教学实录：邸薇《能量》

记录：萧山区小学科学  黄哲、陈紫庆、罗海军

课前谈话（6分）

T:昨天发生了一件大事，有没有人知道？有同学关注你身边的科技新闻的话，你就知道昨天发生了一件大事儿，有没有同学知道啊？

T:谁知道？来你，你说说看，用话筒，用话筒，咱们试试这个话筒。

S:神州二十号发射成功。

T:你不仅读眼前书，还关心周围，是啊，昨天我们的神舟20号载人飞船成功发射，而且呀，每年的4月24号都是咱们中国的国家航天日，为了纪念什么呢？为了纪念咱们中国在航天事业上取得的好多重大的成就啊，尤其是在最近几年发展的特别快，其实邸老师今天还给大家带来了一些珍贵的照片，你想不想欣赏一下？

S：想。

T:那行，咱们一起来看一看，哎，这些照片呀，我想请大家一边观察，一边思考这照片是在哪儿拍的？然后又是由谁来拍的？

T:还有好几张呢，去给大家。你有什么想法？手举高。

S:火星上拍摄的。

T:你为什么猜测是火星发射的？

S:火星的地表颜色跟这个颜色差不多。

T:什么颜色？

S:红褐色。

T:其他同学还有自己的想法吗？

S:我认为这个照片是现在中国的那个祝融号火星车拍摄的。

T:你怎么发现的？

S:因为这个照片拍摄十分接近地面。

T:那据你所知咱们人类有登陆到地面吗？

S:没有。

T:所以你们猜测都是靠火星车拍摄的，还有没有其他想法？同学们都认为是火星拍摄的，你还找到哪些蛛丝马迹？

S:它是火星，因为它地表上有较多岩石。

T:你观察了它的地表特征，有很多沙砾状的。

S:火星的自然气象有很多风暴。

T:哦，沙尘暴。那你是怎么知道的？

S：电视上有。

T:哦，从媒体上关注的是吧。这个课外知识很丰富啊，哎，同学们刚才都找了这么多的自己的一个猜想的依据啊，那到底是怎么回事啊？邸老师还给大家带来了一个科技视频，我们一起看一下。

（播放视频）

T:谁拍摄的？

S:祝融号。

T:我们来看啊，在2020年7月，咱们国家的祝融号火星车就成功的登陆到了火星上，从此我们中国有了自己的火星车，开始了探索火星的神秘之旅，大家觉得咱们国家的航空航天科技厉不厉害？

T:骄傲吧，哎，对很好啊。那我们现在准备一下啊，可以上课了吗，好的上课，同学们好。

一、聚焦情境（1分钟）

T: 今天，我就想邀请咱们504班的同学，你来做一回小小火星科考员来帮助它来解决一些实际的问题，我给每一个小组都带来了一辆祝融号火星车的什么？

S:模型。

T:一个模型。大家准备好迎接第一个挑战了吧，我的小小火星探测员们。

二、探索能量的各种形式及其转换、传递与储存过程

任务一：认识火星车（10分钟）

T:第一个挑战认识这辆火星车。等一会儿咱们亲自动手试一试，观察并熟悉火星车的构造。然后咱们小组里边儿讨论交流，思考它由哪些部件构成，每个部件可能有什么作用，老师说明白了吗？

T:请材料员把地上的火星车拿到桌面上，咱们五人小组开始研究。

（学生活动1）

T:咱们一起来研讨来，请同学们都坐过来。哪个同学愿意上来分享一下，你们发现了哪些结构？ 

T:第一小组就你们吧，你们把你们的祝融号火星车放在投影仪下面。你们想怎么讲，也可以分工，也可以代表讲，或者其他同学组员做补充都行啊。邸老师把它放大一点，给大家看一眼啊，好，你说吧。

S:我们可以看到祝融号火星车这边有个太阳能板，它就是类似于给祝融号火星车提供电力。

T:你发现了太阳能板，还发现了什么？

S:还发现了它底下有轮子，前面还有一个探测的头。

T:探测头是吧，探测头的作用是什么？

S:探测头就是在火星车行驶的过程中探测火星地表，把那些火星地表上的那些特征给拍下来发到地球。然后太阳能板就是通过太阳能提供动力，从这个正极、负极这传电能传到这个小轮子上，让小轮子开动起来，这样的话祝融号就能向前行驶，继续往前探测。

T:说的好吧，这位同学表达好，也很大胆，好勇敢，有补充吗？组内的同学先说有没有补充？其他同学呢，有补充吗？

T:我还发现这个车底有一个结构，你把它翻过来。

S:车底下面有一个结构，这个电动的。

T:你觉得它是干嘛的？

S:他应该就是通过原本正面的太阳能传送的这个正极负极的电力传到这个下面，让这个齿轮转动起来，带动两个小轮子，再用这个带动前面的轮子。

T:谁有不同意见吗？哎，我看见你迫不及待想说，来。

S:它这个应该是属于一个电机，然后应该要多放几个齿轮，后面它会将这个动力传输到这个上面，然后这个齿轮会旋转，会带动轴，这个轴的旋转就会带动外面这个轮。

T:这个小组观察的仔细不仔细，而且做出了自己的合理推测。这个小组邸老师要给它们奖励一枚小小火星特考员的荣誉奖章来发给你们，谢谢你的分享。

T:咱们一起来看一下吧。刚才呀，好多小组通过自己的观察思考，咱们已经发现了火星车的基本部件都有哪些，你看在车身上，同学们发现了这4块什么？

S:太阳翼/太阳能板。

T:有人叫他太阳能板，还发现了车身上还有什么？有几个？ 

S:车轮，四个。

T:发现有4个车轮。还发现了这个叫什么？

S:探头。

T:好多同学都说到了啊。然后我们发现在车尾上还有2个金属柱，正负极接线柱以及呢，在车底，大家发现有一些齿轮结构，而且关键是这个结构，刚才我听有人说是电池，有人说是马达，有人说是小电动机，我们都发现了这些结构，但是啊，我们对于这些基本结构，它究竟起到什么样的作用，我看大家还比较什么，哎，迷惑，疑惑有争议，对不对，没关系等一会儿，我们再深入的研究好不好？

T:那科考员们在火星上他遇到的第一个问题就是怎么样才能让咱们的祝融号火星车在火星上，给行驶开动起来？ 

T:哎，我们的科考员，你们有没有什么好的想法，谁有想法来说说看哎，你说。

S:它可以用太阳能板来充电，充到这个正负极连接路上，将电能传输到下面的小电动机，让小电动机动起来。

T:也就是说你想用什么能量你我刚才注意到你想用什么能量？

S:太阳能。

T:这位同学想到了他想用什么太阳能来驱动火星车，谁还有其他主意？

S:我觉得还可以用电能来驱动火星车，我们可以在那里安装一个电池，然后再安装四个马达，从而使这个小车行驶起来。

T:你提到的是什么能量？

S:电能。

T:谢谢你很有想法，你说。

S:因为它这里有两个正负极的接线柱，那么火星车要行驶和倒退，我觉得可以用正能去前进。

T:用什么能？

S:正负能。

T:正负能是一种什么能？

S:推力。

T:推力是什么能？

S:是电能。

T: 刚才好多同学都提到了，要让咱们的祝融号火星车运动起来，就一定要给他提供一定什么啊？

S:电能。

T:电能也行，你要给它提供一定的什么？

S:能量。

T: 对啊，要给它提供一定的能量。那火星上究竟有哪些能量形式，也就是说咱们的祝融号火星车，它的工作环境是什么样的，大家觉得有没有必要先研究一下？

S:有必要。

任务二：分析火星上的能量形式（12分钟）

T:有必要啊，那咱们的科考员们就迎来了第2个挑战，等一会儿啊，我给每一个小组啊都准备了一个资料袋啊，我们首先呢，科学阅读火星翻翻书，两人一本。五人小组的单独再拿一个，我觉得你们有3本。然后呢咱们搜集，分析火星上存在的能量形式，完成学习单。学习单每人一张。待会儿，咱们一起思考，一起交流火星上存在哪些能量形式，你有什么依据，老师说明白了吗可以吗，好，请材料员们拿出你们的资料袋，我们小组一起研讨开始吧。

（小组实验）

T:我看好多小组都研究的差不多了啊，那哪个小组愿意给我们来分享一下，你们小组有没有什么发现火星上究竟有哪些能量形式，能不能用自己的话来说一说，你找到的依据有哪些。哎，你们手举得那么高，邀请你们来吧。第11组吧，到这儿来分享来咱们分工合作吧，小组好不好，每人说一种能量，然后说的不够好的，咱们互相补充来吧。分工合作，每人说一种能量。你们面向大家说。

S:火星上是有磁能的，因为火星上有很多的赤铁矿，还有闪亮的其他金属，虽然它们有磁性，但是磁性是比较弱的，所以火星上有一点点磁。

T:镍和钴，是不是啊，这些金属哎，这个小组关注到了火星上有一些磁性矿物，是不是。是什么矿物？

S：赤铁矿。

T:咱们以前是不是学过有磁性的物质，周围有什么呀？

S：磁场

T:有磁场就有磁能，好很好，下一位同学你来分享。

S:火星上应该有风能，因为火星上有风，而且风速很高，最高时达到180千米一小时，而地球12级台风的风速也就只有117~137千米每小时。16级的飓风才能达到180千米每小时以上。

T:你用自己的话说一说，你觉得有风能，最主要的原因是什么？火星上风风速很高，大家以前学过吧，风是怎么产生的？

S：空气的流动

T:空气在流动的过程当中，携带的这种能量就是风能。再请一位同学说说，用自己的话来说一说，看看行不行，尝试一下。

T：你要表述的是什么能量？

S:我要表述的是热能。

T：你认为火星上有热能吗？你找到的依据是什么？

S:在赤道的夏季，昼夜温差大，白天温度可最高达到35摄氏度，最低温度会降到零下37度。

T：零下37度，同学们，它们观察到了火星上有没有昼夜温差啊？

T：有温差就会有热量的什么流动和传递，对不对啊。那么有热量的传递就会有什么对就会有能量，就会有热能。很好，下一个同学分享一下。哎，你们说说看。你想描述哪种能量？

S:我想描述的是光能，因为火星是距离太阳第四近的行星。

T：第四近的行星，你认为有光能是吗？

S：有。

T：还有吗，火星上的光照强度很强，对不对。那我发现你们小组没有选择声能，能不能也跟我们大家说说你们的理由啊。谁想说谁就说，你不必拘束，你们对声能没有选择的原因是什么？

S:我们没有选择声能的原因是因为火星上的空气稀薄，没有很多空气，所以很难产生声能。

T：我关注到这个小组，他们说的有一点很好啊，他们关注到火星上的大气有没有啊，有没有空气啊？

S：没有。

T：是完全没有吗？

T：你用了一个词很什么？

S：很稀薄。

T：很稀薄，咱们以前是不是学过了，声音的传播，是需要介质，需要空气的，火星上的空气不仅稀薄，而且它的主要成分是二氧化碳，并不利于声音的传播，所以说声能有没有啊？

S:大气并不是完全不存在，而是十分稀薄，所以声音传递会有。

T：会有，但是并不是主要的能量形式，分析的非常棒啊，邸老师也表扬这个小组啊，他们分工合作，每个同学都很有勇气说出了自己的判断，找到了相应的依据，感谢你们的分享，好，谢谢你们。

T：刚才我们通过分析发现火星上的能量形式还不少。的确，目前我们国家的科考员就是利用太阳光的光能来驱动我们的祝融号火星车运动起来。大家想不亲自动手试一试？

S：想。

任务三：利用光能让火星车运动起来（14分钟）

T：我给每个小组都带来了一块太阳能板，咱们科考员们喜迎今天的第三个挑战：让火星车运动起来。等会儿咱们动手试试看，你来连接这个太阳能板，注意红色接正极接线柱，黑色接负极接线柱，然后用这个灯泡模拟什么，对了模拟太阳光。手持这个台灯的手柄，把灯泡对准太阳能板。注意哦，灯泡你要靠近它，但是不要，对不要贴上去，不要触碰它啊，然后让你的祝融号火星车呀，运动起来运动一段距离，在这个过程当中，请同学们动脑思考是什么能量让火星车运动起来的，并且思考火星车各个部件是怎样进行能量的转换和传递的？看看你能不能把这个事儿说清楚了。老师说明白了吗？好请我们的材料员到这个横的这个最后面，这个一号桌，材料桌去领一块太阳能板打开来，然后领过去之后呢，咱们先在桌面上组装好你的火星车，然后再到地面上相应的位置啊，去进行测试好，咱们开始吧。

（学生实验）

T：我们一起来探讨一下哪个小组能把这个能量的转换和传递的过程说清楚。咱们先来说一下，你觉得是什么能量，让祝融号火星车运动起来的，女孩子，你说。

S1:是热能。

S2:我觉得应该是灯泡发出的光，被太阳能板吸收，所以我认为是光能。

T：太阳能板，它主要的作用是利用的是什么能？太阳能中的什么？

S：光能。

T：光能，而且太阳能实际上它包括了什么呀？包括两种能量，是什么？

S：是光能和热能。

T：是光能和热能。很好，那我们今天刚才你们做的主要是利用的是太阳光中的光能。

T：哪个小组来分享一下，能量是如何转换和传递？

S:太阳能它把光吸收后转换成电能，通过电线传递到正负极接线柱，然后在传到小电动机。

T：那小电动机，说的具体的。那小电动机呢，它的作用？

T：他把什么能，他刚才过来的是什么能，过来是

S：电能

T:变成了

S：动能。

T：它把刚才过来的电能转换成了动能。接着传递到哪里

S:传递到轮子。

T:直接到轮子了吗？

S:车轴上。

T:然后到哪儿了？

S:轮子。

T:结果这轮子就转起来了。这个小组说的棒不棒。来感谢你们分享啊。小小科考员不仅探索清楚了，而且表达的也很清晰，谢谢你们分享啊。好请回到座位。

T：在这个过程中，太阳能板起到的作用是什么？谁没回答过？

S:把太阳投射下来的光能转换成电能。

T：她说的很清楚。

T：把光能转化成电能。这个小电动机在这个过程中起到的作用又是什么？

S:太阳能板把转换的电能存储

T：是存储吗？旁边的同学你说。

S:太阳能板将电能传到了这个电动机里面，电动机将电能转化为动能，能驱动它旁边的那个小齿轮，小齿轮再带动那个大齿轮，大齿轮再带动这个车轮运动。

T：他把电能转化成了？

S:动能。

T:谁的动能啊？

S:火星车的。

T：动能是机械能中的一种，正是这种动能，或者说这种机械能它推动这个火星车向前运动了起来。那同学们刚才大家动手动脑，帮助祝融号火星车解决了能量的转换和传递的问题。但是新的问题又来了，你们刚才在测试的过程当中有没有发现什么新问题啊？特别大的一个问题是什么，有没有发现的来你说。

S：小车只能前进，不能倒退。

T：仅仅是只能前进，不能倒退，你说那个还不是大事儿。

S:小车只能在有太阳的时候才能行驶。

T：在火星上，小车只能在有太阳的时候可能停止。哎，你刚才发现了是吧，你怎么发现的嗯？

S:没光照的时候小车就在那停着不动，当我们打开台灯照向小车时，小车就前进了。

T：对呀，他就动不了，是不是哎，他很会发现问题，那在火星上有没有类似的情况？谁来？

S:火星上有沙尘暴，沙尘暴会掩盖阳光。

T:还有吗？

S:火星上有昼夜轮换，火星车在夜晚接受不到光能，所以它也就不能驱动。

T：是啊，你关注到了，火星上有没有昼夜交替啊，有没有天气变化，有没有大气？

S：有

T：有大气，就有天气变化，有没有沙尘暴？

S：有。

T：那遇到这样的时候，没有太阳光的光，那怎么办，我们的科考员能不能想想办法呀，能吗？

S:可以利用风能。

T：哦，你意思有一个Play B是吧，Play B计划是不是，提供其他能量，那还有没有什么解决问题的啊，哎女孩，你说。

S:还可以用磁能

T：那也是提供了另外能量，对不对。除了借助别的能量外，咱们还有没有新的思路呢？你说。

S:可以在火星车上装一些备用电池。晚上的时候备用电池可以开始运作，让火星车运动起来。

任务四：给火星车持续提供能量（6分钟）

T：这个想法好不好，可以把能量先储存。是啊，同学们，邸老师今天也给大家带了一块超级电容，我们一起来看一下你看它的作用，它能够把能量暂时先然后再去给祝融号火星车储存，大家想不想动手，试试看，那咱们就来吧。第4个挑战给火星车续航。等一会儿，咱们亲自动手试一试啊，你连接好太阳能板和超级电容，还是注意它的连接方法，然后先照射太阳能板给它充电，再关闭电灯，让火星车续航，让咱们的火星车在教室里啊，行驶一段距离。在这个过程当中，请大家一块思考能量是怎么样储存、转换和传递的。老师说明白了吗？嗯，请我们的材料员到这边二号材料桌竖排的这边啊，每个小组领一块儿超级电容，然后在桌面上大家先组装完了，以后再到地面上去测试续航。

（学生活动）

T：哪个小组愿意上来给我们分享一下，这个过程当中，能量的储存，转化和传递的过程，谁来说一说呀？哪个小组没说过的，这个没说过，那你们两个。好来说说看。

S:太阳能板把太阳能中的光能转换成电能，然后到这两个正负极的地方，然后再将电能储存到这个超级电容里面，等到运动的时候，超级电容把电转换。

T：转换到还是传递到？

S:传递到这个小电动机里，小电动机把电能转换成动能，让轮子动起来，推动小车运动。

T：感谢你们分享。好，谢谢你们，你们小组邸老师表彰一下这位代表的同学，表述的也很清楚，而且很勇敢。好，谢谢你们。

    任务五：畅想未来火星车（3分钟）

T：好，同学们，刚才咱们帮助火星车解决了它的能量的存储、转换和传递的问题。未来的火星车又会有哪些新的变化？我们一起来畅想未来火星车，结合咱们的生活，你还有哪些方法能量能够使火星车运动起来？来，你说。

S:我们可以利用太阳能中的热能，我们未来可能可以在火星车上面安装类似温度传感器的一种装置。它可以检测周围环境温度，将热能转换成电能，再由电能转换成动能，这样可能可以使火星车能够运动起来。

T：你表述很严谨，而且还想到了用新技术来支撑它，来你说。

S:还可以用磁能。

T：就像咱们地球上的磁悬磁悬浮列车那样是吗？嗯，你很有自己的想法，哎，你说。

S:还可以利用风能，未来我们可以在火星车上装上一个大风扇，风扇就可以转换成电能，再到小电动机里面转换成动能。

T：哇，你已经学会迁移，利用到这里来了很好，那除了这些能量之外，跳脱出这些能量，我们还能不能用别的能量？你说。

S:因为磁性物体可能带有一点辐射，所以可以用核能来产生。

T：核能有什么优势？

S:核能可以更持久。

T：更持久，它只需要一点儿核燃料，它就能怎么样运行环境就能释放出大量的能量，其实美国的科学家，他们的好奇号火星车就是用核能来驱动的，咱们中国最近在核可控核聚变技术上也取得了重大突破，这个可能就会为咱们将来探索宇宙空间提供巨大的能量，提供巨大的能量啊。

T：好，同学们好，其实刚才我们已经发现了，就除了这些能量以外，其实还有好多什么其他的能量可以为我们人类服务。

三、总结：单元起始课引发对能量问题的思考（3分钟）

T：同学们真正的祝融号火星车要远比我们今天研究的这个模型要要复杂的多，你看它上面还搭载了好多用电器，比如说有电子计算机啊，科考相机、探测器、探测仪，这些用电器，他们又能够把电能转换成各其他形式的能量。那同学们今天咱们帮助祝融号火星车解决了好多问题，在这个过程当中，我们研究了各种各样的能量，那通过今天的学习，大家对能量产生了哪些新的认识呢，能不能来谈一谈，你有什么样的新的认识？

S1:能量是多样性的，能量可以驱动各种产品的运作。

S2:可以通过一些物质来存储能量。

S3:能量有多种，可以把能量转换成电能再转换成动能，为人类服务。

T：通过我们今天的学习，你对能量又产生了哪些新的问题，咱们得学会提问。有没有什么新的想了解的问题啊，哎，你们说一个。

S1:热能究竟能不能让那些东西都驱动起来？

T：就是热能能不能驱动物体运动？这也是一个值得研究的问题。

S2:能量是怎么转换的？

T：对呀，究竟怎么转换的，里面的转换机制究竟是什么样。还有好多的问题，同学们在能量这个单元当中，我们还将进一步继续的深入的研究。今天我们这节课就上到这里下课，同学们再见老师再见好，谢谢大家！