1、热一、单元概述人们对热现象本质的认识经历了一个曲折的过程。在 19 世纪以前，人们认为物体的温度变化是由一种没有质量、无色、无味，可以流人或流出物体的特殊物质一“热质”引起的，物体中的“热质”越多，温度就越高，反之，温度就越低。但是，人们在用这种理论来解释一些热现象，特别是摩擦生热现象时，却遇到了困难。例如，不论在哪种情况下(包括在 0 0C 以下的环境中)将两块冰相互摩擦，最后两块冰都会完全熔化，对于这一现象，“热质说”就无法解释，因为它不能回答摩擦使冰融化的过程中热从何而来的问题到19 世纪中叶，人们通过大量实验证明:“热质”是不存在的; 热是与能紧密联系的。其他形式的能可以转变为热量，热
2、能也能转变为其他形式的能。现在我们认为，热的本质是大量粒子(分子、原子等)的无规则运动，这种运动越剧烈，由这些粒子所组成的物体或系统就越热。热是一种能量形式。然而，在小学阶段，让小学生探究“热” ，更主要的还是观察和思考一些与物体冷热程度有关的现象一热现象。例如气体、固体和液体三态的转化及与温度的关系、物体的热胀冷缩、摩擦生热及热传递等。关于热现象，学生们已经有了不少的经验，尤其是在三年级下册“温度和水的变化”单元，学生们观察探究了温度和水的形态变化的关系，他们已经观察到了物质由于温度的变化而产生的显著变化一物体状态的变化。物质的变化，是从渐变到突变的。在这一个单元，我们将继续观察探究物质在热
3、量变化过程中产生的不易察觉的变化，主要是热胀冷缩现象，以及热量转移(传递)的过程。“热”单元共设计安排了 8 个活动。第 1 课，从关注身边的热源开始，了解人类获得热能的一般途径，了解一些影响热的产生的因素。其中通过“衣服能给身体增加热量吗”的研究，让学生对热源和热传递有一个初步的感知。第 2 课，学生开始关注热量的变化对物体的影响了。冷水在逐渐变热的过程中，会发生什么变化?哪些方面产生了变化?通过“水受热上浮原因”的研究，引出“热胀冷缩”现象的观察研究活动。第 3 课、第 4 课和第 5 课，连续观察一些生活中的热胀冷缩现象。从液体的热胀冷缩到气体、固体的热胀冷缩，学生会体验并感受到身边的很
4、多物体都有热胀冷缩的现象，以及各种热胀冷缩现象的实际应用。第 6 课和第 7 课，开始关注引起物体温度变化的热传递现象。观察中学生会发现，热可以从一个物体传递到另一个物体，并发现这种传递是有方向的。在传热比赛中，学生还会发现不同物体的导热性能是不同的。第 8 课，设计保温杯的活动，一方面是对本单元知识的一个综合运用，另一方面也希望学生意识到科学学习的日的是为了改善生活，服务于生活。比如，选择合适材料控制热传递的速度，使得保温杯符合我们生活需要。本单元的 8 个课题活动之间是有着很强的联系的。每课的探究内容或是对前一课提出的问题的解答，或是对前一活动内容的继续深人。这就要求教师在课堂中有效引导，
5、促使学生们在每个探究活动即将结束时，能为下一个的探究提出新的问题，或请理出进一步探究的方向。二、单元教学目标科学概念.热是一种能量的形式，热能够从物体温度较高的一端向温度较低的一端传递，从温度高的物体向温度低的物体传递，直到两者温度相同。热可以通过多种方式进行传递，不同物质传递热的本领是不同的。物体由冷变热或由热变冷的过程中会发生体积的变化，这可以通过我们的感官感觉到或通过一定的装置和实验被观察到。.大多的固体、液体和气体都具有受热时体积膨胀，遇冷时体积缩小的性质。过程与方法.在观察过程中，发现和提出新的问题，并通过观察、实验，搜寻证据以解决问题。.改进实验方法，以获得更多、更明显的观察现象。
6、.根据已有知识，运用推理对现象做出解释。.尝试自主设计实验，对提出的问题进行自主探究。.对观察结果选择合适的方法(文字或图示) 进行描述和交流。.尝试用模型解释微观现象。.学习正确使用酒精灯、温度计等仪器开展观察实验活动。情感态度价值观.发展探究热现象的兴趣。.相信自己的感受，但更愿接受客观事实。.意识到事物的运动变化是有规律可循的，这种运动变化的规律是可以通过一定的方法被人们所认识的。.初步意识到事物遵循普遍规律，但也有特殊性。三、分课时教学建议第 1 课热起来了(一)背景和目标我们生活在季节交替、气候变幻的自然界中，冷热现象是人们最早观察和认识的自然现象之一。小学生对冷热现象的关注和探索也
7、是经常和普遍的。比如根据天气的冷热增减衣服;把压瘪了的乒乓球，浸人开水里烫一下，让乒乓球重新鼓起来; 喝太烫的开水时会加人一些凉水，等等。这个单元的起始课就从“怎样给身体增加热量”的话题开始，让学生讨论，我们的身体从周围获得热量的途径和方法。怎么让自己感觉热起来，学生有很多的体验:运动、晒太阳、用电暖器取暖也包括加穿衣服。对于小学生来说，增减衣服是习以为常的方法。但如果反问一句:“衣服能给身体增加热量吗?”学生们或许会不置可否。这是一个学生不曾思考过的问题，但也是可以去探究的问题。这个单元的第一课就让学生重点展开对“衣服是否能给身体增加热量”的自主探究活动，并由此引发学生探究热及热现象的兴趣。
8、科学概念有多种方法可以产生热。加穿衣服会使人体感觉到热，但并不是衣服给人体增加了热量。过程与方法自主设计实验探究衣服是否能为身体增加热量。观察、记录、分析实验现象并由此形成合乎逻辑的实验结论。情感态度价值观对热现象产生探究的兴趣。尊重客观事实。(二)教学准备为每组准备:毛线衣物、棉织衣物 ;一瓶可加盖密封的热水 ;温度计。为全班准备:各类热源图片或演示课件 1 套。(三)教科书说明内容共两页，分为两个部分。第一部分:怎样给身体增加热量教科书从我们的生活经验引人。当我们觉得手冷时，两只手用力互相搓一搓，就会感觉热起来，什么原因呢?这是因为两只手互相摩擦产生了热，也就是把机械能转化为热能了。还有什
9、么办法可以使我们的身体热起来呢?答案是多样的，如运动、吃食物、取暖器取暖、晒太阳、烤火、加穿衣服提取了学生的这些已有经验后，教科书通过“这些方法是怎么使我们的身体热起来的?”这一问题促使学生深人地进行思考。可能学生会这样回答:吃人的食物能给我们提供能量;阳光、火、暖气为我们带来了热量。运动后感觉热起来的原因学生可能说不清，教师可作简单的说明。加穿衣服让我们感觉热起来的原因是什么呢?这一问题看似简单，但学生们未必思考过。当提出这样的问题后，可能有少数的学生会认为衣服可以给我们增加热量，即衣服能生热，但有一些聪明的学生会认为衣服本身是不会产生热量的，它所能起到的是保温的作用，即可以阻止身体的热量散
10、发出去，又阻挡外面的冷空气进人。到底衣服能不能生热呢?怎样来证明自己的观点呢?活动便自然而然地引人到第二部分。第二部分:衣服能给身体增加热量吗当学生对于“加穿衣服让我们热起来的原因是什么”这一问题提出自己不同的看法后，怎样才能证明自己的观点是正确的呢?这一部分教科书是通过两个层面的活动来指导学生对“衣服能给我们增加热量吗”这样的问题进行验证。第一项活动是让学生通过已有生活经验进行思维论证一假设衣服能给我们增加热量是正确的，推测出与事实不相符合的结论，从而推翻假设。假设衣服能给我们增加热量，那衣橱里挂满了衣服，衣橱的温度会不断上升，上升到一定的温度后，衣橱里的衣服就会燃烧起来了。事实上是这样吗?
11、衣橱里挂满了衣服，但没有自燃的现象，这与假设的结果是不一致的，也就是说假设是不成立的。教科书中的思考“晚上，我们钻进被窝，感觉被子是凉的还是热的?早上醒来，被窝里又是什么感觉?晚上再去睡觉的时候，被窝还热吗?这说明了什么? ”日的就是启发学生根据已有的经验进行思维论证。有了前面的思考，教科书通过提出问题“衣服到底能不能给身体带来热?我们能设计一个实验来进行观测吗?”进人到第二项活动一引导学生设计实验来进行验证。怎样设计实验呢?讨论讨论吧。教师要给予学生充足的时间让他们自主地商讨并开展实验。教科书中的照片表现的是用温度计测量折叠的毛衣的温度，测量书本在空气中的温度和包在衣服内一段时间后的温度。这
12、是最直接的实验观察方法。在这幅图的启发下，学生可能还会这样设计实验方案:先用温度计测量一瓶温水，记录水温，再让瓶子穿上毛衣，过几分钟后再测量瓶内的水温，若水温上升了，则说明衣服能生热，反之则不会生热。实验结果恰恰相反，瓶内的水温下降了，说明什么?这说明衣服是不会给我们增加热量的。通过思维论证，又通过实验验证，学生深切体会到衣服是不能给身体增加热量的。解决了这一问题，新的问题又相继产生了:衣服不能给身体增加热量，我们的身体怎么会感觉热起来呢?被子离开我们身体是不会变热的，那为什么盖上被子，我们的身体会觉得热起来呢?我们感觉到的热是来自哪里呢?他们在弄明白一个问题的同时，产生了许多新的问题，这些新
13、的问题能促进他们主动地思考，主动地探究，这正是我们科学课所追求的日标。这一课的教学活动内容不多，难度也不大，却让学生经历了“问题一解释一思维论证一实验验证一产生新的问题”这样一个探究过程，这对学生学会如何从正反两方面对问题和现象进行探究、验证具有重要指导意义。(四) 教学建议1.过程安排建议。(1)引人.我们的手很冷，怎样用简单的方法让我们的手变暖和?并说说其中的道理。.冬天我们觉得很冷时，你有什么办法使我们的身体热起来呢?(2)讨论使我们身体热起来的原因.这些方法是怎么使我们的身体热起来的?运动一血液循环加快空调、取暖机、太阳、温泉一外界物质给予热量 盖被子、穿衣服一?(3)研究衣服能否生热
14、的问题.学生提出推测。加穿衣服使我们热起来的原因一衣服能生热加穿衣服使我们热起来的原因一衣服不能生热，衣服的作用是保温，阻止热量散发，同时阻挡冷气进人.思考:早上起床及晚上躺人被窝时，你的被子是凉还是热的呢?这说明什么?.衣服到底能不能生热呢?我们怎么研究这个问题。.小组讨论:设计实验方案，验证加穿衣服是否会给身体增加热量。.交流研究方法。.实验操作:将衣服叠好里面放人一支温度计，一段时间后看温度计上的读数是不是上升了，等等。(4)交流新发现.通过实验，有什么新发现?你现在是怎么认为的?.通过实验研究我们有什么新发现吗?.通过实验研究我们有什么新的想法吗?.通过实验研究我们有什么新的问题吗?2
15、.几点说明。1)本单元是以“热现象” 的观察、发现、解释和假说为主线展开的，所以，在课的引人部分，要以现象的发现和体验为主要途径。课堂上不妨让学生动动身体，体验热起来的感觉。这样可以让学生打开思路，然后开始回忆平时让身体热起来的其他方法。让学生充分地自由地在小组内交流是一个不错的方式，这样可以增加学生发言参与的机会，调动学生更多的知识和经验储备，这对后续的活动都是很有帮助的。教师也可以利用多媒体，给学生看一些图片或录像，让学生更多地感知身边的“热现象” 。2)研究“衣服能否给身体增加热量 ”这个问题，对于学生来说是很有趣的事情。首先，我们在天气变冷的时候，很自然地就想到增加衣服，以便御寒。那么
16、穿衣服是不是像“烤火”一样，使身体得到了更多的热量呢?当学生有不同意见时，教师可顺势提出 各种疑问，对学生思维的矛盾进行推波助澜。衣服是否能给我们人体带来热量?我们可以用什么方法来检验?建议让学生先提出实验方案，并进行猜测一可能会发生怎样的结果，不同的结果又能说明什么。这里实 验方法的设计、实验前的假设是开展好活动的重要前提。3)用我们得到的实验结果来进行解释，这个活动也是很有意义的。既然实验结果证明了衣服本身是不能提供热量的，那么为什么我们多穿衣服还是感觉更热了呢?这个问 题，让学生自己先去思考，留着到后面的课堂学习时再解决。第 2 课给冷水加热(一)背景和目标上一节课学生们探讨了如何给身体
17、增加热量的问题。这节课要让学生在课堂上经历一次给冷水加热的观察活动。这项活动中，关注水在加热过程中的变化是重点，因为这之前，学生们只关注到冷水的温度会升高，而其他的变化被习惯性地忽略了。这项观察活动设计得有趣并且容易操作，能自然地引向热膨胀现象的观察。首先让学生在密封的小塑料袋中装一些冷水，浸没在热水里，静静地观察冷水袋有什么变化。学生会观察到什么现象呢?密封水袋会慢慢地从热水底部浮到水面。这个现象将引起学生极大的兴趣，这是怎么回事呢?是什么原因让冷水袋浮到水面上呢?教师可以引导学生从物体沉浮的角度去思考，然后在此基础上设计进一步的探究活动。一般学生会认为这袋水在受热过程中变轻了，所以会浮起来
18、，教师可以直接用天平指导学生进行测量。学生还会考虑到体积的变化上来，教科书设计了一个实验，引导他们从覆盖在灌满水的试管的气球皮的变化来观察。如果学生一开始就提出水在变热的过程中体积发生了变化，教师也应和学生一起分析水的重量是否发生了变化，因为物体在水中的沉浮受物体的重量和体积两个因素的共同影响。科学概念.水受热以后体积会增大，而重量不变。过程与方法.从影响物体在水中沉浮的因素去分析水受热后产生的变化。.设计实验，观察水受热以后重量和体积是否发生了变化。情感态度价值观.乐于发现新的问题，愿意积极探索。(二)教学准备为每组准备:可封口的小塑料袋，水槽 ;热水，冷水;天平，试管;气球皮，剪刀橡皮筋。
19、(三)教科书说明内容有两页，分两个部分。让学生充分表达自己的想法，这样可以看看学生的原有知识水平。学生会有很多方法，在他们已有的经验中可以很方便地解决这个问题。而教科书设计的方法:把冷水装在密封塑料袋里浸人热水中加热，也是一个简单易操作的方法，同时又是一个可以引出进一步探究活动的方法。它是引发本单元后续一系列活动的“导火索” 。所以，在实际的加热活动中，不仅要观察冷水是否变热了，更要关注冷水除了温度升高了，还有其他变化吗?很显然，过一段时间，水袋会慢慢浮到水面上来。同时，教科书还进一步让学生再观察:“把这一小袋加热了的水放在冷水里，它是沉的还是浮的?”这是引发探究问题的重要现象。如何引导学生提
20、出问题一做出解释(或推测) 一设计实验研究是接下来的关键。教科书在这部分通过提示框:1. 水在变热的过程中，如果重量发生了变化，它的沉浮也可能发生变化;2.水在变热的过程中，如果体积大小发生了变化，它的沉浮也可能发生变化。启发学生从影响物体沉浮的主要因素:重量和体积大小方面去思考促使水袋上浮的可能原因。这部分，教师可充分让学生发表自己的观点，一方面可以了解学生面对问题会怎样进行思考;另一方面可让学生对他们自己提出的解释(或推测)有一个辨析的过程。最后把问题聚焦到在水的重量不变的情况下，体积的变化引起了水袋的沉浮，而水的体积变化是由于水的温度变化决定的。第二部分:研究水受热上浮的原因通过上部分的
21、交流和讨论，明确了需要探究的问题，接下来是怎样实施探究。教科书通过图示呈现了学生可以采用的实验观察方法。当然也可以让学生设计出他们自己的研究方法。在用教科书设计的方法观察体积是否发生变化时，一定要在试管装满水。比较好的方法是把整支试管完全浸没在水中，然后在水中用气球皮把试管口蒙住扎紧。如果试管里没有装满水，残留有空气，那么当给试管里的水加热时，里面的空气也受热了。蒙在试管口上的气球皮面向上凸起，是水受热体积增大引起的，还是空气受热体积增大引起的，我们就无法做出判断了。有些老师可能会说，试管里留些空气，这样实验效果明显。如果要故意借助空气的受热膨胀而使气球皮明显向上凸起，来说明水在变热过程中体积
22、确实增大了，这是“伪科学” ，千万做不得!其实，这部分的活动，学生们不能明显地观察到试管里的水受热后体积到底有没有增大，它所产生的教学意义和价值反而更大:一是让学生意识到事物的有些变化是十分微小的，需要仔细的观察才能观察到;二是可以引发进一步的探究活动一“水受热后体积到底会不会增大?我们怎样能比较明显地观察到体积的变化?”这也正是下一节课要重点开展的活动。所以，这一项活动与第 3 课的“水的体积变化的观察”活动是有联系的，是形成良好结构的两项活动。(四) 教学建议1.过程安排建议。(1)引人.提出问题:要使一杯冷水变成热水，有哪些方法 ?.师生交流。(2)给塑料袋里的冷水加热.在密封的小塑料袋
23、里装满冷水，然后浸人热水盆里。.仔细观察冷水袋的变化。.根据看到的现象尝试做出解释。.小组讨论，谁的解释更有说服力。.全班交流。.物体在水中的沉浮和哪些因素有关?.冷水由沉变浮能不能用物体沉浮的几个因素来进行解释?.再次对冷水袋上浮的原因做出自己的推测。(3)研究热水上浮的原因.我们怎么去证明我们的推测(或假设)?.设计方案。.研究水在变热过程中重量是否发生变化。.研究水在变热过程中体积是否发生变化。(4)分析整理水在变热过程中哪些方面发生了变化。我们观察到了什么现象?有什么疑问?2.几点说明。(1)让冷水变成热水，是学生们在生活中经常遇到，并已经试着去解决过的问题。所以，这个问题的提出，学生
24、们会有很多想法，甚至是一些奇思妙想。而我们的关注重点不在这里，我们希望学生通过给水加热，观察水在变热过程中会发生什么变化。所以，怎样给水加热只是一个引人活动，不宜花太多的时间。(2)给密封在小塑料袋中的冷水加热，是一个会引起学生惊奇的实验。因为大多的学生都不曾观察到这样的现象。学生的“意外发现” ，会成为探究的热点。这个短时间的观察活动很重要，建议教师一定要准备充足的材料，尽可能地让学生近距离去经历这个观察过程，并让学生有充足的时间讨论。教科书的提示框可以引导学生找到解释现象的关键。(3)这节课有好几项活动，如何合理安排活动，是我们设计者要精心考虑的，不能让太多活动分割课堂的时间，我们要保证活
25、动的整体性，也不能把活动都抛给学生，使学生活动的效率得不到保证。第 3 课液体的热胀冷缩(一)背景和目标前一节课学生已经发现，冷水在加热过程中体积增大了，本课我们将和学生一起进一步研究“水在受热或受冷后的体积变化”问题。这一活动，不仅仅是为了使学生获得水具有热胀冷缩性质这样的认识，而且要他们通过观察水的热胀冷缩现象，体验到不断改进实验和观察方法的重要性。水有热胀冷缩的性质，那么其他的液体也有这种性质吗?教师要提醒学生不要急于做出回答。如果要回答这个问题，需要开展相应的观察实验予以证实。当学生对其他液体进行研究之后，是否就可以肯定所有液体都有热胀冷缩的性质了呢?教师还要提醒学生，我们还不能得出这
26、个结论，因为我们只研究了几种液体，只能说明我们研究的这部分液体有这样的性质。教科书设计的“其他液体是否有热胀冷缩现象”的活动，把学生们的探究活动向着更广阔的方向拓展，也是对严谨科学态度的培养。科学概念.水受热时体积膨胀，受冷时体积缩小，我们把水的体积的这种变化叫做热胀冷缩。.许多液体受热以后体积会变大，受冷以后体积会缩小。过程与方法.改进实验以达到更好的实验效果。.制作一个简易的观察水的体积变化的装置。.用科学知识解释生活中的现象(比如瓶装水为什么不装满) 。情感态度价值观.意识到学习科学知识，要运用到日常的生产和生活。(二)教学准备为每组准备:平底烧瓶，玻璃管，橡皮塞 ;冷水，热水，温度计。
27、为全班准备 :多种瓶装和盒装液体。(三)教科书说明内容有 3 页，分两个部分。第一部分:水的体积变化的观察活动延续了前一节课的话题，研究直接指向水受热或受冷后的体积变化。学生在前一节课中观察到:水在受热后，试管口的气球皮似乎鼓起来了。那么如果水更热了以后会怎么样呢?教科书中两个孩子的对话，表明了他们观察到的现象和观察中遇到的困难一“这两杯水，哪一杯更热?” “唉，看不出来了，气球皮鼓得差不多” 。这个时候学生发现由于实验现象不明显，通过观察气球皮鼓起的状态，不能很准确地判断两杯水的冷热情况，于是学生开始有了寻找其他实验方法或改进当前实验方法的需求。在组织这部分活动的时候，教师要紧紧抓住学生已经
28、有的认识和困惑，引导学生深人思考一“放在杯中的水变热后的体积变化最明显的现象是什么?”学生们会猜测: 水面会上升。要能清楚地观察“水”这种特殊的物质受热后的体积变化，我们该怎么办?教科书引人的是一个平底烧瓶和红水的新装置，让学生针对新的实验装置进行讨论。学生可能会提出:玻璃管内的水不能漏出来、贴标签、画记号、用放大镜，等等。教师可顺势引导并采纳一些可行的建议。在明确了各项实验改进措施之后，教师再请学生猜测:水受热之后可能观察到什么现象?实验时建议教师可给学生们相对长一点的时间，同时要求他们按一定的时间间隔记录细管中水面的高度变化。在之后的观察实验中，学生们会发现:开始水面慢慢上升，然后快速上升
29、，再慢慢上升，后来停止上升，最后慢慢下降。这是一个非常有意义的发现。教学的重点可以放在对所发现现象的描述并尝试着做出解释上。在教学中，教师需要对“膨胀”和“收缩”两个词加以解释，使学生在观察活动中有较准确的语言加以描述。这个实验，不仅仅是观察水受热以后体积的变化，还要观察水受冷以后的体积变化，引导学生认识水热胀冷缩的现象。教科书提供的这个实验简单易操作，建议让尽可能多的学生亲历实验。在此基础上，教科书又安排了一个让学生“依据水的体积变化，推测水的冷热变化”的活动。这项活动将前面的学习成果再次提升，从实验的现象引导学生关注身边温度计的原理。这个设计是水到渠成的一个环节，不仅可以让学生新的认识得到
30、巩固，而且更拓展了学生的思维深度。第二部分:其他液体也热胀冷缩吗水有热胀冷缩的性质，那么生活中其他的液体也会有热胀冷缩的性质吗?这样的想法是学生在实验基础上自然生成的。也许学生不一定会提出来，但已经是学生现实基础上的一种成熟的需求。那么怎么引导学生去进行探究呢?教师在这个部分可能需要根据可以提供的材料，有选择性地进行设计:1. 对于身边易得、价格低廉的液体，让学生再次经历与“水”一样的探究过程，观察体验其他液体热胀冷缩的性质。2.进行思维探究活动。即让学生通过观察和思考“为什么诸如啤酒瓶或饮料瓶里面的啤酒、饮料都不会装满”等问题，认识到这些液体也有热胀冷缩的性质。建议教师多准备一些液体供他们选
31、择，如酒精、醋、食油、豆奶和饮料等，在实验之前让学生进行充分的猜测，之后用较多时间放手让学生自主地讨论。这样就可以把学生们的探究活动向着更广阔的方向拓展。在探究活动过程中，要注重对学生进行严谨科学态度的培养。(四)教学建议1.过程安排建议。(1)引人.今天，我们继续研究:水在受热或受冷后，体积究竟有没有发生变化，怎样变化?(2)水受热受冷后体积的变化研究.讨论观察实验的方法。.怎么让现象更明显呢?.师生交流。.确定方法。.小组实验:观察水受热后体积发生的变化 ;观察水受冷后体积发生的变化。.观察温度计液柱的变化和水温的关系。.小组交流、讨论。 (3)讨论其他液体的热胀冷缩.提问:其他液体有热胀
32、冷缩性质吗 ?.生活中为了防止液体热胀冷缩引起危害，有些什么措施呢?(4)整理、小结.哪些液体会热胀冷缩?.温度计是根据什么原理设计的?.还有什么新的问题?2.几点说明。(1)怎样能更清楚地观察到水受热后体积的变化，讨论改进实验装置和方法是这课的一个重点活动。教师需要了解学生的已有经验是什么?学生能够想到的是什么样的装置?把设计的实验建立在学生已有经验上，可以更好地调动学生的参与和思考。教科书中的几句引导语可以引导学生发现更有效的实验方法。(2)“温度计雏形”的引人是个有意思的活动，建议教师准备一支温度计，在实验的时候将温度计也放人热水或冷水中，学生会发现，液柱在发生变化，受热上升，遇冷下降。
33、这个过程可让学生意识科学课程的学习是与生产、生活紧密联系的。常见的水银温度计、红水温度计是利用水银或酒精的体积随温度变化特性来测量温度的。如果有条件，可以让学生做一个“简易温度计” 。(3)其他各种液体的热胀冷缩现象观察，建议教师多准备一些材料。让不同的小组用不同的液体进行这个观察活动，然后交流，可以拓宽观察面，或许也更能吸引学生的探究热情。第 4 课空气的热胀冷缩(一)背景和目标研究了液体的热胀冷缩之后，这节课让学生开始关注并研究空气的热胀冷缩现象。由于空气是肉眼看不见的，怎样借助其他物体的变化而间接地“观察”到空气体积的变化，是观察方法设计的难点。不过，有了前面液体体积变化观察的经验，学生
34、们在设计观察方法时会从前面的经验中得到启发并进行迁移。因而，教科书很注重让学生自主思考、设计观察方法。当然，教科书还是通过观察实验器材及用文字作了提示。观察空气是否热胀冷缩的方法很多，除了教科书提示的利用气球来观察的方法之外，也可以用 I.型玻璃管中液柱移动现象来观察空气体积的变化只要学生们设计的观察方法有利于观察空气的热胀冷缩现象，都可以在课堂上让学生去实践。观察了空气的热胀冷缩现象，还希望学生能对空气和水的热胀冷缩现象作一比较，进而尝试着对空气和水的热胀冷缩现象做出解释。怎样解释?教科书先让学生们做一个游戏:模拟空气“微粒”的运动，这是个非常值得尝试的活动。这项活动，相信对学生建构“热能”
35、 、 “热运动” 、 “热膨胀”等科学概念会有帮助。因为从物质结构的角度看，膨胀是由于物质中邻分子(或原子)之间的平均距离增大所造成的。那么怎么让学生去想象物质的这种“微粒运动”呢?通过角色扮演的模拟活动，把一种抽象的运动用直观的“模型”表达出来，学生们或许真能建立起他们自己的关于“热运动” 、 “热膨胀”的认识呢!科学概念.气体受热以后体积会胀大，受冷以后体积会缩小。.热膨胀现象与物体内部微粒的运动有关。过程与方法.用多种方法观察空气的热胀冷缩现象。.用文字或图画进行描述和交流。.尝试用“模型”解释现象。情感态度价值观.对热现象产生更浓的探究兴趣。(二)教学准备为每组准备:烧瓶、I.型玻璃管
36、; 热水、常温水、冰水;锥形瓶、气球。(三)教科书说明 内容共 3 页，分两个部分。第一部分:观察空气是否热胀冷缩延续前一课的活动，我们的研究内容从液体转移到了气体一空气是否也具有热胀冷缩的性质?有了液体的研究经验，学生会对空气的热胀冷缩有比较正确的推测。怎么用具体的、可见的实验来验证推测呢?或许可以让学生自主思考开展研究(教科书通过实验装置图进行了研究的提示指导)，给学生一个知识和技能迁移的实践机会。如何从充满周围空间的空气中取出一部分进行研究呢?学生们会提出用一个容器装。有了前面研究水的装置，他们会想到容器的密闭性问题。用于密封的材料可以选用胶带纸、橡皮泥、黄泥球、橡皮塞等。由于空气是看不
37、见的，如何将这一现象变成可观察的?怎样才能观察到容器内的空气膨胀了?可以尽可能地放手让学生大胆设想。常用的几种方法有:A.通过容器的鼓凹来发现。空气总是充满容器的空间，当容器凹时，说明空气体积变小;当容器鼓时，说明空气体积变大。这种方法适用于软塑料瓶、软包装饮料盒及易拉罐。B.借助其他能鼓凹的物体来发现，例如教科书第 33, 34 页插图的提示，可以在烧瓶口上套小气球。C.用红墨水封口的液体热胀冷缩装置，观察烧瓶受热或受冷时红墨水的移动情况。无论学生们想出怎样的方法，只要有条件办到，都不妨让他们去实践一番，以使他们获得更多的直观经验和成功带来的喜悦。在之后的交流中，除了明确空气也有热胀冷缩的性
38、质，还可以指导学生将空气的这一性质与水相比，讨论两者的热胀冷缩有什么不同的地方?鼓励学生通过比较有新的发现。例如:空气变化得更快、体积变化也比水明显。对学生们的这类发现应给予肯定，给他们充分的机会交流、探讨，这个活动不可忽视。第二部分:怎样解释热胀冷缩现象学生在之前的活动中，已经对空气体积的变化有了感性的认识。那么怎么解释空气的热胀冷缩现象?这部分，教科书设计了一个班级游戏活动:将“微观世界”放大，让学生们扮演一个个的空气分子，模拟空气分子的热运动。把一种看不见，摸不着，但又实际存在的现象用一种模拟的方法展示在我们眼前，这是一个很有趣也很有价值的活动。模拟空气“微粒”运动的游戏，是对热胀冷缩现
39、象解释的直观模型，这是一种值得学生学习和运用的解释手段。这个“模型”游戏直观地解释了自然界热胀冷缩的现象，也同时为后续研究固体热胀冷缩现象奠定了基础，是一个比较重要的活动。(四) 教学建议1.过程安排建议。(1)引人.液体有热胀冷缩的性质，那么空气有这样的性质吗?.今天，我们一起来研究:空气在受热或受冷后，体积会怎样变化?(2)空气受热受冷后体积的变化研究.讨论观察实验的方法:怎么能清楚地观察到空气的热胀冷缩现象?.师生交流，确定方法。.小组活动:观察空气受热后体积发生的变化 ;观察空气受冷后体积发生的变化。.小组交流、讨论。(3)怎么解释热胀冷缩现象.温度变了，怎么会引起物体的体积发生变化呢
40、?.模拟空气“微粒”运动的游戏。.一起建立我们自己的假说。2.几点说明。(1)让学生自己设计一个观察空气热胀冷缩的实验装置还是有一定困难的，所以教师的引导非常重要:我们要看到原本看不到的空气的体积变化，是需要借助于其他物体的。教科书提示框的内容是学生进行交流、讨论的一个平台:如果瓶内的空气体积膨胀，瓶内的空气就会往外挤。只要想办法观察到瓶内的空气在往外跑，我们就知道瓶里的空气在膨胀了。教师可以用较充分的时间让学生自主设计各种可能想到的实验方法。气球、液柱、泡沫塑料球都是可以一试的材料。(2)教科书设计观察空气在热水、常温水和冰水中的体积变化，是对热胀冷缩现象的一个重要体验。因为空气的热胀冷缩非
41、常明显，当学生看到气球在热水中鼓起来，而在冷水中迅速回缩，甚至有可能被吸人瓶子内，这个体验将很深刻地留在学生的脑海中。同时也能比较出液体和气体热胀冷缩的区别来。可以准备一些冰块来进行观察实验活动。(3)模拟“微粒”运动的游戏，我们可以让学生在教室内自由组合，也可以到走廊或者操场上进行。这个活动体验有着多方面的教学意义，指向了对物体热胀冷缩性质的本质解释。学生们只有去实践、体验过了，才能理解其中的意义所在。组织学生尝试一下吧，会有许多收获的。第 5 课金属热胀冷缩吗(一)背景和目标学生认识了水、空气都具有热胀冷缩的性质后，此时会很自然地想到另一个问题: 固体会不会也热胀冷缩呢?教科书选择金属固体
42、物让学生开展这方面的观察研究活动。第一项活动是观察铜球的热胀冷缩。铜球是个球体，加热后，各个方向上都会产生相同程度的膨胀变化。用铜环可以方便地检测到加热后铜球各个方向上的胀大变化，这有利于让学生认识到物体的膨胀是立体的膨胀。当然生活中有许多物体是条状的或平板状的，它们的热膨胀只是更明显地反映在长变的变化或面积的变化上。有了铜球立体膨胀现象的认识及观察方法的学习，学生们就可以试着去设计观察其他形状的金属物体热胀冷缩现象的实验了。受铜球观察活动的影响，学生们可能会想到找一个圆形的金属薄片(垫片或游戏币等 )来观察研究它是否会热胀冷缩 :在一块木板上水平并排钉两颗小钉子，两钉间的距离接近等于金属圆片
43、的直径，让金属圆片平贴着木板下滑，正好能通过两钉间的空隙，然后把金属圆片加热，观察加热后的圆片是否还能同样通过两钉间的空隙。如果不能通过，说明金属圆片加热后膨胀了。当然学生也会比较容易想到教科书第 37 页设计的活动:找一根金属条，观察加热后长度是否发生变化。观察过两三种金属的热胀冷缩现象后，可以向学生提出“金属都热胀冷缩吗?”的问题。学生们在第 3 课“液体的热胀冷缩”一课曾做过类似问题的思考和讨论，相信他们此时不会简单地做出结论。这里再次提出相似问题的思考，一方面是强化学生的意识，仅仅靠一两个事实就不全称定义是不严谨、不科学的;另一方面，这项活动更大的意义在于引导学生关注其他更多金属物体的
44、“热胀冷缩”现象，包括对其他非金属物体的关注。从而认识到“任何现实的事物都是特殊性和普遍性、个性和共性的有机统一。 ”比如，金属锑和秘是热缩冷胀的，还有水在 4 0C 以下也是热缩冷胀的。科学概念.许多固体和液体都有热胀冷缩的性质，气体也有热胀冷缩的性质。.有些固体和液体在一定条件下是热缩冷胀的。过程与方法.设计简单易操作的实验活动，有效地观察金属固体体积变化的现象。.正确使用酒精灯给物体快速加热。.对生活中的现象尝试用模拟实验加以解释。情感态度价值观.对探究各种物体的热胀冷缩现象表现出更浓的兴趣。.初步意识到事物遵循普遍的变化发展规律，但也有特殊性。(二)教学准备为每组准备:酒精灯;铜球热胀
45、冷缩演示器;钢丝条、刻度尺、作支架用的木块等图片、资料。(三)教科书说明内容共 3 页，分三个部分。第一部分:观察铜球的热胀冷缩这一课的活动是根据学生在前两课学习的基础上自然产生的探究需求设计的。固体(金属)的热胀冷缩现象相比水和空气，较难以观察。如果一开始就让学生自主开展观察研究活动，会有一定的难度。因此本课的第一部分“观察铜球的热胀冷缩” ，是直接以图文的方式呈现观察的方法和具体步骤。教师在教学时，可以直接出示铜球热胀冷缩的实验材料，通过分析材料，引导学生思考和提出研究的方法与过程。而且在这个活动中，还要特别强调使用酒精灯和不可直接触摸加热后的铜球等安全问题，以防止烫伤。这个活动，可以考虑
46、由教师进行演示实验，如果采取有效的预防措施，也可以组织学生小组实验，例如给学生准备棉质的手套、大量冷水，等等。通过实验，学生会发现铜球也具有热胀冷缩的性质。第二部分:观察钢条的热胀冷缩有了前面观察铜球热胀冷缩方法的讨论和实践，我们就可以让学生尝试着去观察其他金属物体的热胀冷缩现象了。比如生活中常见的铁片、钢丝等，它们会热胀冷缩吗?这部分教学时，可给每个小组提供圆形的金属垫片或钢丝条等，让学生们根据观察材料思考、讨论、设计实验方法。教师只要稍作提示:怎样观察金属片的面积是增大了或是缩小了，怎样观察金属条的长度是增长了或是缩短了?相信学生们能想出各种有效的观察方法来。教科书这部分安排的活动是观察钢
47、条的热胀冷缩，主要是考虑到，第一，这一观察实验活动让学生自主开展相对容易些。第二，加热后钢条长度是否发生变化，是借助一根大头针，通过观察大头针的倾斜程度，把钢条的细微变化“放大” ，让学生能直接看到加热的钢条的“膨胀” ，这可以使学生对热胀冷缩现象的认识变得更深人更具体。另外，像这一类膨胀效应在实际生活中比较多见。比如学生可能都在生活中观察到铁桥、火车行驶的钢轨等连接处留有一些间隙。通过金属条受热膨胀现象的观察认识，容易让他们把新的认识和生活中的现象建立联系，促进他们对这种设计和做法意义的理解，使科学学习与生活应用联系起来。第三部分:金属热胀冷缩吗铜球会热胀冷缩，钢条也能热胀冷缩，那么是不是可
48、以说金属都能热胀冷缩呢?这个问题的提出是对学生科学素养的一种检测。相信学生们会认识到需要对更多的金属物体进行观察研究，才可做出概括。当然学生也马上会意识到对所有金属物体进行观察是不可能、不现实的。比较有效的解决办法是，了解前人已经获得的研究成果，这也是一种非常重要的研究方法。教科书提到了热缩冷胀的两种金属锑和秘，还有单元后资料库介绍的“热胀冷缩和冷胀热缩”的内容，都可以让学生去阅读。通过阅读，他们了解到自然界确实存在物体的热缩冷胀现象，这可以进一步强化学生不可根据一两个事实而做出整体性概括的意识。那么，通过前几课的学习，前几项活动的经历，虽然我们还不能说金属都有热胀冷缩的性质，液体、气体都有热
49、胀冷缩的性质。但是，我们还是有必要让学生对之前所观察到的一个个单个物体的热胀冷缩现象的认识做个提升。也就是需要组织学生回顾一系列观察实验的现象，并进行分析、归纳和概括，将学生已有的关于水有热胀冷缩的性质，空气有热胀冷缩的性质，铜球和钢条有热胀冷缩的性质认识，提升为许多物体都有热胀冷缩性质的认识。同时需要引导学生思考教科书最后一段文字中的“”所蕴涵的意义。这一研讨活动有两层含义:一是强调科学探究中严谨的科学态度，仅仅靠一两个事实就进行完全概括是不严谨的;二是为学生的课后探究留出了空间，省略号所涵盖的探究活动会接连不断地出现，这也正是我们所期望的。(四)教学建议1.过程安排建议。(1)引人.固体有热胀冷缩的性质吗?.让我们找几种金属材料来观察研究它们是否会热胀冷缩。(2)观察铜球的热胀冷缩.讨论观察实验的方法:怎样检测铜球被加热后体积有没有增大?.师生交流。.确定方法。.小组观察实验:观察铜球受热后体积发生的变化 ;观察铜球受冷后体积发生的变化。.小组交流、讨论。(3)观察钢条的热胀冷缩.设计一个实验装置，观察钢条的变化。.小组实验。.交流现象和结论。(4)金属热胀冷缩吗.铜球和钢条都有热胀冷缩的性质，那么是不是所有的金属都会热胀冷缩呢?.资料学习。2.几点说明。(1)观察铜球的热胀冷缩，是在学生已有“水、大多数液体、空气都有热胀冷缩性质 ”的基础上进
