓球会重新鼓起来等。人们对冷热规律的利用，如加热、制冷、散热、保暖等，学生也有一定的生活体验，容易引发学生的学习兴趣。针对学生的这一认知需求，教材结合生活中的冷热现象，充分利用实验、数据、图示等方式，帮助学生建构温度、热胀冷缩、物态变化等科学概念，以掌握热现象中蕴含的科学道理，也为小学高年级学习热传递和水在自然界的循环等知识奠定必要的基础。教材设计了一系列典型实验活动，这些活动新颖丰富，紧密联系生活实际，重在培养学生设计实验、动手操作、连续收集数据、绘制曲线图、分析解释、大胆想象等多项科学技能，以及严谨求实、一丝不苟的科学态度。此外，在小学阶段，学生要理解世界是物质的，物质是运动和变化的。2.本单元对《课程标准》的落实(1)本单元通过一系列实验、分析、讨论等活动，落实《课程标准》中年段的课程目标。科学知识：测量、描述物体的特征和材料的性能；了解不同形式的能量。科学探究：在教师引导下，能基于所学知识，制订简单的探究计划。在教师引导下，能依据证据运用分析、比较、推理、概括等方法，分析结果，得出结论。科学态度：能在好奇心的驱使下，表现出对现象和事件发生的条件、过程、原因等方面的探究兴趣。能接纳他人的观点，完善自己的探究；能分工协作，进行多人合作的探究学习；乐于为完成探究活动，分享彼此的想法，贡献自己的力量。科学、技术、社会与环境：了解并意识到人类对产品不断改进以适应自己不断增加的需求；了解人类的需求是影响科学技术发展的关键因素。(2)本单元学习内容基于《课程标准》课程内容中“物质科学领域”的中年段要求。1.1物体具有质量、体积等特征。能够使用简单的仪器测量物体的长度、质量、体积、温度等常见特征，并使用恰当的计量单位进行记录。2.1水在自然状态下有三种存在状态。知道冰、水、水蒸气在形状和体积等方面的区别。观察并描述一般情况下，当温度升高到100°C或降低到0°C时，水会沸腾或结冰。知道冰、水、水蒸气虽然状态不同，但都是同一种物质。6.3.1用温度来表示物体冷热的程度，摄氏度是温度的一种计量单位。描述测量物体或空气温度的方法；知道国际上常用摄氏度作为温度的计量单位来表示物体的冷热程度。6.3.2加热或冷却时物体的体积会发生变化；加热和冷却也可以改变某些物质的状态。知道一般物体具有“热胀冷缩”的性质。知道水结冰时体积会膨胀。描述加热或冷却时常见物质发生的状态变化，如水结冰、冰融化、水蒸发和水蒸气凝结。3.本单元在整套教材中与其他单元的关系4.本单元次级主题的构成及逻辑关系本单元由《冷热与温度》《热胀冷缩》《水受热以后》《水遇冷以后》四课组成。第一课《冷热与温度》，通过回忆生活经历和课堂操作体验，知道温度的概念及计量单位，掌握温度计的使用方法，探究热水变凉的规律。第二课《热胀冷缩》，通过实验观察液体、气体、固体在受热和遇冷时体积的变化，知道绝大多数物体具有热胀冷缩的性质。第三课《水受热以后》，通过实验观察冰—水—水蒸气的变化过程，认识融化和沸腾现象，并利用曲线图分析温度变化规律。第四课《水遇冷以后》，通过实验观察水蒸气—水—冰的变化过程，认识凝结和凝固现象，并利用曲线图分析温度变化规律，进而理解冰、水、水蒸气虽然状态不同，但都是同一种物质。本单元四课的逻辑关系如下：二、单元教学目标知道温度的概念和计量单位。通过实验探究，知道绝大多数物体具有热胀冷缩的性质。通过实验探究、数据分析，认识水的三态变化。掌握正确使用温度计和酒精灯的方法，能合作完成热对物质影响的各类实验操作。意识到事物的变化是有规律的，这种规律可以被人类认识和利用。三、单元活动框架四、课时建议序号课题课时1冷热与温度12热胀冷缩13水受热以后14水遇冷以后1总课时4五、每课分析第1课冷热与温度1.教学内容学生在生活中或多或少对冷热现象都有一定的认识，尤其是对温度的感知，是他们在日常生活中的本能，然而这种认识较多地停留在感觉层面，容易受客观条件和主观因素的影响，与物体的实际温度存在差异。为此，本课将学生从感觉上的冷热引向可测量的温度，教学生用温度计测量温度，并探究热水变凉的规律，使学生懂得测量的重要性。本课教学内容分三个部分。第一部分，感受水的冷热差别，形成温度的概念。教材首先安排了一个经典实验，将两手的食指分别放入冷水、热水中，5秒钟后，再同时放入温水中，比较手指的感觉。接着请学生就这个现象作出自己的解释，学生在小企鹅的追问下很快明白，光凭手指的感觉不能准确判断水的冷热程度，要想比较水的冷热需要使用科学仪器，并有统一的衡量标准。引导学生认识到：物体的冷热程度叫温度，用温度计可以准确地测量物体的温度。然后学习温度计的使用方法。第二部分，做热水变凉实验，发现水温下降的规律。热水变凉是生活中司空见惯的现象，然而学生可能从未想过其中的规律。这一部分重在进一步加强测量水温的技能训练，培养学生的记录能力，特别是连续观察与记录的能力，并通过指导学生绘制曲线图、分析数据，引导学生发现热水温度下降先快后慢的规律，从而激发学生去观察生活中的科学现象，探究生活中遇到的科学问题。实验结束后，还可以让学生通过讨论来解释这个现象，发现这个现象是由热水与室内空气之间的温差造成的，这是培养学生科学分析和推理能力的重要环节。在测量水温的过程中，关键是让学生掌握温度计的使用方法，即温度计的液泡应完全浸没在水中，且不能接触杯壁和杯底，读数的时候不要将温度计拿到杯外，待温度计液柱稳定后再读数。为使学生学会温度计的使用方法，可以安排学生先测量前面三杯水的温度，在操作中掌握温度计的使用方法。第三部分，观察不同种类的温度计，认识温度计的基本结构和功能。教材最后罗列了生活中常见的几种温度计，通过观察，学生能发现这些温度计虽然在外形、结构上不同，但它们都能测量温度。在此基础上，认识各种温度计的不同特点和用途，让学生理解不同的生活场景中应该选择不同的温度计进行温度测量，选择的依据与所测量的温度范围以及特殊需求有关。2.教学目标通过感知水的冷热，知道用温度表示物体的冷热程度，可以用温度计测量物体的温度。学习温度计的使用方法，能连续测量一杯热水变凉过程中的温度，并运用图表将数据记录下来。通过分析图表，发现一杯热水变凉过程中温度变化的规律。3.重点与难点重点：学会正确使用温度计。难点：在一杯热水变凉过程中连续测量温度，并发现温度变化的规律。4.教学准备教师材料：玻璃温度计、烧杯、铁架台、夹子、石棉网、三脚架。学生分组材料：实验记录单。第2课热胀冷缩1.教学内容热胀冷缩是指物体受热时膨胀，遇冷时收缩的特性。固体和液体的热胀冷缩幅度比较小，在生活中不易觉察到，因而对热胀冷缩现象很多学生并不了解，对其在生活中的应用更是知之甚少。为此，教材设计了一系列既贴近生活又富有趣味的活动，带领学生探究物体受热和遇冷时体积的变化，以揭示这一科学现象。本课教学内容分四个部分。第一部分包括两个活动。活动一，开篇借助复习旧知的方法，测量两杯水的温度，引发思考：为什么温度计放在热水中液柱会上升，放在冷水中液柱会下降？聚焦研究主题：冷和热对物体体积会产生影响。活动二，研究液体受热和遇冷时体积的变化。先由学生就“水在受热和遇冷时，体积会有什么变化”这一问题作出假设，然后根据教材提示设计出实验方案，再根据实验现象得出结论：液体受热时体积膨胀，遇冷时体积缩小。第二部分，研究气体受热和遇冷时体积的变化。学生在已有经验的基础上讨论并设计出实验方案，进而根据实验现象得出结论：气体受热时体积膨胀，遇冷时体积缩小。第三部分，研究固体受热和遇冷时体积的变化。学生根据教师提供的材料确定实验方案，由于该实验较复杂，且酒精灯是学生第一次使用，因此教师要先做演示实验，再由学生完成实验。根据实验现象得出结论：固体受热时体积膨胀，遇冷时体积缩小。第四部分，解释生活中的热胀冷缩现象，将学习和生活密切联系，巩固所学内容。2.教学目标通过学习与实践，掌握酒精灯的使用方法。通过实验与分析，知道绝大多数物体具有热胀冷缩的性质。能够运用物体热胀冷缩的性质解释生活中的一些现象。3.重点与难点重点：认识到液体、气体、固体都具有热胀冷缩的性质。难点：设计实验验证液体、气体、固体具有热胀冷缩的性质。4.教学准备教师材料：水槽、烧瓶、胶塞、细玻璃管、高锰酸钾水溶液、气球、温度计、铜球实验装置、酒精灯、火柴。学生分组材料：实验记录单。第3课水受热以后1.教学内容冰、水、水蒸气是同一种物质的不同状态，即固态、液态、气态，影响其状态变化的条件主要有温度和压强。学生对于生活中的冰、水和水蒸气非常熟悉，也知道它们在一定条件下可以相互转化，但对于转化的具体条件和特点并不十分清楚。本课着重从受热这一条件下，揭示冰—水—水蒸气转化过程的特点。本课教学内容分四个部分。第一部分，交流冰、水和水蒸气之间有哪些相同和不同的地方。运用多种感官，将冰、水和水蒸气进行比较，发现三者的相同点与不同点，同时发现三者之间的联系，从而猜想冰、水和水蒸气是同一种物质的不同状态。第二部分，做冰融化的实验，观察并描述冰融化成水的过程，知道冰受热以后从固态变成液态，建立融化的概念。通过分析温度变化曲线图，认识冰融化过程中温度变化的规律。第三部分，继续给水加热，研究水沸腾前后温度和体积的变化。在观察和描述的过程中发现：当温度升高到100°C时，水会沸腾，同时产生大量的气泡，水会变少。