一、教學(xué)背景與目標(biāo)定位演講人目錄01.教學(xué)背景與目標(biāo)定位02.實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備：從材料選擇到安全預(yù)案03.實(shí)驗(yàn)過程：從操作觀察到現(xiàn)象記錄04.原理分析：從現(xiàn)象到本質(zhì)的思維躍升05.拓展延伸：從課堂到生活的探究延續(xù)06.總結(jié)與升華：從實(shí)驗(yàn)到科學(xué)思維的成長2025小學(xué)四年級科學(xué)下冊熱氣球上升原理模擬實(shí)驗(yàn)課件作為一名從事小學(xué)科學(xué)教育十余年的教師，我始終相信：最好的科學(xué)課，是讓孩子在動手操作中觸摸原理，在觀察思考中建構(gòu)認(rèn)知。今天要分享的“熱氣球上升原理模擬實(shí)驗(yàn)”，正是基于四年級學(xué)生的認(rèn)知特點(diǎn)（具體運(yùn)算階段向形式運(yùn)算階段過渡），將抽象的“熱空氣密度變化”轉(zhuǎn)化為可感知的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，幫助學(xué)生從“看到現(xiàn)象”到“理解本質(zhì)”，完成科學(xué)思維的進(jìn)階。01教學(xué)背景與目標(biāo)定位1教材關(guān)聯(lián)與學(xué)情分析本實(shí)驗(yàn)對應(yīng)2025版小學(xué)科學(xué)四年級下冊“熱與我們的生活”單元，是“熱空氣與冷空氣”課時(shí)的核心探究活動。四年級學(xué)生已通過前兩課“溫度與溫度計(jì)”“熱在固體中的傳遞”的學(xué)習(xí)，對“熱”有了初步的感性認(rèn)識，但對“熱如何影響氣體運(yùn)動”仍停留在生活經(jīng)驗(yàn)（如看到炊煙上升、蒸包子時(shí)熱氣往上冒），缺乏系統(tǒng)的科學(xué)解釋。從認(rèn)知特點(diǎn)看，學(xué)生能觀察到“熱氣球上升”這一現(xiàn)象，卻難以自主關(guān)聯(lián)“溫度-體積-密度”的因果關(guān)系；從操作能力看，他們已具備簡單實(shí)驗(yàn)器材的使用能力（如打火機(jī)、溫度計(jì)），但需要教師引導(dǎo)規(guī)范操作步驟，避免安全隱患；從興趣點(diǎn)看，“會飛的袋子”“能上升的氣球”對他們有天然吸引力，這是激發(fā)探究欲望的最佳切入點(diǎn)。2三維教學(xué)目標(biāo)知識目標(biāo)：通過模擬實(shí)驗(yàn)，觀察熱空氣使物體上升的現(xiàn)象，理解“熱空氣密度比冷空氣小，因此會上升”的科學(xué)原理；能舉例說明生活中熱空氣上升的應(yīng)用（如孔明燈、暖氣片安裝位置）。01能力目標(biāo)：掌握“控制變量法”設(shè)計(jì)簡單對比實(shí)驗(yàn)的方法（如對比加熱前后塑料袋的狀態(tài)），提升觀察記錄、數(shù)據(jù)整理和現(xiàn)象分析能力；通過小組合作完成實(shí)驗(yàn)，培養(yǎng)分工協(xié)作與表達(dá)交流能力。02情感目標(biāo)：感受科學(xué)與生活的緊密聯(lián)系，激發(fā)對熱現(xiàn)象的探究興趣；通過實(shí)驗(yàn)安全規(guī)范教育，樹立“安全第一”的科學(xué)探究意識；在解釋生活現(xiàn)象中體會“用科學(xué)知識解決問題”的成就感。0302實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備：從材料選擇到安全預(yù)案1實(shí)驗(yàn)材料的“精挑細(xì)選”為確保實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象明顯、操作安全可控，我提前3次調(diào)試材料組合，最終確定以下物品（以4人小組為單位）：主體材料：20cm×20cm的輕薄塑料袋（避免用厚塑料或氣球，前者重量輕、受熱易膨脹，后者彈性大可能限制體積變化）、細(xì)鐵絲（直徑0.5mm，彎成直徑15cm的圓環(huán)，用于固定袋口，避免加熱時(shí)袋口收縮）。加熱裝置：蠟燭（直徑2cm，高度5cm，燃燒穩(wěn)定且熱量集中）、陶瓷燭臺（防傾倒，底部加重）、長柄打火機(jī)（避免手靠近火焰）。測量工具：數(shù)字溫度計(jì)（精度±0.5℃，測量袋內(nèi)空氣溫度）、卷尺（測量塑料袋上升高度）。1實(shí)驗(yàn)材料的“精挑細(xì)選”輔助材料：記號筆（標(biāo)記塑料袋初始位置）、實(shí)驗(yàn)記錄單（如表1）、濕毛巾（滅火備用）。特別說明：曾嘗試用酒精棉片代替蠟燭，發(fā)現(xiàn)其燃燒時(shí)間短、熱量分散；用更大的塑料袋（如30cm×30cm）則因自重過大，即使加熱也難以上升。最終選擇20cm×20cm的塑料袋，是經(jīng)過多次對比后最適合四年級學(xué)生操作的尺寸。2安全預(yù)案的“雙重保障”小學(xué)科學(xué)實(shí)驗(yàn)中，“安全”是首要前提。針對本實(shí)驗(yàn)涉及火焰的特點(diǎn)，我設(shè)計(jì)了“課前-課中-課后”全流程安全措施：課前：發(fā)放《實(shí)驗(yàn)安全告知書》，明確“三不原則”——不觸碰未冷卻的鐵絲/塑料袋、不將頭湊到火焰上方、不單獨(dú)操作打火機(jī)；組織學(xué)生觀看“蠟燭使用規(guī)范”視頻（重點(diǎn)演示如何用打火機(jī)從側(cè)面點(diǎn)火、如何用濕毛巾滅火）。課中：每組配備1名“安全監(jiān)督員”（提前培訓(xùn)），負(fù)責(zé)檢查燭臺是否穩(wěn)定、提醒組員保持15cm以上安全距離；教師巡回指導(dǎo)，重點(diǎn)關(guān)注打火機(jī)使用和塑料袋是否接觸火焰（接觸可能導(dǎo)致熔化甚至燃燒）。課后：要求學(xué)生用濕毛巾包裹冷卻后的蠟燭和鐵絲，統(tǒng)一回收；引導(dǎo)討論“如果實(shí)驗(yàn)中塑料袋著火怎么辦”，強(qiáng)化應(yīng)急處理能力。03實(shí)驗(yàn)過程：從操作觀察到現(xiàn)象記錄1步驟一：組裝“模擬熱氣球”裝置（5分鐘）教師示范：取細(xì)鐵絲彎成圓環(huán)，將塑料袋口翻折1cm套在鐵絲環(huán)上，用膠帶固定（確保袋口密封，避免熱空氣泄漏）；將鐵絲環(huán)掛在支架上（可用鐵架臺或教室橫梁，高度約1.5米，方便觀察上升過程）。學(xué)生操作：小組分工（1人彎鐵絲、1人固定塑料袋、1人掛支架、1人檢查密封），教師巡視指導(dǎo)，重點(diǎn)糾正“袋口未完全密封”“鐵絲環(huán)變形”等問題。學(xué)生常見問題：部分小組為追求“袋子更大”，選用了厚度較大的塑料袋，導(dǎo)致裝置自重增加。此時(shí)我會引導(dǎo)對比：“你們的袋子和隔壁組的比，哪個(gè)更輕？如果太重，即使加熱可能也飛不起來哦！”幫助學(xué)生理解“材料選擇與實(shí)驗(yàn)效果”的關(guān)系。2步驟二：加熱前的初始狀態(tài)記錄（3分鐘）測量并記錄：用溫度計(jì)測量環(huán)境溫度（記為T?，通常20-25℃）；用卷尺測量塑料袋底部到地面的高度（記為H?，約1.5米）；觀察塑料袋形狀（自然下垂，無膨脹）。教師提問：“如果現(xiàn)在給袋子里的空氣加熱，可能會發(fā)生什么？”鼓勵(lì)學(xué)生基于生活經(jīng)驗(yàn)預(yù)測（可能的回答：“袋子會鼓起來”“可能上升”“溫度會變高”），將預(yù)測寫在實(shí)驗(yàn)記錄單的“假設(shè)”欄。3步驟三：加熱過程的觀察與記錄（10分鐘）操作規(guī)范：每組派1名學(xué)生用長柄打火機(jī)點(diǎn)燃蠟燭，將燭臺放在塑料袋正下方（距離袋口約10cm，避免火焰直接接觸塑料袋）；其他組員分工：1人持溫度計(jì)伸入袋內(nèi)（距離袋口5cm處，避免碰到火焰），每30秒記錄一次溫度（T?、T?、T?…）；1人用卷尺測量塑料袋底部高度（H?、H?、H?…）；1人觀察塑料袋形狀變化（是否膨脹、是否緊繃）；1人負(fù)責(zé)記錄（如表1）。關(guān)鍵現(xiàn)象捕捉：約90秒后，塑料袋會逐漸膨脹，表面變得緊繃；約120秒時(shí)，部分小組的塑料袋會脫離支架上升（上升高度約0.5-1米）；此時(shí)溫度計(jì)顯示袋內(nèi)溫度約50-60℃（高于環(huán)境溫度30-40℃）。若實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象不明顯（如袋子未上升），需引導(dǎo)學(xué)生排查原因：“是不是袋口漏氣了？”“蠟燭離得太遠(yuǎn)，熱量不夠？”“袋子太重了？”4步驟四：停止加熱后的現(xiàn)象觀察（5分鐘）操作：熄滅蠟燭，移走燭臺，繼續(xù)觀察2分鐘?，F(xiàn)象記錄：塑料袋逐漸收縮，表面松弛；溫度逐漸下降至接近環(huán)境溫度；塑料袋緩慢下落，最終回到初始高度。教師引導(dǎo)提問：“停止加熱后，袋子為什么會下降？”“加熱時(shí)袋子里的空氣和周圍空氣有什么不同？”通過對比加熱前后的狀態(tài)，為后續(xù)原理分析埋下伏筆。04原理分析：從現(xiàn)象到本質(zhì)的思維躍升1基于實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的“現(xiàn)象解碼”展示各小組的實(shí)驗(yàn)記錄單（如表1示例），引導(dǎo)學(xué)生發(fā)現(xiàn)共性規(guī)律：|時(shí)間（秒）|袋內(nèi)溫度（℃）|塑料袋高度（cm）|形狀變化||------------|----------------|------------------|------------------||0|23（T?）|150（H?）|自然下垂||30|35（T?）|150（H?）|輕微膨脹||60|48（T?）|155（H?）|明顯膨脹||90|55（T?）|170（H?）|緊繃，開始上升||120|58（T?）|200（H?）|上升至最高點(diǎn)|1基于實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的“現(xiàn)象解碼”|150（熄滅后）|50（T?）|180（H?）|收縮，開始下降|通過數(shù)據(jù)對比，學(xué)生能直觀看到：溫度升高的同時(shí)，塑料袋體積膨脹、高度上升；溫度降低后，體積收縮、高度下降。這一步是從“感性觀察”到“理性分析”的關(guān)鍵過渡。2用“兒童化語言”解釋科學(xué)原理四年級學(xué)生的抽象思維尚在發(fā)展，需用類比和生活實(shí)例幫助理解“熱空氣密度小”的概念：類比1：“我們班的同學(xué)如果擠在一個(gè)小教室里（冷空氣），每個(gè)人占的空間小，整體就‘重’；如果教室變大（熱空氣膨脹），每個(gè)人占的空間大，整體就‘輕’。輕的東西會往上跑，就像氣球里充了輕的氫氣會飛上天一樣?！鳖惐?：“煮餃子時(shí)，生餃子密度大沉在鍋底；煮熟后餃子里的空氣受熱膨脹，密度變小，就浮起來了。熱空氣讓塑料袋上升，和這個(gè)道理很像?！笨茖W(xué)表述（逐步引導(dǎo)）：“空氣受熱后，分子運(yùn)動加劇，彼此之間的距離變大（體積膨脹），相同體積內(nèi)的空氣質(zhì)量減少（密度=質(zhì)量/體積，質(zhì)量不變、體積變大，密度變?。?。密度小的熱空氣會上升，帶動塑料袋一起上升；停止加熱后，空氣冷卻，體積收縮，密度變大，和周圍冷空氣密度相近，塑料袋就會下降。”3生活中的“熱空氣上升”現(xiàn)象A通過圖片、視頻展示生活實(shí)例，幫助學(xué)生建立“科學(xué)原理-生活應(yīng)用”的聯(lián)系：B自然現(xiàn)象：炊煙為什么總是往上飄？（燃燒產(chǎn)生的熱空氣密度小，上升帶動煙霧）C家居設(shè)計(jì)：暖氣片為什么安裝在窗戶下方？（熱空氣上升，能更快加熱整個(gè)房間）D傳統(tǒng)智慧：孔明燈為什么能飛上天？（燃料燃燒加熱燈內(nèi)空氣，使整體密度小于空氣）E特別提醒：結(jié)合新聞案例（如孔明燈引發(fā)森林火災(zāi)），強(qiáng)調(diào)“科學(xué)原理的應(yīng)用需要安全規(guī)范”，培養(yǎng)學(xué)生的社會責(zé)任感。05拓展延伸：從課堂到生活的探究延續(xù)1趣味挑戰(zhàn)：“讓塑料袋飛得更高”提出開放性問題：“如果想讓模擬熱氣球上升得更高，你會怎么改進(jìn)實(shí)驗(yàn)？”鼓勵(lì)學(xué)生基于原理設(shè)計(jì)方案（可能的改進(jìn)：用更輕的材料做袋子、增加加熱時(shí)間、減少袋子初始重量），并在課后分組實(shí)踐，下節(jié)課分享結(jié)果。2家庭小實(shí)驗(yàn)：“紙蛇旋轉(zhuǎn)”布置親子作業(yè)：用彩紙剪一條螺旋形紙蛇，懸掛在點(diǎn)燃的蠟燭上方，觀察紙蛇是否旋轉(zhuǎn)。引導(dǎo)學(xué)生用“熱空氣上升”解釋現(xiàn)象（熱空氣上升時(shí)推動紙蛇轉(zhuǎn)動），并記錄實(shí)驗(yàn)過程（拍照或視頻），在班級群分享。3科學(xué)閱讀：熱氣球的歷史推薦閱讀《熱氣球的故事》（兒童版），了解1783年蒙哥爾費(fèi)兄弟的第一次載人熱氣球飛行，感受人類如何通過觀察自然現(xiàn)象實(shí)現(xiàn)“飛天夢”，激發(fā)學(xué)生的科學(xué)探索精神。06總結(jié)與升華：從實(shí)驗(yàn)到科學(xué)思維的成長總結(jié)與升華：從實(shí)驗(yàn)到科學(xué)思維的成長回顧整節(jié)課，我們通過“組裝裝置-加熱觀察-記錄分析-原理