2025秋湘科版（2024）小學科學三年級上冊《固體的熱脹冷縮》教學設計學情分析已有知識與經驗基礎學生在本單元前一課《知冷知熱》中，已掌握“溫度表示物體冷熱程度”“溫度計的使用方法”，對“熱現(xiàn)象”有初步生活認知（如夏天開水瓶塞易彈出、冬天塑料瓶蓋難擰開、電線夏天下垂冬天緊繃）。同時，學生具備基礎的小組合作能力與實驗觀察能力，能通過“看、聽、摸”記錄簡單實驗現(xiàn)象，為探究“固體熱脹冷縮”奠定了知識與技能基礎。認知難點與潛在障礙三年級學生以具象思維為主，抽象思維初步萌芽，而“固體熱脹冷縮”存在兩大認知難點：一是現(xiàn)象不直觀——固體受熱/遇冷時體積變化微小（如金屬、玻璃），肉眼難以直接觀察，易讓學生誤以為“固體體積不會變”；二是因果關聯(lián)難建立——學生能觀察到“加熱后金屬球過不了環(huán)”，但難以主動關聯(lián)“體積變大”與“受熱”的因果關系，易將現(xiàn)象歸因于“金屬球變形”“環(huán)變小”等錯誤認知。此外，學生對生活中“固體熱脹冷縮的應用”（如鐵軌縫隙、橋梁伸縮縫）雖有見過，但未意識到其與“體積變化”的聯(lián)系，需教師引導梳理。學習需求與興趣點學生對“動手實驗”“生活現(xiàn)象探秘”興趣濃厚，尤其喜歡“現(xiàn)象反差大”的實驗（如“能過環(huán)的金屬球加熱后突然過不去”）。教學中需借助“直觀實驗+生活案例”，將抽象的“體積變化”轉化為可觀察的“現(xiàn)象差異”，同時通過“預測—驗證—反思”的探究流程，滿足學生“主動發(fā)現(xiàn)”的學習需求，避免被動接受抽象概念。核心素養(yǎng)教學目標（一）科學觀念知道固體具有“受熱時體積膨脹，遇冷時體積收縮”的性質（即熱脹冷縮），能列舉2-3個生活中固體熱脹冷縮的實例（如瓶蓋用熱水燙后易擰開、鐵軌間留縫隙）。能結合實驗現(xiàn)象（如金屬球加熱后過不了環(huán)、銅絲加熱后伸長），說明“固體體積變化與溫度變化的關系”——溫度升高，固體體積變大；溫度降低，固體體積變小。（二）科學思維1.能通過對比“固體受熱前/后”的實驗現(xiàn)象（如金屬球常溫過環(huán)vs加熱后不過環(huán)），用“因為…所以…”的句式分析因果關系（如“因為金屬球受熱，體積變大，所以原本能通過的環(huán)現(xiàn)在通不過了”），初步建立“現(xiàn)象—原因”的邏輯關聯(lián)。2.能區(qū)分“固體熱脹冷縮”與“液體熱脹冷縮”的相同點（均隨溫度變化體積改變）與不同點（固體體積變化更微小，需借助特定實驗觀察），培養(yǎng)對比分析能力。（三）探究實踐能參與“金屬球過環(huán)”“銅絲熱脹冷縮”實驗，正確觀察并記錄實驗現(xiàn)象（如“加熱前：金屬球能穿過鐵環(huán)；加熱后：金屬球卡在鐵環(huán)上；冷卻后：金屬球又能穿過鐵環(huán)”），會用簡單的文字或圖畫描述實驗結果。能在4人小組中分工協(xié)作（如1人負責加熱金屬球、1人負責觀察記錄、1人負責冷卻金屬球、1人負責分享結果），遵守實驗安全規(guī)則（如不觸碰加熱后的金屬器材、用酒精燈外焰加熱），有序完成探究任務。（四）態(tài)度責任對“固體熱脹冷縮”的實驗現(xiàn)象與生活應用產生探究興趣，敢于提出疑問（如“為什么玻璃加熱后容易裂？是不是所有固體都熱脹冷縮？”）。意識到科學實驗需“實事求是”，能如實記錄實驗現(xiàn)象（不因“沒看到變化”而編造結果），愿意傾聽同伴的不同觀察結論并共同分析原因（如“為什么你們組的銅絲加熱后沒明顯伸長？是不是加熱時間不夠？”），培養(yǎng)嚴謹?shù)目茖W態(tài)度。教學重難點教學重點1.通過“金屬球過環(huán)”“銅絲熱脹冷縮”實驗，直觀感知并驗證“固體受熱體積膨脹、遇冷體積收縮”的熱脹冷縮性質。2.能結合實驗現(xiàn)象，用自己的話描述“固體熱脹冷縮”的特點，列舉1-2個生活中體現(xiàn)固體熱脹冷縮的實例。教學難點1.理解“固體熱脹冷縮時體積變化微小，需通過‘能否過環(huán)’‘銅絲伸長’等間接現(xiàn)象感知”，突破“肉眼看不到體積變化=體積不變”的認知誤區(qū)。2.解釋生活中固體熱脹冷縮的應用原理（如鐵軌間留縫隙是為了防止受熱膨脹后擠壓變形、橋梁伸縮縫是為了適應溫度變化導致的體積伸縮），建立“科學原理—生活應用”的關聯(lián)。教學過程（一）導入新課：生活情境激趣，提出問題教材內容銜接教材P17開篇呈現(xiàn)兩個生活場景：①夏天戶外的電線下垂，冬天的電線緊繃；②媽媽擰不開玻璃瓶蓋時，用熱水燙一下瓶蓋就容易擰開了。教師以此為依托，通過“實物演示+問題鏈”，將靜態(tài)場景轉化為動態(tài)探究起點，自然引出核心問題。師生互動情境演示與體驗：師：“同學們，老師帶來了兩個生活中常見的現(xiàn)象，想和大家一起看看。第一個現(xiàn)象：這是一根模擬戶外電線的細鐵絲（兩端固定在支架上，常溫下鐵絲呈輕微下垂狀），現(xiàn)在老師用吹風機的熱風對著鐵絲吹（持續(xù)1分鐘），大家仔細觀察鐵絲的變化；之后再用冰袋貼近鐵絲（持續(xù)1分鐘），再看看有什么不同。”學生觀察后分享：“吹熱風時，鐵絲下垂得更厲害；貼冰袋時，鐵絲變直了，不那么下垂了！”師：“第二個現(xiàn)象：老師這里有一個擰得很緊的玻璃瓶蓋（提前將瓶蓋擰緊，確保常溫下難打開），誰來試試能不能擰開？（請2-3名學生嘗試，均未擰開）現(xiàn)在老師把瓶蓋部分浸入熱水中（提前準備40℃左右的溫水，避免燙傷），浸泡10秒后，再請同學試試?！睂W生再次嘗試，輕松擰開瓶蓋，驚訝道：“真的能擰開了！熱水太神奇了！”問題鏈引導，引出課題：師：“大家觀察到的現(xiàn)象很有趣！為什么鐵絲吹熱風會下垂更厲害，貼冰袋會變直？為什么熱水燙過的瓶蓋更容易擰開？難道固體（鐵絲、瓶蓋）受熱或遇冷后，有什么我們看不到的變化嗎？”生1：“可能鐵絲受熱后變長了，所以下垂更厲害！”生2：“瓶蓋受熱后變大了，所以能擰開！”師：“大家的猜測很有道理！那固體受熱后真的會‘變長’‘變大’，遇冷后會‘變短’‘變小’嗎？今天我們就通過實驗，探究《固體的熱脹冷縮》（板書課題：固體的熱脹冷縮）?！痹O計意圖從教材開篇的生活場景切入，通過“鐵絲受熱下垂”“瓶蓋熱水易擰開”的動態(tài)演示，讓學生直觀感受“固體隨溫度變化的異?，F(xiàn)象”，制造“為什么會這樣”的認知沖突。既貼合學生生活經驗，又自然引出“固體體積是否隨溫度變化”的核心問題，激發(fā)探究興趣，為后續(xù)實驗驗證奠定動機基礎。（二）探究新知：實驗驗證，構建概念第一環(huán)節(jié)：實驗一——金屬球過環(huán)教材內容呈現(xiàn)教材P18設計“金屬球過環(huán)”實驗：①常溫下，金屬球能輕松穿過配套的鐵環(huán)；②用酒精燈加熱金屬球2-3分鐘后，金屬球無法穿過鐵環(huán)；③將加熱后的金屬球放入冷水中冷卻，金屬球又能穿過鐵環(huán)。教材通過“能過—不能過—能過”的現(xiàn)象對比，引導學生得出“金屬球受熱體積變大、遇冷體積變小”的結論。師生互動實驗預測與安全提示：師：“接下來我們用教材上的‘金屬球過環(huán)’實驗驗證猜測（展示實驗器材：金屬球、鐵環(huán)、酒精燈、火柴、冷水杯、石棉網）。大家先預測：常溫下金屬球能穿過鐵環(huán)嗎？加熱后呢？冷卻后又會怎樣？”學生預測：“常溫能過！加熱后可能過不了！冷卻后又能過！”師：“實驗前要注意安全：①酒精燈用火柴點燃，不能用燃著的酒精燈引燃；②加熱時金屬球會很燙，絕對不能用手碰；③加熱后將金屬球放入冷水杯時要輕放，避免水花濺出?！狈植綄嶒炁c觀察記錄：步驟1：常溫測試。教師將常溫金屬球對準鐵環(huán)，輕輕放下，金屬球順利穿過。師：“常溫下金屬球能穿過鐵環(huán)，說明此時金屬球的體積和鐵環(huán)的空隙相比，誰更??？”生（齊答）：“金屬球體積更??！”（學生在《實驗記錄表》中填寫“常溫：能穿過”）步驟2：加熱測試。教師用酒精燈外焰加熱金屬球（持續(xù)2分鐘，期間引導學生觀察金屬球是否有“明顯變大”的視覺變化），加熱后將金屬球對準鐵環(huán)，輕輕放下——金屬球卡在鐵環(huán)上，無法穿過。師：“加熱后的金屬球為什么過不了鐵環(huán)？是鐵環(huán)變小了，還是金屬球有變化？”生1：“鐵環(huán)沒動，肯定是金屬球變大了！”生2：“我沒看到金屬球變大，但它就是過不了，說明體積真的變大了！”（學生填寫“加熱后：不能穿過”）步驟3：冷卻測試。教師將加熱后的金屬球放入冷水杯（發(fā)出“滋滋”聲），冷卻1分鐘后取出（用鑷子夾取，避免燙手），再次對準鐵環(huán)——金屬球又能順利穿過。師：“冷卻后的金屬球為什么又能過環(huán)了？”生（齊答）：“金屬球遇冷，體積變小了！”（學生填寫“冷卻后：能穿過”）歸納實驗結論：師：“通過‘金屬球過環(huán)’實驗，我們發(fā)現(xiàn)：金屬球（固體）受熱時，體積會變大，我們把這種現(xiàn)象叫‘膨脹’；遇冷時，體積會變小，叫‘收縮’。這就是固體的‘熱脹冷縮’性質（板書：固體→受熱膨脹→遇冷收縮）?！睅煟骸按蠹覄偛艣]看到金屬球‘明顯變大’，為什么還說它體積變了？”生：“因為它過不了環(huán)了，說明體積變大了，只是變化太小，眼睛看不到！”設計意圖“金屬球過環(huán)”是教材核心實驗，現(xiàn)象反差明顯（能過→不能過→能過），可有效突破“固體體積變化微小難觀察”的難點。通過“預測—分步實驗—記錄—分析”的流程，讓學生在“看得見的現(xiàn)象”中推理“看不見的體積變化”，主動構建“熱脹冷縮”概念，避免教師直接灌輸。同時，實驗中的安全提示與操作規(guī)范，能培養(yǎng)學生的安全意識與嚴謹態(tài)度。第二環(huán)節(jié)：實驗二——銅絲熱脹冷縮教材內容呈現(xiàn)教材P18“拓展與思考”部分提出：“用銅絲、支架、砝碼設計實驗，看看銅絲受熱后會不會變長”。教師據(jù)此設計具體實驗：將銅絲一端固定在支架上，另一端懸掛砝碼（使銅絲處于緊繃狀態(tài)），用酒精燈加熱銅絲中部，觀察砝碼是否下降（銅絲伸長）；冷卻后觀察砝碼是否上升（銅絲縮短），進一步驗證固體熱脹冷縮。師生互動實驗設計與分工：師：“剛才用金屬球驗證了固體熱脹冷縮，那其他固體（如銅絲）也有這個性質嗎？我們用教材提示的‘銅絲實驗’再試試。大家看實驗裝置（展示：鐵支架、細銅絲、小砝碼、酒精燈、直尺）：銅絲一端綁在支架上，另一端掛砝碼，加熱銅絲后，若銅絲變長，砝碼會怎樣？”生：“砝碼會下降！”師：“現(xiàn)在小組分工：①操作員：負責固定銅絲、掛砝碼、加熱；②觀察員：盯著砝碼和銅絲，看是否有變化；③記錄員：填寫‘加熱時砝碼是否下降’‘冷卻后是否上升’；④安全員：提醒大家遠離酒精燈，不碰銅絲?！毙〗M實驗與現(xiàn)象分享：學生分組實驗：加熱前，銅絲緊繃，砝碼處于某一高度（用直尺標記位置）；加熱1-2分鐘后，觀察員喊道：“砝碼下降了！比原來低了1厘米左右！”；停止加熱，用冷水澆銅絲，觀察員又說：“砝碼上升了，回到原來的位置了！”各小組分享結果：“我們組的砝碼加熱后下降了，冷卻后上升了！”“我們組也是，說明銅絲受熱變長，遇冷變短！”結論強化與對比：師：“金屬球和銅絲都是固體，它們的實驗結果一樣嗎？這說明什么？”生1：“一樣！都受熱膨脹、遇冷收縮！”生2：“說明大部分固體都有熱脹冷縮的性質！”師：“沒錯！金屬、塑料、玻璃等常見固體，大多都有熱脹冷縮的性質，只是體積變化大小不同（如金屬變化比塑料明顯）?！痹O計意圖通過“銅絲實驗”，讓學生從“教師演示”過渡到“小組動手操作”，進一步強化“固體熱脹冷縮”的普遍性認知。實驗中“砝碼下降”的現(xiàn)象直觀體現(xiàn)“銅絲變長”，與“金屬球過環(huán)”形成互補，既培養(yǎng)學生的探究實踐能力與分工協(xié)作能力，又為后續(xù)歸納“固體普遍具有熱脹冷縮性質”提供更多證據(jù)。第三環(huán)節(jié)：概念梳理——明確固體熱脹冷縮定義教材內容呈現(xiàn)教材P19明確給出“固體熱脹冷縮”的定義：“像金屬球、銅絲這樣，固體受熱時體積膨脹，遇冷時體積收縮，這種性質叫做固體的熱脹冷縮”，并配有“加熱膨脹、遇冷收縮”的示意圖。師生互動（1）概念解讀與關鍵詞提?。簬煟骸罢埓蠹曳_教材P19，齊讀固體熱脹冷縮的定義?！保▽W生齊讀）師：“定義里有兩個關鍵詞，誰能找出來？”生：“受熱膨脹、遇冷收縮！”師：“‘膨脹’是什么意思？‘收縮’呢？”生：“膨脹就是體積變大，收縮就是體積變??！”師：“非常準確！固體熱脹冷縮的本質，就是‘溫度變化導致體積變化’——溫度升高，體積變大（膨脹）；溫度降低，體積變?。ㄊ湛s）?！保?）舉例鞏固概念：師：“除了金屬球、銅絲，大家還能想到哪些固體有熱脹冷縮的性質？”生1：“我們冬天用的塑料尺子，夏天放在太陽下曬，會不會變長？”生2：“家里的鐵鍋，加熱后會不會變大？”師：“這些都有可能！比如塑料尺子受熱后，體積會輕微變大，只是我們不容易察覺；鐵鍋加熱后，鍋口會輕微變大，所以鍋蓋有時候加熱后更容易蓋上。”設計意圖結合教材定義，通過“齊讀—關鍵詞提取—舉例”的環(huán)節(jié)，幫助學生精準理解“固體熱脹冷縮”的核心內涵，將實驗中獲得的感性認知轉化為理性概念。同時，引導學生聯(lián)系生活中的其他固體，拓寬概念的應用范圍，為后續(xù)“生活應用分析”做好鋪墊。（三）拓展應用：分析生活案例，深化理解教材內容呈現(xiàn)教材P19-P20展示了3個固體熱脹冷縮的生活應用案例：①鐵軌之間留有縫隙；②橋梁兩端裝有“伸縮縫”；③玻璃瓶蓋用熱水燙后易擰開。教材通過“問題引導”（如“鐵軌為什么要留縫隙？”），讓學生用“熱脹冷縮”原理解釋現(xiàn)象。師生互動案例1：鐵軌縫隙師：“大家看教材P19的鐵軌圖片，鐵軌之間不是緊緊貼在一起的，而是留有小小的縫隙。為什么要留縫隙？如果不留縫隙，夏天會發(fā)生什么？”學生討論后發(fā)言：“夏天溫度高，鐵軌會受熱膨脹，體積變大；如果不留縫隙，鐵軌會擠在一起，導致變形、翹起來！”師：“沒錯！鐵軌是鋼鐵做的，夏天受熱膨脹會變長，縫隙能給鐵軌‘伸長的空間’，防止變形；冬天鐵軌遇冷收縮變短，縫隙會變大，但不影響火車行駛?！卑咐?：橋梁伸縮縫師：“再看教材P20的橋梁圖片，橋梁兩端有‘伸縮縫’（展示伸縮縫實物模型：兩塊木板之間留縫隙，中間夾橡膠條）。伸縮縫的作用和鐵軌縫隙一樣嗎？”生：“一樣！防止橋梁受熱膨脹擠壓變形！”師：“是的！橋梁體積更大，熱脹冷縮時體積變化更明顯，伸縮縫能讓橋梁自由‘伸縮’，保護橋梁結構?！卑咐?：玻璃瓶蓋師：“我們導入時用熱水燙瓶蓋就容易擰開，現(xiàn)在能用‘熱脹冷縮’原理解釋嗎？”生：“瓶蓋是金屬的，受熱后體積膨脹，和玻璃瓶口之間的空隙變大，所以就容易擰開了！”師：“太準確了！這就是利用了金屬瓶蓋的熱脹冷縮性質，解決生活中的‘擰不開瓶蓋’問題?！毙〗M討論：找更多生活實例師：“除了教材里的案例，生活中還有哪些地方用到了固體熱脹冷縮的性質？小組討論，每組至少找1個，和大家分享?！毙〗M分享：組1：“夏天汽車輪胎的氣不能打得太滿，因為輪胎是橡膠做的，受熱膨脹會爆胎！”組2：“家里的木門，夏天受潮又受熱，會變得很緊，關不上；冬天干燥又遇冷，會變松，有縫隙！”組3：“溫度計里的液體是熱脹冷縮，但溫度計的玻璃外殼也是固體，受熱后會不會影響讀數(shù)？”（教師補充：玻璃熱脹冷縮變化很小，對液體讀數(shù)影響可忽略，進一步說明“不同固體熱脹冷縮程度不同”）設計意圖通過分析教材中的3個核心案例，讓學生將“固體熱脹冷縮”原理與生活應用直接關聯(lián)，突破“解釋生活應用”的教學難點。小組討論“找更多實例”的環(huán)節(jié)，既拓展了知識的應用場景，又培養(yǎng)學生“用科學眼光觀察生活”的能力，讓學生感受到“科學源于生活、用于生活”，強化核心素養(yǎng)中的“態(tài)度責任”。（四）課堂小結：梳理知識，提升素養(yǎng)師生互動（1）知識梳理——“固體熱脹冷縮思維導圖”師：“今天我們學習了《固體的熱脹冷縮》，大家一起用思維導圖回顧一下（教師出示框架：中心‘固體熱脹冷縮’，分支‘性質’‘實驗證據(jù)’‘生活應用’）：”師生共同填充：性質：受熱體積膨脹（溫度升高）、遇冷體積收縮（溫度降低）；實驗證據(jù)：金屬球過環(huán)（能→不能→能）、銅絲實驗（加熱砝碼下降→冷卻上升）；生活應用：鐵軌縫隙、橋梁伸縮縫、瓶蓋燙后易擰開、輪胎氣不打滿。教師結合思維導圖，板書核心知識點：固體的熱脹冷縮1.性質：受熱膨脹（體積變大）、遇冷收縮（體積變?。?.實驗：金屬球過環(huán)、銅絲加熱伸長3.應用：給固體“留空間”，防止變形（如鐵軌縫隙）（2）素養(yǎng)提升——“我的探究收獲”師：“今天的探究中，大家不僅發(fā)現(xiàn)了固體的熱脹冷縮性質，還能用它解釋生活現(xiàn)象。誰愿意分享一下自己的收獲？比如學會了什么實驗方法，發(fā)現(xiàn)了什么科學道理？”生1：“我學會了用‘金屬球過環(huán)’實驗觀察固體熱脹冷縮，知道了看不見體積變化也能通過現(xiàn)象判斷！”生2：“我發(fā)現(xiàn)生活中的鐵軌縫隙不是沒鋪好，而是利用了熱脹冷縮，科學太有用了！”生3：“我知道了實驗時要如實記錄，比如我們組的銅絲加熱后砝碼只下降了0.5厘米，也要記下來！”師：“大家的收獲都很實在！科學探究就是這樣，從生活疑問出發(fā)，用實驗驗證，再回到生活解決問題。希望大家以后遇到不懂的生活現(xiàn)象，都能像今天這樣，主動用科學知識去分析！”設計意圖“思維導圖梳理”幫助學生