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全国实验教学说课展示案例——《热在水中的传递》例分享：热在水的传递

一、实验选题背景

本实验选自教育版小学科学五年级下册第四单元第5课《热在水中的传递》。实验要求学生能够认识热在水中是以对流的方式传递的，热可以在物体间和物体内传递，固体、液体、气体都能传递热。指向课标的内容要求“观察热对流现象，如水在回形管中的流动”。

二、实验教学目标

1.认识热在液体和气体中的传递方式和基本原理。

2.掌握事物的变化是可以被观察的思想。通过提出问题、合理猜想、实验验证，培养学生的科学探究和批判性思维能力。

3.通过实验设计、数据分析，验证科学假设，用图形表示热对流路径。

4.培养学生严谨、细致的实验探究精神。

三、实验创新点

1.实验教具创新：

①水中附加介质：颗粒径60um黑色云母粉悬浮时间长、反射光、不溶于水，水的流动持续可视化。

②加热容器模块：长方形高硼硅玻璃缸可直接加热、贴近生活的自然对流；恒温陶瓷PTC发热板（70℃）加热液体流速慢、不易发生相变，湍流扰动少层流更明显对流循环路径更稳定。

③亚克力支撑结构模块：多点位采集数据实验现象数字化、稳固便携安全性好、解放实验人员的双手。

④可视化模块：可视空间更加趋向于二维平面时，能有效减少可视空间外湍流的扰动（暗背景、3mm单缝光可视化效果更好），层流板将湍流转变成层流，尺寸设计并不会固定水的流动路径。

2.实验教学设计创新：

实验教学设计的建构基于学生错误的前概念、热对流现象难观察、热量本身不可见、空气对流体验不深的四个难点，开展任务驱动教学，先探究“热”在水中的传递，依据科学思维的具体内容（模型建构、创新思维、推理论证、正向迁移）将任务分解为多个循序渐进的子任务逐步深入探究，再回顾《风的成因》延伸空气热对流，空气也会流动是否也会有热对流现象呢？实现思维的正向牵引，为学生系统建构“热对流”的科学概念。

四、实验设计思路

在长方形容器内加入60um云母粉水，打开强光手电筒可以看到云母粉悬浮于水中并以不同的角度反射光线，打开加热装置，各个测温点显示数值，60um云母粉水受热后开始扩散，通过透明前板，借助云母粉反射光线，学生可以直接观察到液体受热以后较热部分密度小上升，较冷部分密度大下降，一直环形相对循环流动，传递热的对流现象。

?五、实验器材准备

实验器材：恒温PTC陶瓷发热板、三脚架、长方形高硼硅玻璃缸、数显温度计（3个）、云母粉(60um)、强光手电筒、水、酒精灯、自制亚克力结构装置、黑色硬卡纸、自制层流板、铁架台、试管、感温粉末、集气瓶、蓝色素、回形管、高锰酸钾颗粒。

六、实验教学内容和过程

（一）创设真实情境、基于旧知假设

（1）借助感温粉末回顾热传导，引发认知冲突，激发学习动机。

思考：不同加热位置试管内的感温粉末变色情况。

底加热点中间加热点

（2）学生基于生活中原有的经验，作出合理的猜想和假设。

（二）进阶探索新知，建构对流概念

（1）驱动性问题：给热对流回形管中的水加热，水是怎样流动的？

画出预测图

（2）新思考：热水会上升还是下沉？

初获感知热水（下）上升，冷水（上）下沉，冷热流动混合；

热水（上）冷水（下）明显的分层现象；

新思考直接指向了热水比冷水轻（密度小）。

感受-蓝（热水）透明（冷水）左(冷热混合)右(冷热分层)

（3）解决问题：水是无色透明的，如何看见水的流动路径呢？学生根据已有经验想到借助有色颜料或高锰酸钾观察水的流动。为避免高锰酸钾颗粒自然扩散干扰学生理解现象。

高锰酸钾颗粒在水中的扩散路径

（4）学生提出新的矛盾点，认为实验现象只能证明是水流动的方向并不是热传递的方向。思考：“热”在回形管水中的流动路径是否跟高锰酸钾在水中流动路径是一致的呢？如何验证呢？

感温粉末验证“热”的传递

（5）学生提出新的问题，“热”在水中只能按照回形管的形状流动。

引发教师新思考：热对流回形管是限制了条件的强制对流，跟生活中大部分实际情况不一样，且上述两个实验都是对于“热对流”表象的认识，没有温度数据的分析，让学生缺少对热量传递的数据意识，无法准确解释生活中烧水时热是怎么传递的。

（三）延伸空气对流，实现思维牵引

（1）回顾《风的成因》空气也会流动是否也会有热对流现象呢？分享发现，建构“热对流”知识体系。

（2）介绍创新教具开放式风箱（学生只需知道该装置可以把不可见的气流变得可见即可）。

七、实验效果评价

改进前

改进后

教学效果

传统教具

现象不稳定

结论不准确

创新教具

现象稳定

路径清晰

学生亲自感受、主动探究、有助于建构热对流科学概念

基于生活经验、对现象的感受存在较大的个体差异性

任务驱动

数据分析

有效汇总

基于证据分析推理、减少个体主观差异性、有效突破重难点

1.有效帮助学生突破概念建构中的四个难点，可视化实验材料，让实验现象更明显、更直观，数字化温度加持