小学科学教科版（2024）四年级上册（2024）6. 我们来做“热气球”教学设计

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本课是教科版小学科学四年级上册第一单元《空气》的第六课，隶属于新课标“物质的结构与性质”核心学习主题。本单元前序课程已引导学生认识空气的存在、空气占据空间、空气有质量等基础性质，本课是对空气热学性质的延伸探究，聚焦热空气的运动特点，是连接空气基础性质与大气流动、风的形成的过渡课程。
课本原文核心内容：人们在节日会放飞热气球，热气球可以升空、降落。我们可以利用身边材料制作简易热气球，观察热气球的运动变化，探究热空气的特点。空气受热后体积膨胀、变轻，会向上流动，带动热气球升空；空气冷却后收缩、变重，热气球就会慢慢降落。
教材以“观察现象—动手制作—实验探究—总结规律”为逻辑主线，通过模拟热气球实验，让学生直观感知热空气上升的科学原理，培养学生动手探究、现象分析、归纳总结的能力，契合新课标以探究实践为核心的教学理念。同时本课实验操作简单、现象直观，适合四年级学生小组合作探究，能有效激发学生科学探究兴趣。
二、核心素养目标
依据《义务教育科学课程标准（2022年版）》，结合四年级学生认知特点，制定四维核心素养目标：
1. 科学观念：知道空气受热膨胀变轻、遇冷收缩变重；明确热空气会上升、冷空气会下沉的基本规律，掌握热气球升降的核心原理。
2. 科学思维：能通过观察实验现象，对比分析热气球升降的不同条件，初步建立“温度变化—空气轻重—空气流动”的逻辑关联，学会用简洁、规范的科学语言解释实验现象。
3. 探究实践：能规范完成简易热气球制作与放飞实验，熟练掌握实验操作步骤，准确观察、记录实验现象，能小组合作完成探究任务，提升动手操作与合作探究能力。针对不同学情，基础学生可完成实验操作与现象记录，提升学生可自主探究影响热气球升空效果的因素。
4. 态度责任：感受科学与生活的紧密联系，体会热气球发明的科学价值，养成严谨细致、规范操作、如实记录的科学探究习惯，树立乐于探究、勇于尝试的科学态度。
三、教学重难点
1. 教学重点：通过模拟实验观察热气球升降现象，掌握热空气上升、冷空气下沉的科学规律。
2. 教学难点：逻辑清晰地解释热气球升空和降落的完整原理，理解空气冷热变化与空气轻重、运动方向的内在联系。
四、教学方法
结合本课教学内容与学生学情，采用多元化、可落地的一线教学方法，兼顾分层教学：
1. 情境导入法：通过热气球实景视频、生活案例创设情境，激发学生探究兴趣，快速聚焦课堂主题。
2. 演示讲授法：教师规范演示实验操作，细致讲解操作要点、安全规范，突破学生操作难点。
3. 小组探究法：4人一组分工合作（操作员、记录员、观察员、汇报员），分层完成实验任务，落实差异化教学。
4. 对比分析法：对比加热前后、冷却后热气球的状态变化，引导学生自主归纳科学规律。
5. 启发提问法：梯度设计问题，兼顾学困生与优等生，引导学生逐步深度思考，突破教学难点。
五、教学过程（40分钟）
（一）情境导入，激趣质疑（5分钟）
1. 教师操作：播放节日热气球升空、飞行、降落的实景短视频，展示热气球实物图片。
2. 教师话术：同学们，视频中五颜六色的热气球非常漂亮，大家仔细观察，热气球可以实现哪些运动状态？（停顿2秒，等待学生回答）没错，热气球可以慢慢升空、在空中飞行，还能平稳降落。大家有没有好奇过，没有发动机的热气球，到底是靠什么力量飞上天的？又为什么会慢慢落下来呢？
3. 学生互动：随机抽取2-3名学生发言，分享自己的猜想，教师不急于评判对错，认真倾听并记录学生想法。
4. 教师小结：大家的猜想都很有想法，到底是不是大家说的这样呢？今天我们就一起动手制作简易“热气球”，通过实验揭开热气球飞行的科学秘密，学习新课《我们来做“热气球”》。
（二）新知铺垫，明确原理雏形（7分钟）
1. 教师讲授：回顾上节课空气的相关知识，空气是无色无味、会流动的气体，有一定质量。今天我们重点探究温度对空气的影响。
2. 课本原文诵读与讲解：课本原文——“空气受热以后，体积会膨胀，变得比周围的冷空气轻，就会向上升；空气冷却后体积收缩，变得比周围空气重，就会向下降。”
3. 教师话术：大家齐读这段文字两遍。大家思考一个问题，同样的空气，加热之后为什么会变轻？老师给大家通俗解释：空气受热后，分子间距变大，空气变得松散，相同空间内的空气量变少，质量就变轻了；变冷后空气收缩、变紧密，质量就变重了。这就是热气球飞行的核心基础。
4. 启发提问：结合这句话，大家初步猜想，热气球升空对应的是哪种空气状态？降落又对应哪种状态？引导学生初步得出：加热空气热气球上升，冷却空气热气球下降。
（三）分组实验，探究验证（20分钟）
1. 实验准备（3分钟）
实验材料：轻薄透明塑料袋、纸质圆筒、蜡烛、打火机、实验记录表、湿巾（防火备用）。
小组分工（差异化分工）：学困生负责观察、记录现象；中等生负责固定器材、辅助操作；优等生负责主导实验、整理结论、小组汇报。
安全讲解教师话术：本次实验用到明火，大家一定要遵守安全规则。第一，实验过程中身体、头发、衣物远离火焰；第二，塑料袋不要直接接触火焰，防止烧坏、起火；第三，实验结束后立即熄灭蜡烛，整理器材，禁止随意触碰明火。
2. 详细实验操作步骤与师生互动（14分钟）
步骤一：组装实验装置。教师示范：将纸质圆筒竖直放在桌面，蜡烛放入纸筒正下方，纸筒可以遮挡气流，防止火焰晃动，同时避免塑料袋直接接触火焰。教师话术：请各小组按照老师的样子摆放器材，纸筒必须竖直，蜡烛居中，摆放平稳，不能倾斜。
步骤二：预热空气。教师示范：轻轻打开轻薄塑料袋，袋口朝下，罩在纸筒上方，双手轻轻捏住袋口两侧，保持塑料袋舒展、松弛，不要紧绷。教师话术：大家注意，塑料袋一定要舒展，不能用力拉扯，否则会影响实验效果，手不要松开，保持固定状态。
步骤三：加热观察。教师话术：请每组操作员在老师统一指令下点燃蜡烛，仔细观察塑料袋的变化。大家重点观察：加热10秒、20秒后，塑料袋的形状、松紧、受力有什么变化？
学生互动：学生观察发现，加热后塑料袋慢慢鼓起、膨胀，手部能感受到塑料袋有向上的拉力。记录员及时记录实验现象。
步骤四：放飞热气球。教师话术：当塑料袋完全鼓起、向上拉力明显时，大家缓慢松开双手，观察热气球的运动状态，记录升空高度、停留时间。
步骤五：冷却观察。热气球升空后，引导学生持续观察，教师提问：大家继续观察，热气球飞起来一段时间后，会发生什么变化？为什么会出现这种变化？
学生互动：学生观察到热气球慢慢下降、落地，小组讨论原因，自由发言。
步骤六：重复实验。为保证实验准确性，各小组重复操作2次，对比实验现象，排除偶然误差。
3. 实验总结与原理梳理（3分钟）
教师话术：结合大家的实验现象，我们一起来总结。加热袋内空气，空气受热膨胀变轻，热空气上升，带动塑料袋升空；蜡烛熄灭后，袋内空气慢慢冷却收缩、变重，热空气消失，热气球失去上升动力，慢慢降落。这完全印证了课本中的科学原理。
教师板书核心逻辑：加热→空气变轻→上升；冷却→空气变重→下降。
（四）课堂小结，巩固提升（5分钟）
1. 教师引导学生梳理本节课知识点：本节课我们通过动手实验，掌握了热空气上升、冷空气下沉的规律，理解了热气球升降的完整原理。
2. 梯度提问巩固：基础提问（面向学困生）：热气球升空的原因是什么？提升提问（面向优等生）：生活中哪些现象利用了热空气上升的原理？（炊烟上升、暖气片制热等）
3. 教师补充拓展：生活中的孔明灯、走马灯，都是利用热空气上升的原理制作的，科学藏在生活的方方面面。
六、作业设计（差异化作业）
1. 基础作业（全员完成）：规范填写实验记录表，用自己的话完整写出热气球升空、降落的科学原理，字数不少于80字。
2. 提升作业（选做）：观察生活中热空气上升的现象，记录1-2个生活案例，简单说明原理，写在科学作业本上。
3. 拓展作业（挑战）：思考如何改良简易热气球，让热气球升空更高、停留时间更长，写下1-2条改良方案。
七、结语
本节课我们以动手探究为核心，亲手制作了简易热气球，直观观察了热空气的运动规律，解开了热气球飞行的科学奥秘。小小的热气球，蕴含着简洁又重要的空气科学原理。希望同学们今后能保持探究热情，善于观察生活中的科学现象，主动思考、大胆实践，用科学思维发现更多生活中的奥秘。
八、板书设计（简练规范）
6. 我们来做“热气球”
1. 核心规律：热空气轻→上升
冷空气重→下沉
2. 升降原理：
加热空气→膨胀变轻→升空
冷却空气→收缩变重→降落
3. 应用：热气球、孔明灯