基于“学习共同体”发展科学思维

——为思维而教，为思维而设计

为进一步推进教育教学改革，提高我校科学教师教育教学水平，提升科学组教育科研能力，充分发挥名师工作室的引领作用，2023年9月14日，围绕科学组十四五规划集体课题《基于“学习共同体”的小学科学课堂实践研究》，科学组在学校Steam开展了主题为“基于“学习共同体”发展科学思维——为思维而教，为思维而设计”的集体教研活动，江宁区教研员刘德云老师莅临指导。

张牧文老师执教五年级《保温壶的秘密》。本课以生活中常用的保温壶导入，提出一个真实的科学问题：保温壶为什么能保温呢？学生提出，可能是保温壶材料的原因。接着，张老师带领学生拆保温壶、探究各部分材料的传热能力，发现玻璃、塑料、木头等材料的传热本领差，而金属的传热比较快。由此引出：既然金属的传热快，保温壶为什么要使用金属这种材料呢？将学生的关注点引到保温壶内胆的双层结构上。再通过单层玻璃和双层玻璃的传热本领对比，发现双层玻璃的确具有保温效果。最后，通过资料阅读，发现保温壶内胆的真空结构，进一步习得金属镀层发射热辐射的效果。

教研课后，刘老师从课的目标设计、认知设计、活动设计、细节设计等方面提出了建议，对青年教师成长起到了关键作用。求真务实，求实创新，我们将继续聚焦学生科学思维的发展，打造新课堂，在科学教学的道路上探索前行！

撰稿：张牧文

校对：郭永宁

审核：张  骏

《保温壶的秘密》教学设计

南京市江宁实验小学 张牧文

【核心概念】

1.物质的结构与性质

   4.能的转化与能量守恒

【学习内容与要求】

学习内容：1.1物质具有一定的特性与功能

内容要求：5～6年级 ①观察常见材料在水中的沉浮现象、导热性等，说出它们的主要用途。

学业要求：能比较和分析常见材料在水中的沉浮现象、导热性。能观察、描述常见材料的某些性能；能利用控制变量的方法设计方案并操作，探究不同材料在水中的沉浮现象和导热性等。

学习内容：4.1能的形式、转移与转化

内容要求：5～6年级 ③举例说出生活中常见的热传递现象，知道热从温度高的物体传向温度低的物体，从物体温度高的部分传向温度低的部分。④举例说明影响热传递的主要因素，列举它们在日常生产生活中的应用。

学业要求：能举例说明常见的热传递现象和影响热传递的主要因素，列举它们在生产生活中的应用。能对热传递的方式进行分析和推理。会用已有知识和经验对热传递方式作出推测，设计实验，寻找证据，得出结论。

【教学重难点】

重点：通过实验，了解不同材料的传热性能，说出影响热传递的主要因素

难点：设计实验，在实验中获取准确信息

【教学目标】

科学观念

通过不同材料热传导的对比实验，认识热的良导体和不良导体；

能将材料的导热性能与它的用途相联系；

说明影响热传递的主要因素，分析减缓热传递的方法；

列举材料的传热性能在生产、生活中的应用；

科学思维

通过解构保温壶，分析保温壶不同材料和结构的功能；

通过不同材料传热性能的对比实验，分析数据，说明不同材料的热传递性能；

通过模拟实验，分析保温壶减缓热传递的方法；

通过比较、分析等方法，展示对保温壶系统、结构的理解；

探究实践

能基于所学知识，从保温壶的材料、结构、功能等角度提出可探究的科学问题和研究假设；

能依据控制变量的原则，设计对比实验，制订比较完整的探究计划，探究不同材料的传热能力；

能在实验中细致观察实验现象，认真记录，与小组同学合作交流，以证据为基础形成统一观点；

态度责任

大胆表达，能够有依据地提出观点、基于证据支持或同意别人的观点；

实事求是，能以事实为依据作出独立判断，面对有说服力的证据，愿意调整证据的想法；

跨学科概念

物质与能量 系统与模型 稳定与变化 结构与功能

【教学过程】

一、观察保温壶的主要结构，思考各结构是由哪些材料制作的、对减缓热传递有什么作用。

1.播放视频：将热水倒进水杯，12小时后，温度下降到室温；将热水倒进保温壶，测量热水温度；12小时后，温度仍然保持在70摄氏度以上。提问：你发现了什么？保温壶有这样的功能：将热水的温度维持在一定的范围内，水的热量很难传递出去。它是怎么做到的呢？

   2.谈话：搞清楚产品的功能，我们可以将它打开来，看一看它有几个组成部分，每个部分使用了什么材料。

3.教师演示：拆保温壶。

4.提问：根据获得的信息，热量很难从保温壶的内部传递出去，你认为和什么有关？

二、设计实验方案，比较不同材料的导热性，形成科学概念：热的良导体和不良导体

1.谈话：看来同学们认为这些材料有快有慢，真的是这样吗？怎么证明？

2.学生说思路。

3.教师出示材料（四根粗细、大小相同的pp塑料棒、铜棒、玻璃棒、木棒热水、一次性外卖盒、变色贴纸），提问：利用这些材料，请你设计实验，比较不同材料的传热本领，注意：要保证实验的公平。

4.学生讨论实验方案，完成学习单。

5.小组汇报，其他小组补充。

6.谈话：为了方便，老师提前将贴纸贴到了小棒上，同学们在实验时要注意，同时将小棒插入热水中（教师演示）。

7.小结：铜传热比较快的，称为热的良导体；塑料、玻璃、木头等传热比较慢的，称为热的不良导体。

8.谈话：保温壶使用的材料能帮助它减缓热传递吗？壶身使用塑料、塞子使用木头确实能减缓热传递。但是内胆使用的铜，热传递却很快。那怎么还能有这么好的保温效果呢？

三、通过实验探究双层结构是否可以起到保温效果，引出内胆的真空层，通过资料阅读和分析，说出真空层能够保温的原因

1.谈话：双层结构真的能起到这么大的作用吗？你怎么证明？

2.谈话：内胆比较大，内胆壁也很厚，用它做对比实验，需要很长的时间。在课堂上，我们可以怎么做能快速看到效果呢？

3.学生体验活动：单层玻璃试管和双层玻璃试管，往内层倒入热水，用手感受外层的温度差别、看外侧变温贴纸的变化情况。

4.谈话：看来，双层结构本身确实有一定的防止热传递的作用。那只要按照这样的双层结构制作内胆，内胆就可以起到很好的保温效果了。

   5，视频：打破了小尖嘴的双层内胆放置一段时间以后，温度下降。并没有达到正常保温内胆应有的效果。

6.谈话：关于内胆，还有什么是我们忽略的？我们再来观察观察。

7.谈话：小尖嘴的作用是什么？让我们走进工厂看一看（播放工厂中内胆制作的视频）。说说看铜镀层的作用是什么？

8.资料阅读：请学生完整地说一说，铜的作用是什么？保温壶保温的秘密是什么？

9.谈话：保温壶不仅可以保热，还可以保冷，你能解释吗？

10.学生讨论并回答。

11.（出示生活中更多的保温装置）谈话：这些装置都有保温效果，它们与我们今天研究的保温壶有什么相同、有什么不同呢？它们的保温效果怎么样？同学们可以在课后继续研究。