7 加热与保温教学设计及课堂实录

第七单元《加热与保温》

第5课时《热辐射》

上海市虹口区曲阳第四小学 胡超

一、

科学教育理论指导

1、本课相关科学知识理论

热辐射的特点：热辐射能以光的速度把热量从一个物体传给另一个物体，可以在真空中传播；任何物体，只要温度高于0 K，就会不停地向周围空间发出热辐射；伴随能量形式的转变；具有强烈的方向性。 2、

本课相关教育理论

根据科学与技术核心能力矩阵，本课主要从两个方面体现教育理论运用。

（1）体验探究过程

探究过程包括以下基本要素：提出有关身边现象的问题；围绕问题设计可行的研究方案；通过观察、操作、实验等方法实施研究，应用口头、书面形式表达信息；发现信息之间的关系，得到答案或形成结论；交流、反思研究结果，提出解决方案。

（2）培养应用证据能力

应用证据的能力包括以下基本要素：设计证据搜集方案；利用多种途径收集信息；分析信息，确立证据；分析证据，建立联系，得出结论。

二、

教学内容与教学方法梳理

1、

教学内容

（1）单元内容整体把握

本节课是上海教育出版社九年义务教育课本《科学与技术》四年级第一学期第七单元《加热与保温》第五课时的内容。它隶属于“能与能源”模块中“能的表现形式”主题。

本单元中，学生通过交流火与加热的相关知识，初步了解人类学习使用火的历程和身边常用物品的加热原理；在使用酒精灯的过程中不但学会阅读流程图进行规范操作，还能学习相应的灭火原理；通过热传导、热对流、热辐射的相关实验，初步了解相关的知识；在保温技术和散热技术的相关实验中，通过数据的收集和分析，较有效引导学生学习了保温和散热的知识；在制作简易隔热垫、自制保温瓶和蜡模的学习中，从设计到制作直至评价和改进，使学生能经历较为规范的技术操作的全第 1 页

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过程。

本单元是继三年级第二学期《热胀冷缩》单元以后又一个与“热”有关的学习内容。在后续五年级第二学期的《能源》单元中也有热能的相关知识。在科学学习技能方面，本单元继三年级第二学期学习图表制作的基础上有了很好的延续，为学生对实验数据的收集、分析、统计提供了较好的学习途径。

（2）教学内容分析

本课教学内容上承热传导与热对流两课，认识热传递的第三种形式——热辐射；下启后续教学内容中保温杯利用镀银层反射热辐射、散热技术中将散热装置涂成黑色等的实践基础。学生对热传递三种形式及其传递特点的认识程度对后续内容有相当的影响。

2、

教学方法梳理

本节课通过学生体验、比较热辐射与热传导、热对流的区别，认识热辐射是热传递的一种形式；通过对比实验比较表面颜色深浅不同的物体吸收热辐射的能力，认识物体吸收热辐射的本领大小与表面颜色深浅有关；通过运用所学的热辐射知识解释一些现象，巩固所学，为之后的学习运用做好准备。

三、

学情分析

1、有备而来

学生学习本节内容有着一定的经验积累。接触过热的碗、保温杯等（热传导），试过在开水里加冷水来降温，见过烟向上升（热对流），当然对于热辐射也不陌生，比如夏天被太阳晒得满头大汗，又如远远地感受到火焰的热量等等。在本单元之前的学习内容中一起回顾了生活中的一些加热器材，了解了不同的热源；交流了物体受热后的变化，能从现象分辨物体是否得到热量；学会了如何使用酒精灯，知道安全、规范操作的重要性；通过实验方法认识了热辐射和热对流两种热传递的形式，形成了以实验来研究不同热传递方式特点的科学方法。

2、

容易混淆

学生在两个地方容易产生混淆。

（1）热传递的三种形式容易混淆

学生虽然有一定的生活经验，知道热会传递，但却是初次系统地区分三种不同的热传递方式，因此容易产生混淆。

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（2）对颜色的理解容易混淆

教材实验中使用黑白两色的两个塑料袋，实验中黑与白表示两个袋子深浅不同，但学生也可能会认为代表着颜色（色系）不同。在推导结论时容易混淆地认为是颜色（色系）的不同造成物体吸收热辐射本领大小的区别。

四、教学目标

1、通过体验、比较热辐射与热传导、热对流的区别，初步知道热的物体不需要通过其他物质，把热量沿直线直接传递出去的过程是热辐射；

2、使用传感器进行对比实验，收集数据，分析、讨论，初步认识物体吸收辐射热的本领大小与物体表面颜色的深浅有关，物体表面颜色越深，吸收辐射热的本领越大；

3、在对比实验中养成学生相互合作的意识，细致观察的习惯，分析数据的能力。

五、教学重难点

教学重点

认识热辐射的基本特点。

突出重点的方法：通过太阳热量通过真空宇宙传到地球图片分析热辐射过程中可以不需要其他物质；通过在热源与传感器中间设置遮挡、改变热辐射方向请学生找一找热源发出的热辐射等两个小实验认识热辐射沿直线传播。

教学难点

通过对比实验，认识物体吸收热辐射与表面颜色深浅有关。

突破难点的方法：利用传感器，开展表面颜色深浅不同的物体吸收热辐射本领大小的对比实验，从单组对象（黑——白两色对比）多次实验到多组对象（深红——浅红、深黄——浅黄、深绿——浅绿、深黄——浅黄两两对比）多次实验进行多样本对比分析。从实验的数据图表中发现规律，推导结论。

六、教学准备

1.学生实验器材：DIS数字传感器、计算机终端、支架、热源、各色螺母、微型电扇等。

2.演示实验器材：DIS数字传感器、计算机终端、支架、热源、各色螺母、微型电扇等。

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3.自制PPT。

七、

教学过程设计

1.

教学流程图

情景Ⅴ

图片3 深浅不同的服装

活动Ⅲ

学生实验1、2 物体表面颜色越深，吸收热辐射能力越强。

活动Ⅵ

应用2 情景Ⅳ

演示实验2 沿直线方向传递

情景Ⅲ

图片2 太空

不需要其他物质

活动Ⅱ

应用1 活动I 图片

热传导、热对流

情景I 图片1 太阳传热到地球

情景Ⅱ

演示实验1 热辐射

2.

流程图说明

活动Ⅰ 巩固

图片解读：图中现象对应的主要热传递方式。从主要传递介质和传递特点两个方面归纳热传导和热对流特点，为认识热辐射的特点做好准备。

情景Ⅰ 图片1 出示“太阳传热到地球”图片，提问太阳的热量是如何传递到地球的？引入热辐射。

情景Ⅱ 演示实验1 以浴霸灯模拟太阳，以传感器检测温度变化，分析得出这种传热方式既不是热传导，也不是热对流。

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情景Ⅲ

图片2 通过太阳热量通过真空宇宙传到地球图片分析热辐射过程中可以不需要其他物质。

情景Ⅳ

演示实验2 通过在热源与传感器中间设置遮挡、改变热辐射方向请学生找一找热源发出的热辐射等两个小实验认识热辐射沿直线传播。

活动Ⅱ

应用1 图片解读：分析撑伞能遮阳的理由。

情景Ⅴ

图片3 出示“各种深浅不同的服装”图片，讨论：夏天出行，选哪些衣服可能凉快些？引出探究。

活动Ⅲ

学生实验

利用传感器，开展表面颜色深浅不同的物体吸收热辐射本领大小的对比实验，从单组对象多次实验到多组对象多次实验进行多样本对比分析。从实验的数据图表中发现规律，推导结论。

活动Ⅵ 应用2 拓展运用，反馈巩固。

3.

教学的主要环节

本设计可分为三个主要的教学环节：

第一环节，初步认识热辐射的基本特点。 通过图片及演示实验，比较热辐射与热传导、热对流的区别，认识热辐射可以在没有物质的情况下沿直线传递。

第二环节，探究物体表面颜色的深浅与吸收辐射热的本领大小是否有关。 通过图片、学生实验，得出物体表面颜色越深，吸收热辐射能力越强的结论。

第三环节，拓展运用，反馈巩固。用学到的热辐射知识解释图片中的现象。

活动一：认识热辐射的基本特点

学生活动



交流：图中主要的热传递方式。

指导要点



出示图片，复习巩固热传导和热对第 5 页

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流的概念，突出传递介质和传热特点。



讨论：太阳热量传到地球的方式。



应用模拟实验，鼓励学生细致认真



体验、分析：热辐射的传递特点。



观察、交流：烈日下撑伞为什么能凉快？

活动二：探究物体表面颜色的深浅与吸收辐射热的本领大小有关

学生活动



交流：夏天出行，深浅不同的衣服，

选哪些颜色可能凉快些？



交流实验方法。



提醒学生实验注意事项。

指导要点

观察，并在交流中敢于表达自己的见解，了解热辐射的基本特点。



引导学生利用所学知识解释现象。



实验一：黑白两色吸收辐射热的本

巡视学生实验的开展过程，注意学领大小对比实验。

生实验操作的正确性。



交流与汇报：交流实验数据，得出

指导学生分析实验数据，得出初步初步的实验结论。

结论。



实验二：表面颜色深浅不同的物体，

引导学生认识到一次实验是无法得吸收辐射热的本领大小对比实验。

到准确结论的。



交流与汇报：交流实验数据，发现

引导学生观察不同组的实验数据，规律，得出结论。

发现规律。



归纳总结：物体吸收辐射热的本领

板书小结。

大小与物体表面颜色的深浅有关，物体表面颜色越深，吸收辐射热的本领越大。

活动三：拓展应用

反馈巩固

学生活动



交流：解释图片中的现象。

教师引导方法



引导学生运用所学的热辐射知识解第 6 页

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1、高温环境工作用的隔热服为什么设计成白色？

2、冬天的雪地上，有时候撒上煤渣，

是为什么？

3、企鹅聚集在一起融化冰雪的方法。



阅读：企鹅的秘密。

释现象，让学生体会到科学源于生活，用于生活。



通过资料展示自然界中企鹅利用热辐射的例子，激发学生进一步探索科学奥秘的兴趣。

八、教学评价设计

本课评价主要见下表：

项目

内容

观察、交流，知道热辐射的传递特

点

完成探究实验，通过记录、分析实☆☆☆☆☆

☆☆☆☆☆

自评

☆☆☆☆☆

互评

☆☆☆☆☆

探究与发现

验数据，发现表面颜色深浅不同的物体吸收热辐射的特点

设计实验，比较表面颜色深浅不同设计与运用

的物体吸收热辐射的本领大小

运用学到的知识，分析生活中的各种现象。

活动中有小组分工，能完成自己的合作与交流

分工任务。

积极参与小组和班级交流，能倾听他人的发言。

九、设计特色简述

本设计中最突出的两个特色是

1、

稳定安全的热源

☆☆☆☆☆

☆☆☆☆☆

☆☆☆☆☆

☆☆☆☆☆

☆☆☆☆☆

☆☆☆☆☆

☆☆☆☆☆

☆☆☆☆☆

教材中使用的热源是自然热源——太阳。它虽然安全易得，但是在多云、阴天、温度较低的天气等情况下实验，效果不理想。实验室常用的热源酒精灯，实践中虽第 7 页

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然比太阳要稳定，但是辐射量少，操作中也容易引发安全隐患。我尝试从学生熟悉的生活中去寻找其它热源，最终确定了使用小号浴霸灯这一稳定、安全、可控制的热源作为实验器材，并在器材设计上加上灯罩来保护学生的眼睛。

2、

快速精确的测量仪器

实验室中常用的温度测量仪器是温度计。精度较低（最小刻度0.5℃），对比实验中需要较长的时间才能明显读出数值的区别。我校配备有DIS数字传感器，有着直观（直接显示数值）、精确（最小刻度0.1℃）、显示方式多样（可直接将数据整理成表格、图表）的特点。因此引入该设备辅助实验。

附：板书设计、学生记录单设计

板书设计

热传导 （主要） 从温度较高部分

在固体中 传到较低部分

热对流 在气体和 通过流动传递

液体中 热辐射 不需要通过 沿直线直接传递

其他物质

物体吸收辐射热本领大小与物体表面颜色的

深浅有关。

物体表面颜色越深，吸收辐射热能力越强。

热辐射

板书一 板书二

学生记录单设计

实验单

探究物体吸收热辐射能力与表面颜色深浅的关系

实验一：

对比颜色：黑色 白色

通过数据与图表分析，我们发现：

比 吸收热辐射的本领大。

实验二：

对比颜色： 色 色

我们的发现： 比 吸收热辐射的本领大。

其他组发现： 比 吸收热辐射的本领大。

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比 吸收热辐射的本领大。

比 吸收热辐射的本领大。

结论：

物体吸收辐射热的本领大小与物体表面颜色的 有关。

物体表面颜色越 ，吸收辐射热的本领越 。

组号：

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