Хранитель температуры
Цели и задачи
- Цель по SMART: к концу урока объяснить, как термос сохраняет температуру жидкости, назвать не менее трёх способов уменьшения теплообмена и по результатам опыта сделать вывод о наиболее эффективной конструкции.
- Узнать историю создания термоса и установить связь между его устройством и сохранением температуры.
- Научиться объяснять назначение двойных стенок, пространства с откачанным воздухом, пробки и зеркального покрытия.
- Развивать умение выдвигать гипотезу, планировать наблюдение, фиксировать результаты измерений и формулировать вывод.
- Формировать ответственное отношение к безопасности, сотрудничеству и рациональному использованию бытовых устройств.
Планируемые результаты
Личностные
- Проявляют интерес к устройству привычных бытовых предметов и истории технических изобретений.
- Понимают ценность наблюдения и эксперимента как способов получения достоверных знаний.
- Осознают необходимость соблюдения правил безопасности при работе с тёплой водой и термометром.
- Распределяют обязанности в группе и уважительно обсуждают разные гипотезы.
Метапредметные
- Формулируют учебную проблему и выдвигают предположение о способах сохранения температуры.
- Извлекают информацию из схемы устройства термоса, рассказа учителя, показаний термометра и графика.
- Сравнивают результаты наблюдений, устанавливают причинно-следственные связи и делают вывод по данным опыта.
- Планируют последовательность действий, фиксируют результаты в таблице и оценивают достоверность вывода.
- Участвуют в диалоге, распределяют роли и аргументируют ответ на основе наблюдений.
Предметные
- Знают, что термос предназначен для продолжительного сохранения температуры продукта, отличной от температуры окружающей среды.
- Знают, что тепло может передаваться через стенки, потоками воздуха и тепловыми лучами.
- Умеют объяснять назначение двойных стенок, пространства с откачанным воздухом, пробки и зеркального покрытия.
- Умеют проводить простое наблюдение с тёплой водой, измерять температуру и фиксировать её изменение.
- Умеют по схеме и графику описывать изменение температуры жидкости со временем.
Универсальные учебные действия (УУД)
Личностные УУД
- Осознают смысл изучения устройства термоса через связь научного знания с повседневной жизнью.
- Проявляют самостоятельность при выборе гипотезы и выполнении порученной роли в группе.
- Оценивают собственный вклад в общее исследование и соблюдение правил безопасной работы.
- Формируют ответственное отношение к результатам общего труда.
Регулятивные УУД
- Принимают учебную цель: выяснить, каким образом термос уменьшает теплообмен.
- Планируют действия по инструкции: рассмотреть модель, измерить температуру, записать данные и сравнить результат.
- Осуществляют самоконтроль при чтении шкалы термометра и заполнении таблицы.
- Сопоставляют результат с гипотезой и корректируют объяснение.
- Оценивают работу по критериям точности, полноты вывода и соблюдения безопасности.
Познавательные УУД
- Выделяют на схеме корпус, внешнюю и внутреннюю стенки, пространство между ними, пробку и крышку.
- Классифицируют способы передачи тепла: через стенки, потоками воздуха и тепловыми лучами.
- Устанавливают соответствие между частью термоса и её назначением.
- Моделируют действие термоса с помощью банки, фольги и теплоизоляционного материала.
- Анализируют показания термометра и формулируют вывод по результатам наблюдения.
Коммуникативные УУД
- Распределяют в группе роли измерителя, записывающего, хранителя материалов и докладчика.
- Формулируют вопросы по устройству и работе термоса.
- Аргументируют предположение словами «потому что», опираясь на схему или результат опыта.
- Согласуют общий вывод группы и представляют его классу.
- Корректно дополняют и уточняют ответы одноклассников.
Подготовка учителя к уроку
- Подготовить прозрачные стеклянные банки с пробковыми крышками, тёплую воду температурой не выше 60 °C и лабораторные термометры по числу групп.
- Подготовить три модели: банку без обёртки, банку с пищевой фольгой и банку с воздушно-пупырчатой плёнкой; закрепить материалы резинками или скотчем.
- Распечатать по одному листу наблюдений на каждую группу с полями: модель, начальная температура, температура через 5 минут, изменение температуры, вывод.
- Распечатать по одному комплекту карточек на группу: «крышка», «пробка», «внутренняя стенка», «внешняя стенка», «пространство с откачанным воздухом», «зеркальное покрытие», «корпус».
- Вывести на экран схему термоса без подписей, затем памятку безопасности: «Не проливать воду. Не направлять термометр на товарища. Температура воды — не выше 60 °C».
- Подготовить фотографию Джеймса Дьюара и краткую справку: в 1892 году он создал сосуд с двойными стенками.
- Подготовить график: 95 °C в начале, 78 °C через 6 часов, 68 °C через 12 часов, 62 °C через 18 часов, 55 °C через 24 часа.
- Организовать рабочие места по группам, поставить банки и термометры на устойчивые поверхности; кипяток на уроке не использовать.
- Подготовить зелёные, жёлтые и красные карточки для самооценки и индивидуальные карточки самостоятельной работы по одной на ученика.
Ход урока
Этап 1. Организационный момент и мотивация (3 мин)
Цель этапа: включить детей в исследовательскую деятельность и вызвать интерес к проблеме сохранения температуры.
Время | Действие учителя | Действие учеников |
|---|---|---|
1 мин | Учитель показывает закрытую банку с тёплой водой: "Здравствуйте, ребята. Перед вами обычная стеклянная банка. Представьте, что внутри тёплый напиток, который нужно сохранить надолго. Как вы думаете, что произойдёт с ним через несколько часов?" | Рассматривают банку и предполагают: "Вода остынет", "Температура сравняется с температурой комнаты". |
2 мин | Учитель показывает фотографию термоса: "А теперь представьте предмет, который помогает сохранять температуру чая, супа или холодного напитка. Почему жидкость в нём остывает или нагревается медленнее? Сегодня мы не будем угадывать, а проверим предположения опытом. Это наш проблемный вопрос." | Называют термос и формулируют проблему: "Нужно узнать, как термос сохраняет температуру". |
Отмеченная точка удивления: дети сопоставляют обычную банку и термос и предполагают, что внешний вид сосуда может влиять на скорость изменения температуры.
Завершение этапа: учитель подводит итог: "Мы увидели, что обычная банка не может долго сохранять прежнюю температуру. Сегодня выясним, какие особенности устройства помогают термосу стать хранителем тепла или холода."
Этап 2. Актуализация знаний и выявление затруднения (5 мин)
Цель этапа: актуализировать представления о температуре и теплообмене и зафиксировать затруднение в объяснении работы термоса.
Время | Действие учителя | Действие учеников |
|---|---|---|
2 мин | Учитель спрашивает: "Что показывает термометр? В каких единицах измеряют температуру? Что происходит с горячим чаем на столе? А с холодным напитком?" На доске фиксирует слова «температура», «горячее», «холоднее», «окружающая среда». | Отвечают: "Термометр показывает температуру", "Температуру измеряют в градусах Цельсия", "Горячий чай остывает", "Холодный напиток нагревается". |
3 мин | Учитель организует приём «Подумай — обсуди в паре — поделись»: "30 секунд подумайте сами, минуту обсудите с соседом, каким способом тепло может уходить из горячей жидкости. Затем назовите одну версию классу." | Формулируют версии, обсуждают их в парах и сообщают: "Тепло уходит через стенки", "Его уносит воздух", "Тепло распространяется вокруг". |
Метод фиксации наблюдений вводится заранее: учитель показывает, что каждое предположение нужно записывать коротко и проверять измерением, а не заменять впечатлением.
Завершение этапа: учитель подводит итог: "Мы вспомнили, что температура горячего тела обычно уменьшается, а холодного увеличивается. Но пока не можем точно объяснить, какие части термоса останавливают передачу тепла. Значит, нам нужны цель и план исследования."
Этап 3. Постановка проблемы и целеполагание (4 мин)
Цель этапа: сформулировать учебную задачу и спланировать исследование устройства термоса.
Время | Действие учителя | Действие учеников |
|---|---|---|
2 мин | Учитель показывает схему термоса без подписей: "Посмотрите на рисунок. Внутри есть две стенки, между ними особое пространство, а сверху находятся пробка и крышка. Какой вопрос нужно задать, чтобы понять назначение каждой детали?" | Формулируют вопросы: "Зачем нужны две стенки?", "Почему между ними нет воздуха?", "Для чего нужна пробка?", "Почему внутренняя стенка блестящая?" |
2 мин | Учитель помогает оформить цель: "Начните фразу «Мы выясним…». План такой: узнать историю изобретения, разобрать устройство, провести модельный опыт и сделать вывод. Запишите цель в тетрадь." | Формулируют и записывают: "Мы выясним, как устройство термоса помогает сохранять температуру". Называют последовательность действий. |
Завершение этапа: учитель подводит итог: "Цель поставлена, план определён. Теперь узнаем, как появилась идея такого сосуда, и попробуем объяснить её с точки зрения передачи тепла."
Посмотрите план целиком
Зарегистрируйтесь — и откройте план урока по этой теме полностью: цели, ход урока и рефлексия по ФГОС.
Этап 4. Открытие нового знания (8 мин)
Цель этапа: установить связь между частями термоса и тремя способами передачи тепла.
Время | Действие учителя | Действие учеников |
|---|---|---|
3 мин | Учитель показывает изображение Джеймса Дьюара: "В 1892 году Джеймс Дьюар создал сосуд с двойными стенками. Воздух между стенками плохо проводит тепло, поэтому его откачали. Горлышко закрыли пробкой, чтобы воздух не переносил тепло, а внутреннюю поверхность сделали блестящей, чтобы отражать тепловые лучи." | Слушают, выделяют причины появления двойных стенок, пространства без воздуха, пробки и зеркального покрытия; отвечают на уточняющие вопросы. |
3 мин | Учитель проводит эвристическую беседу: "Первый способ передачи тепла — через стенки. Как ему препятствуют двойные стенки и пространство без воздуха? Второй способ — движение воздуха. Какая деталь закрывает горлышко? Третий способ — тепловые лучи. Что делает зеркальное покрытие?" | Отвечают: "Двойные стенки и пространство без воздуха уменьшают передачу тепла через стенки"; "Пробка закрывает горлышко"; "Зеркальное покрытие отражает тепловые лучи". |
2 мин | Учитель раздаёт карточки и говорит: "Расположите названия на схеме. Каждую деталь объясняйте полным предложением: «Пробка нужна для…»." | Прикрепляют карточки и формулируют назначение деталей: "Корпус защищает внутреннюю часть", "Две стенки уменьшают теплообмен", "Крышка закрывает сосуд". |
Точка удивления: дети обнаруживают, что в пространстве между стенками почти нет воздуха, а блестящая поверхность нужна не для красоты, а для отражения тепловых лучей.
Запись в тетрадях
Термос — сосуд для продолжительного сохранения температуры жидкости или продукта, отличной от температуры окружающей среды. Тепло может передаваться через стенки, потоками воздуха и тепловыми лучами. Двойные стенки, пространство с откачанным воздухом, пробка и зеркальное покрытие уменьшают теплообмен.
Завершение этапа: учитель подводит итог: "Теперь мы знаем, что термос не создаёт тепло и не охлаждает жидкость сам. Он уменьшает обмен теплом с окружающей средой. Проверим эту идею на моделях."
Этап 5. Практическая работа в группах «Смоделируем термос» (12 мин)
Цель этапа: сравнить модели сосудов с разной теплоизоляцией и получить опытные данные о сохранении температуры.
Время | Действие учителя | Действие учеников |
|---|---|---|
2 мин | Учитель напоминает: "Работаем только с водой не выше 60 °C. Не подносим термометр к лицу, не проливаем воду, не меняемся местами без разрешения. Распределите роли: измеритель, записывающий, хранитель материалов и докладчик." | Распределяют роли, повторяют правило безопасности и готовят лист наблюдений. |
3 мин | Учитель раздаёт модели: "Первая банка без обёртки, вторая обёрнута фольгой, третья — воздушно-пупырчатой плёнкой. Налейте одинаковое количество воды, поместите термометр и снимите начальную температуру. Запишите число и время измерения." | Наливают одинаковое количество воды, измеряют начальную температуру и записывают данные в таблицу. |
5 мин | Учитель говорит: "Закройте банки и начинайте отсчёт. Через 5 минут повторно измерьте температуру. Пока ждёте, обсудите, чем модель похожа на термос и каких деталей в ней нет. Читайте шкалу термометра внимательно." | Закрывают банки, через 5 минут измеряют температуру, записывают результат, сравнивают модель с термосом и отмечают отсутствие пространства с откачанным воздухом и зеркального покрытия. |
2 мин | Учитель просит докладчиков: "Назовите модель, две температуры, изменение температуры и вывод. Говорите по данным, а не только по предположению." | Готовят сообщение: "Начальная температура была ..., через 5 минут стала ..., изменение составило ... . Мы предполагаем, что ...". |
Методы обучения фиксации наблюдений
- Учитель использует таблицу наблюдений с постоянными графами: модель, начальная температура, температура через 5 минут, изменение, вывод.
- Перед измерением дети формулируют предположение, а после измерения отделяют факт от объяснения.
- Измеритель проговаривает число вслух, записывающий повторяет его и только затем вносит в таблицу; это снижает риск ошибки.
- Докладчик представляет данные по единому плану, что учит кратко и последовательно описывать наблюдение.
- Учитель применяет приём «Сравни данные»: группы сопоставляют не только конечные температуры, но и изменение температуры за одинаковое время.
Точка удивления: дети видят, что одинаковая вода в разных моделях меняет температуру неодинаково, и понимают, что материал обёртки влияет на теплообмен.
Эталон решения: изменение температуры находят вычитанием конечной температуры из начальной: $Δt=t_нач−t_кон$. Например, если начальная температура равна 52 °C, а через 5 минут 48 °C, то $Δt=52−48=4$ °C. Чем меньше изменение температуры за одинаковое время, тем лучше модель уменьшает теплообмен.
Завершение этапа: учитель подводит итог: "Мы получили первые данные и увидели, что разные материалы по-разному уменьшают изменение температуры. Опыт короткий, поэтому окончательный вывод нужно делать осторожно. Сопоставим его с устройством настоящего термоса и графиком его работы."
Этап 6. Включение нового знания в систему и работа с графиком (7 мин)
Цель этапа: применить знания об устройстве термоса для объяснения графика изменения температуры.
Время | Действие учителя | Действие учеников |
|---|---|---|
3 мин | Учитель показывает график: "В термос налили жидкость температурой 95 °C, в комнате было +20 °C. Через 6 часов стало 78 °C, через 12 часов — 68 °C, через 18 часов — 62 °C, через 24 часа — 55 °C. Что происходит с температурой? Остаётся ли она неизменной?" | Считывают значения и отвечают: "Температура постепенно уменьшается, но не сразу становится комнатной"; "Термос замедляет остывание, но не прекращает его полностью". |
2 мин | Учитель спрашивает: "В какой промежуток изменение заметнее всего? Почему жидкость всё равно остывает? Как изменился бы график холодного напитка?" | Сравнивают значения и предполагают: "В первые часы изменение заметнее", "Теплообмен полностью не исчезает", "Холодный напиток постепенно нагревался бы". |
2 мин | Учитель проводит приём «Соедини часть и назначение»: "Соедините двойные стенки, пробку, зеркальное покрытие и корпус с их назначением. Один вариант объясните полным предложением." | Устанавливают соответствия и формулируют: "Пробка уменьшает перенос тепла воздухом", "Зеркальное покрытие отражает тепловые лучи", "Двойные стенки уменьшают передачу тепла через стенки". |
Завершение этапа: учитель подводит итог: "График подтвердил наш вывод: термос замедляет изменение температуры. Теперь каждый самостоятельно проверит, умеет ли объяснить работу его основных частей."
Этап 7. Самостоятельное закрепление и самопроверка (3 мин)
Цель этапа: проверить индивидуальное понимание способов сохранения температуры.
Время | Действие учителя | Действие учеников |
|---|---|---|
3 мин | Учитель раздаёт карточки: "1. Допишите: термос нужен для ... . 2. Соедините деталь и её назначение. 3. Объясните, почему пространство с откачанным воздухом уменьшает теплообмен. Работайте самостоятельно. Затем сверьтесь с эталоном на доске и поставьте рядом с каждым ответом знак «+» или «?»." На доске фиксирует эталон: «сохранения температуры», «пробка — уменьшает перенос тепла воздухом», «зеркальное покрытие — отражает тепловые лучи», «пространство без воздуха — плохо проводит тепло». | Заполняют карточку, сопоставляют детали и назначения, записывают объяснение, сверяют ответы и отмечают места затруднений. |
Завершение этапа: учитель подводит итог: "Вы самостоятельно проверили основные знания. Если появился знак вопроса, это не ошибка, а подсказка, что именно нужно повторить во время рефлексии."
Этап 8. Рефлексия и домашнее задание (3 мин)
Цель этапа: осмыслить результат исследования, оценить достижение цели и определить дальнейшую работу.
Время | Действие учителя | Действие учеников |
|---|---|---|
2 мин | Учитель предлагает приём «Светофор»: "Поднимите зелёную карточку, если можете объяснить, как термос сохраняет температуру; жёлтую — если можете назвать детали, но путаетесь в назначении; красную — если нужна помощь. Завершите фразу: «Теперь я знаю, что термос…»" | Показывают карточки и формулируют: "Термос уменьшает теплообмен", "Двойные стенки и пробка помогают сохранять температуру", "Термос используют и для горячего, и для холодного". |
1 мин | Учитель говорит: "Запишите выбранный уровень домашней работы. Перед выходом ответьте: почему термос не сохраняет температуру абсолютно неизменной?" | Записывают домашнее задание и отвечают: "Потому что теплообмен полностью не прекращается, а только замедляется". |
Критерии оценивания практической работы
- «5» — группа соблюдала правила безопасности, правильно измерила начальную и повторную температуру, полностью заполнила лист наблюдений, вычислила изменение температуры и сформулировала вывод на основе данных.
- «4» — измерения и основной вывод выполнены верно, но допущена одна неточность в записи результата или объяснении назначения детали термоса.
- «3» — выполнена часть измерений, вывод сформулирован неполно или без опоры на данные, однако ученик понимает общее назначение термоса и соблюдает основные правила безопасности.
Оценка результата и развитие познавательной активности
Эксперимент поддерживает познавательную активность, потому что начинается с бытовой загадки, требует личного предположения, даёт детям возможность действовать в группе и приводит к результату, который нельзя заранее просто угадать. Точки удивления — различие между обычной банкой и термосом, отсутствие воздуха между стенками, роль зеркального покрытия и постепенное, а не мгновенное изменение температуры. Результат оценивается по наблюдаемым продуктам: заполненной таблице, точности двух измерений, расчёту изменения температуры, аргументированному выводу, участию в обсуждении и соблюдению безопасности. Итоговый вывод считается достоверным только при одинаковом количестве воды и одинаковом времени измерения; краткость опыта и возможная погрешность термометра обсуждаются с детьми.
Возможные трудности и способы их предупреждения
- Дети могут неправильно считать деления термометра; учитель заранее демонстрирует шкалу и организует взаимную проверку показания.
- Начальная температура в группах может оказаться различной; учитель напоминает наливать одинаковый объём воды и фиксировать фактическое начальное значение.
- Ребёнок может перепутать факт и предположение; в листе наблюдений предусмотрены отдельные поля для измерения и вывода.
- Дети могут сделать слишком общий вывод по одному короткому опыту; учитель подчёркивает необходимость сравнивать изменение температуры и учитывать ограниченность наблюдения.
- При работе с водой возможны проливы; банки ставят на устойчивые поверхности, используется вода не выше 60 °C, роли и правила проговариваются до начала опыта.
- В группе может возникнуть спор о том, кто выполняет измерение; роли распределяются заранее, а докладчик представляет общий согласованный вывод.
Рефлексия
Вопрос для ученика | Цель вопроса |
|---|---|
Что нового вы узнали об устройстве термоса? | Выявление осознания основных частей и способов уменьшения теплообмена. |
Какая деталь термоса показалась вам самой важной и почему? | Проверка причинно-следственной связи и умения аргументировать ответ. |
Что показал опыт с моделью банки? | Проверка умения связывать наблюдение с понятием теплоизоляции. |
Что осталось непонятным или вызвало затруднение? | Определение индивидуальных точек затруднения для последующего повторения. |
Завершающее слово учителя
"Сегодня мы выяснили, почему термос называют хранителем температуры. Он не создаёт тепло и не охлаждает жидкость, а уменьшает теплообмен с окружающей средой с помощью двойных стенок, пространства с откачанным воздухом, пробки и зеркального покрытия. Важно помнить: температура в термосе всё равно постепенно изменяется, поэтому нельзя говорить, что она сохраняется абсолютно неизменной. На следующем уроке мы продолжим учиться читать данные наблюдений и объяснять работу технических устройств."
Домашнее задание
Уровень | Что задать | Зачем |
|---|---|---|
Базовый (обязательный) | Составить схему термоса и подписать не менее пяти частей: крышку, пробку, внутреннюю и внешнюю стенки, пространство между стенками, корпус или зеркальное покрытие. Рядом с каждой частью написать её назначение. | Закрепляет знание устройства термоса; при проверке обратить внимание на правильность подписей и объяснений. |
Средний (повышающий) | Описать опыт с моделью банки в 5–6 предложениях: указать вид модели, начальную температуру, температуру через 5 минут, изменение температуры и вывод о сохранении тепла. | Закрепляет умение работать с результатами наблюдений и формулировать вывод на основе данных. |
Продвинутый (дополнительный) | Сравнить термос для горячего и термос для холодного напитка: привести по два жизненных примера использования и объяснить, почему принцип их работы одинаков. | Развивает перенос знания в жизненный контекст и понимание того, что термос сохраняет не только тепло, но и холод. |
Контрольные вопросы перед выходом: «Для чего нужны двойные стенки термоса?», «Какую роль играет пробка?», «Почему внутренняя поверхность может иметь зеркальное покрытие?», «Можно ли сказать, что термос полностью прекращает теплообмен?»
