一、教學(xué)背景與目標(biāo)定位演講人01.02.03.04.05.目錄教學(xué)背景與目標(biāo)定位實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備與安全指引實(shí)驗(yàn)探究過程：從現(xiàn)象觀察到本質(zhì)追問生活應(yīng)用：從實(shí)驗(yàn)室到真實(shí)世界總結(jié)與延伸：從課堂到終身探究2025小學(xué)五年級科學(xué)上冊固體的熱脹冷縮實(shí)驗(yàn)課件作為一名深耕小學(xué)科學(xué)教育十余年的一線教師，我始終堅(jiān)信：科學(xué)課的魅力不在于灌輸結(jié)論，而在于引導(dǎo)學(xué)生用雙手觸摸現(xiàn)象、用眼睛捕捉變化、用思維追問本質(zhì)。今天要呈現(xiàn)的“固體的熱脹冷縮實(shí)驗(yàn)”，正是這樣一節(jié)能讓學(xué)生在“看、做、思”中建構(gòu)科學(xué)概念的典型課例。本節(jié)課將以新課標(biāo)“物質(zhì)的變化”核心概念為依托，結(jié)合五年級學(xué)生的認(rèn)知特點(diǎn)，通過可視化實(shí)驗(yàn)、生活化案例和探究式討論，幫助學(xué)生理解固體熱脹冷縮的規(guī)律，培養(yǎng)實(shí)證意識與科學(xué)思維。01教學(xué)背景與目標(biāo)定位1教材與學(xué)情分析人教版五年級科學(xué)上冊“熱”單元中，“固體的熱脹冷縮”是繼“液體的熱脹冷縮”“氣體的熱脹冷縮”之后的進(jìn)階內(nèi)容。學(xué)生已通過前兩課觀察到水、空氣等流體因溫度變化產(chǎn)生的體積變化，初步建立“熱脹冷縮”的前概念，但對固體這類“堅(jiān)硬不易變形”的物質(zhì)是否也存在類似現(xiàn)象，普遍存在認(rèn)知盲區(qū)甚至錯(cuò)誤觀念（如“鐵塊加熱后只會(huì)變燙，不會(huì)變大”）。五年級學(xué)生（10-11歲）正處于具體運(yùn)算階段向形式運(yùn)算階段過渡的關(guān)鍵期，具備一定的觀察能力和簡單實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)能力，但對“微觀粒子運(yùn)動(dòng)”這一抽象機(jī)制的理解仍需直觀支撐。2教學(xué)目標(biāo)設(shè)定基于課程標(biāo)準(zhǔn)（2022版）“物質(zhì)的狀態(tài)與變化”學(xué)段目標(biāo)，結(jié)合學(xué)情，本節(jié)課設(shè)定三維目標(biāo)如下：01知識目標(biāo)：能通過實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象歸納固體熱脹冷縮的規(guī)律；列舉3種以上生活中利用或防止固體熱脹冷縮的實(shí)例；初步理解“溫度變化→粒子運(yùn)動(dòng)劇烈程度變化→體積變化”的微觀解釋。02能力目標(biāo)：掌握“控制變量法”設(shè)計(jì)對比實(shí)驗(yàn)的基本方法；能準(zhǔn)確記錄實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象并通過邏輯推理得出結(jié)論；發(fā)展“觀察-提問-驗(yàn)證-總結(jié)”的科學(xué)探究能力。03情感目標(biāo)：通過動(dòng)手實(shí)驗(yàn)體驗(yàn)科學(xué)探究的樂趣，破除“固體不會(huì)膨脹收縮”的固有認(rèn)知；感悟科學(xué)與技術(shù)的緊密聯(lián)系，培養(yǎng)用科學(xué)眼光觀察生活的習(xí)慣。043教學(xué)重難點(diǎn)重點(diǎn)：通過實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證固體受熱膨脹、遇冷收縮的現(xiàn)象，建立“固體具有熱脹冷縮性質(zhì)”的科學(xué)概念。難點(diǎn)：設(shè)計(jì)對比實(shí)驗(yàn)排除干擾因素；從宏觀現(xiàn)象過渡到微觀粒子運(yùn)動(dòng)的解釋；理解“大多數(shù)固體”而非“所有固體”遵循此規(guī)律（如銻、鉍等例外）。02實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備與安全指引1實(shí)驗(yàn)材料清單為確保實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象明顯且符合學(xué)生操作能力，本節(jié)課采用“經(jīng)典驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)+改進(jìn)創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)”組合，所需材料按功能分類如下：|類別|具體材料|設(shè)計(jì)意圖||------------|--------------------------------------------------------------------------|--------------------------------------------------------------------------||核心實(shí)驗(yàn)材料|銅球-鐵環(huán)套裝（銅球直徑略小于常溫鐵環(huán)內(nèi)徑）、長金屬條（銅或鋁制）、指針支架、酒精燈、火柴、燒杯（裝冷水）|銅球?qū)嶒?yàn)是經(jīng)典驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)，現(xiàn)象直觀；金屬條實(shí)驗(yàn)通過指針放大微小形變，突破“固體變化不明顯”的認(rèn)知障礙|1實(shí)驗(yàn)材料清單|輔助觀察材料|放大鏡（10倍）、溫度計(jì)（測量水溫）、實(shí)驗(yàn)記錄單（含現(xiàn)象描述、數(shù)據(jù)表格）|放大鏡幫助觀察金屬條與指針的細(xì)微接觸；溫度計(jì)輔助控制“加熱前-加熱后-冷卻后”的溫度變量||安全防護(hù)材料|石棉網(wǎng)、坩堝鉗、隔熱手套、濕毛巾（備用滅火）|酒精燈使用需嚴(yán)格規(guī)范，坩堝鉗避免直接接觸熱物體，濕毛巾應(yīng)對意外火情|2安全操作規(guī)范小學(xué)科學(xué)實(shí)驗(yàn)中，安全是首要前提。針對本節(jié)課涉及的加熱操作，需在實(shí)驗(yàn)前通過“三強(qiáng)調(diào)、兩示范”落實(shí)安全教育：01三強(qiáng)調(diào)：強(qiáng)調(diào)酒精燈“兩查兩禁一不可”（查燈芯、查酒精量；禁對火、禁吹滅；不可用嘴吹）；強(qiáng)調(diào)“先預(yù)熱后集中加熱”的加熱順序；強(qiáng)調(diào)“熱物體需用坩堝鉗夾持，冷卻前不可觸碰”的操作紀(jì)律。02兩示范：教師現(xiàn)場示范“如何用坩堝鉗正確夾持銅球”“如何安全熄滅酒精燈”，學(xué)生分組練習(xí)后由組長檢查合格方可開始實(shí)驗(yàn)。0303實(shí)驗(yàn)探究過程：從現(xiàn)象觀察到本質(zhì)追問1情境導(dǎo)入：制造認(rèn)知沖突“同學(xué)們，上周春游時(shí)，小明想幫媽媽打開一個(gè)擰得太緊的玻璃罐頭，奶奶說‘用熱水燙一下瓶蓋’，結(jié)果真的輕松打開了。為什么燙一下金屬瓶蓋就變松了？”通過生活化問題引發(fā)興趣，學(xué)生可能提出“瓶蓋受熱變大”“瓶口受熱變大”等假設(shè)。此時(shí)出示銅球-鐵環(huán)套裝：“如果我把銅球加熱，它能通過這個(gè)鐵環(huán)嗎？”學(xué)生根據(jù)生活經(jīng)驗(yàn)可能猜測“能”或“不能”，教師不急于結(jié)論，引導(dǎo)進(jìn)入第一個(gè)實(shí)驗(yàn)。2實(shí)驗(yàn)一：銅球的“變身”——直觀感受體積變化實(shí)驗(yàn)步驟：常溫下，用坩堝鉗夾持銅球，演示“銅球輕松通過鐵環(huán)”（現(xiàn)象記錄：銅球直徑＜鐵環(huán)內(nèi)徑）。點(diǎn)燃酒精燈，將銅球放在外焰加熱3分鐘（強(qiáng)調(diào)計(jì)時(shí)，控制變量），再次嘗試通過鐵環(huán)（現(xiàn)象記錄：銅球被鐵環(huán)卡住，無法通過）。將加熱后的銅球浸入冷水中冷卻2分鐘，再次測試（現(xiàn)象記錄：銅球重新通過鐵環(huán)）。觀察與提問：“加熱前后，銅球的大小有什么變化？”（引導(dǎo)學(xué)生從“能否通過”推導(dǎo)“體積變大”）“冷卻后為什么又能通過了？”（聯(lián)系“體積縮小”）“如果一直加熱不冷卻，會(huì)發(fā)生什么？”（延伸“熱脹的限度”）2實(shí)驗(yàn)一：銅球的“變身”——直觀感受體積變化結(jié)論提煉：銅球受熱時(shí)體積膨脹（熱脹），遇冷時(shí)體積收縮（冷縮），說明固體銅具有熱脹冷縮的性質(zhì)。3實(shí)驗(yàn)二：金屬條的“小動(dòng)作”——放大微小形變銅球?qū)嶒?yàn)雖直觀，但學(xué)生可能疑惑：“是不是只有球形的固體才會(huì)熱脹冷縮？”為此設(shè)計(jì)金屬條實(shí)驗(yàn)，通過指針放大微小變化，驗(yàn)證“條狀固體”的熱脹冷縮。實(shí)驗(yàn)裝置制作（課前與學(xué)生共同完成）：將長約30cm的金屬條一端固定在支架上，另一端輕輕接觸一根可自由轉(zhuǎn)動(dòng)的指針（指針末端貼紅色貼紙，便于觀察）。調(diào)整指針初始位置，使金屬條常溫下指針指向刻度0。實(shí)驗(yàn)步驟：記錄初始狀態(tài)：指針指向0，金屬條無明顯彎曲（用放大鏡觀察金屬條與指針接觸點(diǎn)，確認(rèn)無擠壓）。3實(shí)驗(yàn)二：金屬條的“小動(dòng)作”——放大微小形變用酒精燈加熱金屬條中部（避開固定端），持續(xù)加熱2分鐘，觀察指針變化（現(xiàn)象：指針順時(shí)針偏轉(zhuǎn)，刻度顯示+2格）。移開酒精燈，用冷毛巾包裹金屬條冷卻1分鐘，觀察指針變化（現(xiàn)象：指針逆時(shí)針偏轉(zhuǎn)，回到接近0的位置）。深度追問：“指針為什么會(huì)動(dòng)？是金屬條變長了還是變彎了？”（引導(dǎo)用“固定一端”排除彎曲可能，確認(rèn)是長度變化）“如果換成同樣長度的木條做實(shí)驗(yàn)，指針會(huì)動(dòng)嗎？”（為后續(xù)“不同固體熱脹冷縮程度不同”埋下伏筆）“生活中哪些物體像金屬條這樣，需要考慮長度變化？”（聯(lián)系鐵軌、橋梁的伸縮縫）3實(shí)驗(yàn)二：金屬條的“小動(dòng)作”——放大微小形變結(jié)論拓展：金屬條受熱時(shí)長度增加（線膨脹），遇冷時(shí)長度縮短，進(jìn)一步證明固體普遍存在熱脹冷縮現(xiàn)象。4實(shí)驗(yàn)三：逆向驗(yàn)證——冷縮也會(huì)“發(fā)力”前兩個(gè)實(shí)驗(yàn)重點(diǎn)展示“熱脹”，為完整建構(gòu)概念，需補(bǔ)充“冷縮”的主動(dòng)驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)?？紤]到五年級學(xué)生的操作安全，選擇“玻璃珠-塑料環(huán)”組合（塑料環(huán)常溫下剛好能通過玻璃珠），通過冷藏玻璃珠觀察現(xiàn)象。實(shí)驗(yàn)步驟：常溫下，玻璃珠輕松通過塑料環(huán)（記錄：通過）。將玻璃珠放入冰箱冷凍室10分鐘（課前準(zhǔn)備），取出后立即測試（現(xiàn)象：玻璃珠無法通過塑料環(huán)，因體積縮小后塑料環(huán)內(nèi)徑相對變大？不，實(shí)際應(yīng)為玻璃珠遇冷收縮，體積變小，應(yīng)更易通過？此處可能存在設(shè)計(jì)錯(cuò)誤，需調(diào)整：改用金屬環(huán)，冷凍金屬環(huán)使其收縮，內(nèi)徑變小，導(dǎo)致常溫玻璃珠無法通過）。修正方案（更嚴(yán)謹(jǐn)）：4實(shí)驗(yàn)三：逆向驗(yàn)證——冷縮也會(huì)“發(fā)力”選擇銅環(huán)（常溫內(nèi)徑略大于玻璃珠直徑），將銅環(huán)放入冷水中冷卻5分鐘，取出后測試玻璃珠通過情況（現(xiàn)象：銅環(huán)遇冷收縮，內(nèi)徑變小，玻璃珠無法通過）。待銅環(huán)恢復(fù)常溫，玻璃珠再次通過（現(xiàn)象對比）。思維提升：通過“熱脹”和“冷縮”的雙向?qū)嶒?yàn)，明確固體的體積變化是溫度變化的雙向響應(yīng)，而非單向膨脹。04生活應(yīng)用：從實(shí)驗(yàn)室到真實(shí)世界1尋找身邊的“熱脹冷縮”“科學(xué)知識的價(jià)值在于解釋生活、解決問題?！币龑?dǎo)學(xué)生分組討論，結(jié)合課前觀察任務(wù)（記錄3個(gè)生活現(xiàn)象），分享以下典型案例：有益應(yīng)用：鐵軌之間的縫隙：防止夏季鋼軌受熱膨脹擠壓變形（可展示“無縫鋼軌”通過預(yù)留伸縮縫或曲線設(shè)計(jì)解決熱脹問題的圖片）；水泥路面的伸縮縫：避免高溫下混凝土膨脹導(dǎo)致路面隆起；金屬瓶蓋用熱水燙后易打開：瓶蓋受熱膨脹比玻璃瓶口更明顯，間隙增大（可現(xiàn)場演示：用兩個(gè)大小相近的金屬蓋和玻璃罐，一個(gè)加熱一個(gè)不加熱，對比開啟難度）。需要防止的危害：1尋找身邊的“熱脹冷縮”橋梁的伸縮裝置：大型橋梁兩端固定，中間用活動(dòng)支座或伸縮縫適應(yīng)熱脹冷縮（可展示南京長江大橋的伸縮縫實(shí)物圖）；01高壓電線夏季松弛、冬季緊繃：冬季電線遇冷收縮，若架線時(shí)繃太緊易斷裂（結(jié)合“為什么冬天電線會(huì)‘唱歌’”的生活問題，解釋冷縮導(dǎo)致張力增大）；02燈泡的金屬燈口與玻璃殼：選擇熱脹冷縮程度相近的材料（如鎢絲與鉬箔），避免溫度變化時(shí)因膨脹差異導(dǎo)致玻璃破裂（拓展“膨脹系數(shù)”概念，簡化為“不同固體膨脹的‘幅度’不同”）。031尋找身邊的“熱脹冷縮”4.2例外與反思：所有固體都熱脹冷縮嗎？“科學(xué)的魅力在于它的嚴(yán)謹(jǐn)性——沒有絕對的‘所有’。”通過資料卡片介紹特殊固體：銻和鉍：凝固時(shí)體積膨脹（用于制造印刷鉛字，冷卻后文字更清晰）；某些陶瓷材料：設(shè)計(jì)為“零膨脹”或“負(fù)膨脹”，用于精密儀器（如航天望遠(yuǎn)鏡的支架）。引導(dǎo)學(xué)生討論：“這些例外是否推翻了‘固體熱脹冷縮’的結(jié)論？”明確科學(xué)結(jié)論的適用范圍——“大多數(shù)固體在一般溫度范圍內(nèi)遵循熱脹冷縮規(guī)律，特殊材料或極端條件下可能出現(xiàn)例外”，培養(yǎng)“具體問題具體分析”的科學(xué)態(tài)度。05總結(jié)與延伸：從課堂到終身探究1知識網(wǎng)絡(luò)建構(gòu)通過板書思維導(dǎo)圖（見下圖），帶領(lǐng)學(xué)生回顧核心概念：1知識網(wǎng)絡(luò)建構(gòu)固體的熱脹冷縮01├─現(xiàn)象：受熱體積膨脹，遇冷體積收縮03├─應(yīng)用：利用（瓶蓋加熱）、防止（鐵軌縫隙）02├─本質(zhì)：溫度變化→粒子運(yùn)動(dòng)加劇/減弱→粒子間距增大/減小04└─例外：銻、鉍等特殊固體2探究能力升華“今天的實(shí)驗(yàn)中，我們用了哪些方法觀察固體的微小變化？”學(xué)生總結(jié)：“用鐵環(huán)測試銅球大小”“用指針放大金屬條長度變化”“對比加熱前后的現(xiàn)象”。教師提煉“轉(zhuǎn)化法”（將不易觀察的體積變化轉(zhuǎn)化為能否通過、指針偏轉(zhuǎn)等可見現(xiàn)象）和“對比實(shí)驗(yàn)法”（控制溫度變量，其他條件相同），為后續(xù)學(xué)習(xí)奠定方法基礎(chǔ)。3課后延伸任務(wù)觀察實(shí)踐：回家觀察廚房中的金屬物品（如炒菜鍋的手柄連接部位、高壓鍋的易熔片），記錄哪些設(shè)計(jì)利用了熱脹冷縮，哪些防止了其危害，下節(jié)課分享。趣味實(shí)驗(yàn)：用鋁箔紙制作一個(gè)“熱脹小風(fēng)車”（將鋁箔剪成細(xì)條，一端固定，另一端懸垂，下方用蠟燭加熱，觀察鋁箔條因膨脹彎曲帶動(dòng)風(fēng)車轉(zhuǎn)動(dòng)），拍攝實(shí)驗(yàn)視頻上傳班級群。結(jié)