《水》单元教材分析与教学建议

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  单元概述
  水是地球上十分重要的一种物质,也是液体的典型代表。学生已经在生活中积累了大量有关水的认知经验,比如水可以用来清洗物品、水可以溶解一些物质、从水中可以看见气泡,等等。这些知识是有趣的,和生活情境直接相关,但也是零散的。如何引导学生把这些感性认识向科学概念转化?水和水蒸气有哪些相同和不同?什么是液体的基本特征?这些是我们希望学生关注和探究的问题。
  三年级上册《水》单元的教学内容主要体现了课程标准中以下的学习内容:
  1.1 能够使用简单的仪器测量物体的长度、质量、体积、温度等常见特征,并使用恰当的计量单位进行记录。
  6.3 描述测量物体或空气温度的方法;知道国际上常用摄氏度作为温度的标准单位来表示物体的冷热程度。
  14.1 使用气温计测量气温,描述一天中气温变化的大致规律。
  利用气温、风向、风力、降水量、云量等可测量的量,描述天气。
  知道气候和天气的概念不同。
  15.3 了解台风、洪涝、干旱等气象灾害对人类的影响。
  17.2 举例说出改变方法和程序可以提高工作效率。
  17.3 知道使用工具可以更加精确、便利和快捷。
  本单元以“水”为探究主题,引导学生探究物质状态之间的变化。通过观察水的各种状态(固态、液态、气态),集中研究水在融化、蒸发、凝结过程中发生的变化,帮助学生初步建立起“物质是不断变化的”概念。同时, 通过对混合物食盐和沙的分离实验,帮助学生初步建立起自然界“物质循环”和“变化可逆”的概念。
  单元教学内容分析
  本单元共有8课,教材编排的逻辑是:水的三态变化(第1~4课),从观察常见的水蒸发现象开始,逐步深入地探究水的沸腾、结冰以及融化现象,比较三种形态的水的特点。第5课和第6课引导学生探究一杯水能溶解多少食盐以及怎样加快物质在水中的溶解速度,使学生认识水与别的物质混合后发生的变化以及影响这种变化的因素。第7课引导学生探究分离混合物,从而知道某些变化是可逆的。第8课引导学生探究与水的三态变化类似的一些物质变化,进一步加深学生对水这种特殊物质的认识。
  第1课《水到哪里去了》主要有四个活动,一是解释水去哪儿了,二是说说生活中的蒸发现象,三是用实验解释蒸发现象,四是比较水和水蒸气的相同点和不同点。
  第2课《水沸腾了》,本节课学生要做的是探究水的沸腾实验,观察水的沸腾过程,能从探究实验中获得并记录水沸腾的相关现象与证据,与已有的认知形成冲突,并加以整合,获得深刻的认识和体验。
  第3课《水结冰了》,学生要观察水在什么条件下会结冰,以及水结冰后有哪些变化。当温度下降到0 ℃时,水开始结冰;水完全结冰后,体积会增大,在试管中占据更多的空间……同时,他们还会观察到水的这种变化是怎样产生的,即水是怎样结成冰的。
  第4课《冰融化了》,学生会观察冰融化成水的变化过程(从固态到液态),在关注冰的状态发生变化的同时,还能注意到状态变化过程中的其他现象。
  第5课《水能溶解》,学生进一步比较不同物质在水中的溶解能力。学生能够明白,要想回答“水能溶解多少食盐和小苏打”这个问题,进行实验是最好的办法。本节课中,学生会学习到一种常用的实验方法——对比实验。通过对比实验,对食盐和小苏打在水中的溶解能力进行实验,明白了水能够溶解的物质数量是有限的,且不同的物质溶解的数量是不同的。
  第6课《加快溶解》,学生在教师的引导下进行的实验只存在一个变量,虽然教科书中没有提到“控制变量法”这一实验方法,但是在实验设计的过程中,教师可渗透这一方法。学生在之后的课堂中,还会应用这一方法进行实验设计和实践。
  第7课《混合与分离》,引导学生对“增加和减少水分,食盐的水溶液会有什么变化”问题进行思考。通过实际观察,学生能够了解食盐在水中溶解和结晶的双向变化过程,认识到食盐溶解于水的变化过程是可逆的。
  第8课《它们发生了什么变化》,让学生对本单元的学习进行反思,对水和纸、橡皮泥的变化进行对比,实际上是让学生对物理变化的本质进行对比理解。这是一次评价的机会,可以观察到学生在单元学习后在科学概念方面的發展情况。
  单元教学建议
  第1课《水到哪里去了》主要有四个活动,一是解释水去哪儿了,二是说说生活中的蒸发现象,三是用实验解释蒸发现象,四是比较水和水蒸气的相同点和不同点。
  第一个活动,用湿布擦黑板,过一会儿黑板上的水迹不见了。用水洗手,不用擦手也会干。这些水去哪儿了呢?学生通过尝试解释日常的生活经历,产生探究欲望,丰富对水的感性认识。
  第二个活动说说生活中类似的现象是基于第一个活动展开的,目的是让学生进一步体会发生在周围的蒸发现象,了解到蒸发是无处不在、无时无刻不在进行着的。
  第三个活动,学生需要用实验证明自己的猜测,因为科学探究讲求的是有事实依据。实验一通过比较两个有盖和无盖的杯子,在相同环境下杯中等量的水的变化,探讨水到底去哪儿了:实验二通过倒扣在地面一段时间的透明塑料盒的变化,观察和研究水去哪儿了。该过程需要引导学生关注水蒸气的特点。
  第四个活动基于学生对实验的理解和分析之后展开,学生此时对水蒸气的理解变得更具体、更丰富,更容易理解水和水蒸气的相同点和不同点。
  学生实验完毕,教师要根据研讨的三个问题,整理活动记录并组织学生交流。对于“怎样解释两个杯子出现的不同现象,依据是什么”的问题,学生基于一定的生活经验,能够较容易地回答没有盖塑料薄膜的杯子里的水都“跑”到空气中了,而盖了塑料薄膜的杯子里的水在“跑”出去的过程中被拦住了。在回答第二个问题“你在透明塑料盒中看到了什么,你认为它们是什么”的时候,学生的回答会出现分歧,一部分学生说是小水珠,另一部分学生说是水蒸气。学生回答时侧重点不一样,教师一定要及时引导。最后一个问题是“水和水蒸气有什么相同和不同?水蒸气也是水吗?”对前两个问题理解之后,学生对水和水蒸气有了一定的了解,对无色、无味、透明的特征比较容易回答出来,但对水没有固定的形状、水蒸气没有固定的体积等特点还需要教师适当的引导。教师可以将研讨的问题出示在课件上或者写在黑板上,组织学生先进行小组内交流,表达自己的观点和想法,再组织小组代表在班级内交流,在交流过程中暴露问题。   第2课《水沸腾了》,学生第一次接触酒精灯等实验器材,这些器材的使用和组装是难点。水的沸腾实验中有温度计的使用问题、石棉网的作用、酒精灯加热的注意事项、水量和水温的选取、仪器摆放的方法介绍等,内容多且杂。教师应适当降低难度和要求,主要针对温度计的使用和酒精灯加热的注意事项进行教学,同时注意探究过程中的安全问题。在活动中,教师要提醒学生:
  有序地观察加热过程中水的变化和温度的变化;水沸腾时水中、水面和水面之上的各种现象。
  测量温度时,温度计的位置不能动,不要碰到烧杯壁。
  加热后的烧杯、三脚架在相当长的一段时间内仍是很烫的,勿用手摸,谨防烫伤。
  在“探索”环节,在学生短暂的交流与思维碰撞之后,应当将他们已有的认知用图画的形式形象地呈现出来。探索部分的主体活动是“给烧杯里的水加热”,在该活动中,面临众多新的仪器,学生充满好奇心和探究的欲望,教师需要事先做好充足的准备工作,并在课堂上及时引导。本次活动以小组的形式开展,每个学生明确分工,明确材料管理员、记录员、安全监督员等。
  第3课《水结冰了》,让水的温度一直下降,水向周围放热,凝结成冰。冰是学生比较感兴趣的物体,许多学生有过接触冰块的经历。
  在“探索”环节,让学生充分表达自己的想法后,教师可以先组织他们讨论本课的实验方法,“如果想亲眼见证水结成冰的全过程,我们可以怎么做实验?”在日常生活中,我们想要水结成冰,一般会将水放进冰箱,在教室里,让学生自己尝试着去想实验方法,更能激发他们的探究兴趣与积极性。在学生说出各种实验方法后,教师出示本课的实验材料:烧杯、冰块、食盐、试管、温度计,给学生一些提示与启发,“你觉得今天我们可以怎么做?”在学生不断补充、完善后,梳理、整理出本课的实验方法。
  在活动中,教师要提醒学生:
  做两次标记:第一次是向试管中倒入清水后,第二次是试管中的水完全结冰后。
  温度计的位置不能动,不要碰到试管壁。
  仔细观察水结冰的变化过程,当水开始结冰时,记录温度。
  第4课《冰融化了》的“研讨”环节的第1个问题是:冰融化成水的原因是什么?学生有了向冰块吹热气的体验后,他们能联想到冰融化成水是因为温度升高了,但要让他们说出“热量”这个词,还需要教师进行一定的引导与启发。
  “研讨”环节的第2个问题是:冰在融化过程中形态发生了什么变化?教师可以在探究活动前提出这个问题,引导学生在观察冰融化成水的过程中仔细观察,积极思考。
  “研讨”环节的第3个问题是:水、水蒸气、冰有哪些相同点和不同点?它们是同一种物质吗?教师可以通过出示水的各种图片,播放相关视频,让学生充分感知水在自然界有气态、液态、固态三种存在状态,水的状态变化与热量有关,水的三种状态之间是可以互相转化的。
  第5课《水能溶解》的“探索”部分主要包含2个探究活动。一是说一说能够溶解在水中的物质;二是设计一个实验,说明食盐和小苏打在水中的溶解能力可能不一样。
  第1个探究活动,让学生根据一年级科学课上的体验,说一说哪些物质能够溶解在水中。这是对原有知识的复习,也是调查学生的已有认知。教科书中的3幅图片出示了3种能够溶解在水中的物质,小苏打和味精是学生生活中经常接触到的,碱平时接触得比较少,可作为学生课堂回答的补充。
  第2个探究活动,让学生通过对比实验的方式,说明食盐和小苏打在水中溶解的能力不同。这是本课的主要活动,学生通过对比观察,对实验现象有直观的感受。这个对比实验有5个步骤:
  步骤1,首先在玻璃杯中倒入相同体积的清水。水的体积相同是为了使实验能够在公平的环境下进行。用清水是为了去除实验中可能出现的干扰元素,便于观察。
  步骤2,将20克食盐和小苏打平均分成8份。方法有2种:一是利用秤先称出20克,倒在纸上,纸对折后再用小勺将它们大致拨成两份,然后不断重复,分到8份。二是可以利用电子秤称量,直接分成2.5克一份。在此过程中,学生可能会将食盐和小苏打散落在桌面,教师应向学生指出,散落在桌面的食盐和小苏打也属于实验材料,应该仔细收集后再均分。由于这个活动比较耗时,教師可以让学生课前协助分好食盐和小苏打,课堂上直接使用分好的材料。
  步骤3,将一份食盐倒入杯中,用搅拌棒充分搅拌,使食盐和清水充分混合。实验过程中,教师要指导学生分工合作,一个人负责加食盐、搅拌,另一个人负责观察食盐在水中的溶解情况。这里,教师要提醒学生:要等到前一份食盐在水中完全溶解后,才可以再加入第二份食盐。
  步骤4,按照上面同样的方法,将小苏打一份一份地溶解在水中。
  步骤5,记录食盐和小苏打在水中溶解的份数。教师应提醒学生,溶解的份数是指完全溶解在水中的份数,如果没有完全溶解在水中,则不能被计算在内。
  第6课《加快溶解》,学生通过学习,能够对课堂开始提出的问题通过实验、分析等方式得出自己的结论,发现还有其他加快物质溶解的方法。学生在进行实验的过程中往往会片面地追求实验结果,教师应当引导他们对实验过程进行观察,使结果更具有说服力。“探索”环节主要包含3个探究活动:一是说一说有什么办法能够加快物质在水中的溶解;二是通过一个实验,探究温度与溶解快慢的关系;三是再通过一个实验,探究搅拌与溶解快慢的关系。考虑到学生刚刚接触类似对比实验,同时进行实验会给学生造成一定的困扰,因此,在这个环节中可以将两个实验分开进行,简化实验步骤,使学生能够更集中于目前进行的实验,以及更好地观察实验现象。
  第7课《混合与分离》,本节课旨在根据学生的已有经验,从生活中常见的沙子和食盐出发,通过一系列活动让学生了解物体是有很多特点的,利用这些特点可以分离混合在一起的固体。
  “探索”部分的主体活动是“混合物食盐与沙的分离”,教师可以先让学生观察食盐与沙的特点,引导他们思考如何利用两种物质不同的特点将其分离。利用水的特点学生可能很难想到,教师可以提醒学生“利用这个单元我们一直在研究的水来试试看行不行”,引导学生进行尝试。食盐在水中溶解了,而沙没有在水中溶解,如何将沙与食盐溶液分离?这就自然引出过滤装置。之后可结合窗台上的浓盐水因水分蒸发有食盐析出这一现象,引导学生讨论:如果杯中的水分因蒸发而减少,已经溶解的食盐会怎么样?如果杯子里的水分全部蒸发掉,溶解在水里的食盐会怎么样?
  第8课《它们发生了什么变化》的“探索”环节,在聚焦问题后,教师可以先给学生两分钟时间思考“纸、橡皮泥的变化与水的变化是否相同”,让学生带着问题有目的地进行探索活动。然后提供橡皮泥和圆头剪刀,让学生制作一件自己喜欢的物品,这个环节的教学,要注意时间安排,并提醒学生使用剪刀的安全事项。学生制作完成后可以安排展示交流环节,分享作品,引导他们进行评价。展示环节结束后,教师还应要求学生将材料和作品整理好,放回材料桌上,以免干扰后续研讨。之后教师可以提问:“想一想这些物品还是橡皮泥吗?”可以在班级内组织讨论,引导学生思考这类变化的特点。
  接下来,教师可以给学生提供白纸和圆头剪刀,让学生用这张纸制作一个自己喜欢的造型,学生制作完成后组织展示分享。在思考的基础上,请学生讨论橡皮泥、纸、水发生的变化并完成活动记录单。
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