以探究实践为线索设计《水沸腾了》教学

◇范 霞 黄亮兴 杨翠云（通讯作者）（广西：桂林师范高等专科学校物理与工程技术系）

小学科学教与学最常用的方式是科学探究。它在激发学生学习兴趣、调动学生的积极性，以及主动建构科学概念、培育学生的科学学科核心素养等方面有着不可替代的作用。因此2022 年版《义务教育科学课程标准》提倡，教师在教学中用学生喜闻乐见的科学活动营造轻松愉快的教学氛围，让学生有足够的参与探究时间和空间，使学生的好奇心和学习科学的动机得以保持和有效激发。本文基于此课程理念进行教学设计，引导学生通过思考科学问题、预测结果、开展实验和观察、记录实验现象和数据、分析实验信息并得出结论、交流与评价等学习环节，获得关于水沸腾现象的直接认识，使学生从“司空见惯”的沸腾现象中发现未必“熟知”的科学知识，从而逐步培养学生对客观事物敏锐的观察力和学科核心素养。

教学目标是教学的起点，是开展教学设计前首先要明确的内容。一般需要对课程标准、教材和学生情况等方面综合进行分析，围绕科学观念的建立、科学思维的培养、探究实践的开展以及科学态度与责任等四个方面进行设计。

一、课程标准分析

课程标准是进行教学设计的根本依据，是每节课进行设计之前要研读的重要文件。本节科学课程标准如下。

核心概念：物质的变化与化学反应。

学习内容与要求：描述加热或冷却时常见物质发生的状态变化，如水结冰、冰融化、水蒸发和水蒸气凝结。

二、教材分析

《水沸腾了》是小学三年级科学第一章“水”单元的第二节课，是继《水到哪里去了》之后学习水汽化的另一种方式——沸腾。与第一节课是并列关系，为本单元的重要内容。教材通过“如果我们不断地给杯子里的水加热，会出现什么情况”的问题聚焦，“探索”部分是让学生观察和发现水加热至沸腾过程中的现象和变化；“水在达到什么温度时沸腾”既是“研讨”部分设计的问题，也是对“探索”部分的进一步提升。

本课以探究水的沸腾现象为载体，通过观察水加热过程中发生了哪些变化探究水的沸腾现象。采取分组实验方式，让每组学生用温度计测量被酒精灯加热的水的温度变化，同时观察并记录水从加热到沸腾的各种现象。对三年级的学生来讲，这无疑是一个挑战。因为实验中的所有器材，都是他们以前没有接触过的。尤其是酒精灯和温度计的使用等实验知识，在老教材中，都需要一课时甚至更多的时间来学习，所以，本课的内容很多，对分组实验的时间把握显得尤其重要。

三、学情分析

水沸腾时会产生大量的水蒸气、水面会出现大量的气泡，三年级的学生对该现象一般都较熟悉，但对沸腾前后水中气泡升到液面过程中大小有变化以及伴有声音的变化、沸腾时的温度特征常常不明确，不知道水的沸腾温度与大气压强有关。本节课他们将第一次接触酒精灯、温度计、石棉网等实验器材，正确组装和使用这些器材对他们而言存在不小的困难，而这些又都是三年级学生需要掌握的。他们是一群猎奇好动、爱表现、具有丰富的想象力，且对课堂保持高度积极性的学生，但学习的兴趣不容易保持，注意力不能长时间集中。他们虽对新实验器材不熟悉，但是对新课的探究实践却充满了好奇和期待。

四、教学目标

（一）科学观念

知道水受热超过一定温度时发生的剧烈汽化现象叫沸腾；知道沸腾后水的温度不再随时间和继续加热而发生变化。

（二）科学思维

在猜想假设、观察记录、研讨交流等探究活动中发现事实、发展思维。

（三）探究实践

学习用文字、图画、视频、语言等方式描述观察、实验的结果，并对结果进行分析；通过探究发展观察能力、归纳能力和表达能力；能根据要求如实记录实验数据，培养基于事实表达观点的意识。

（四）态度责任

认识到水是非常重要的资源，形成保护水资源、节约用水、珍爱生命的情感和态度。

五、教学重点与难点

（一）重点：水在加热过程中的变化及水沸腾时的现象。

（二）难点：能对水沸腾的现象进行实验和分析。

六、教学用具

铁架台8 个、石棉网8 个、50ml 烧杯8 个、酒精灯8 盏、温度计8 支、漏斗8 个、试管夹8 个、火柴8盒、塑料袋8个、棉线8条等。

七、教学过程

（一）导入——创设情境，提出问题

教师先播放用透明玻璃壶烧水的有趣视频，待学生观看视频后提问：如果不停地给玻璃壶里的水加热，会出现什么情况？

设计意图：通过符合学生认知特点、再现生活场景的视频，让学生意识到生活中处处有科学。创设真实情境，聚焦科学问题，激发学生内在学习动机。

（二）授课

1.巧用微课，优化课堂教学过程

为了突出重点、突破难点，结合班级的实际情况，本课中的温度计使用方法、酒精灯使用注意事项和实验器材组装三部分，采用了微课的形式。微课结束后，学生填写“选一选，认识本次实验的器材和作用”实验记录单。

设计意图：1.通过微课，将体积比较小的温度计和酒精灯等实验器材的演示过程放大，使学生更容易看清，帮助学生高效组装仪器；2.减轻演示实验和课堂管理的压力；3.及时巩固课堂所学知识。

2.说一说或画一画，提出自己的猜想与假设

教师：请把你对“如果我们不停给玻璃壶里的水加热，会出现什么情况”这个问题的猜想与假设，填写在课本说一说或画一画中“我的看法”下面。

设计意图：三年级的学生文字表达能力有限，利用说一说或画一画的表达方式能够让学生把猜想与假设更直接地展示出来。

3.小组合作探究，强化学生主体意识

为了更好地完成“水沸腾”实验，教师先将学生分组，再对小组成员进行分工。全班分为8 组，每组5～6人。具体分工如下表。

小组分工

设计意图：通过小组成员自主动手操作、交流与评价等合作学习活动，使他们真正成为探究的主体，激发他们潜在的创造力。

4.准备实验，促进学生有效探究

教师：根据课前实验预演结果和查阅资料，为了保证学生的实验探究在10 分钟以内完成，最终确定50ml 烧杯（加盖）、25ml 水为本探究的主要实验材料。

学生：按小组分工进行探究，观察实验现象。

设计意图：1.为了确保学生10 分钟之内完成实验探究，必须认真考虑材料的选择和相互之间的组合，以保证实验的进程和效果，以及实验任务和目标的完成；2.培养学生实验设计、实验操作等实验探究能力。

5.设计实验记录单，指导探究

基于学情分析和对学生活动手册的研究，本教学设计的探究活动记录单，没有采取学生活动手册上的两个记录表，而是选用了张亚设计的两张实验记录单。

设计意图：此实验记录单设计全面，有声音设计，与实验事实一致。另外用填一填、画一画的形式进行实验观察记录，降低了难度，为学生形成沸腾概念搭建了台阶，也使学生的思维可视化。

6.小组汇报展示交流，轻松得出结论

学生：小组分别上台展示实验记录单，汇报本组的实验现象及发现。

实验结论：水在加热过程中，温度在上升，声音变大；水在沸腾的时候，温度是保持不变的，声音变小。

师生共同总结出：液体被加热到一定温度时，内部出现大量气泡，气泡迅速胀大，上升到液面后放出大量蒸汽，整个液体发生剧烈汽化，这种现象叫作沸腾；如果继续加热，液体温度不再上升，这个不变的温度是液体的沸点。

设计意图：展示如实记录和报告观察实验的信息，培养学生初步基于事实表达观点的意识、基于事实的归纳能力以及表达交流的能力。

八、教学反思与评价

本教学设计以“提出科学问题—进行有根据的猜想与假设—开展实验观察和实验信息记录—组织组内讨论和组间汇报相结合的交流—教师引导学生自主归纳得出结论—对学习过程进行反思和评价”的探究要素为主线，巧妙利用微课和实验记录单，优化教学过程，精致化科学探究指导；通过预测结果，实验观察，搜集实验过程中出现的现象、数据等实验信息，并利用文字、图片、图画、视频、语言等方式加以表达，提高学生发现实验事实的能力，发展实验思维；培养实事求是、重视证据的科学态度；意识到科学与生活息息相关，做到学以致用。

在教学中，按照从生活走向科学的理念进行设计和实施，探究教学环节较清晰。通过学生的课堂练习和课后反馈，发现学生能够通过学习与生活经验之间的联系来更好地学习知识。学生不但可以通过实验来分析一些简单的问题，还能如实记录和报告观察实验的信息，培养了学生初步的基于事实表达观点的意识。这与传统教学相比有较大的进步。但是由于本课执教者是未毕业的专科师范生，对探究教学的实施不够熟练，导致实验设计环节没有真正落实到位，交流与讨论环节、得出结论环节也仍以教师为主，没能很好体现以学生为主体的教学理念。