小学科学五上教科版《火山喷发对地表的作用》AI赋能教学设计40分钟课时

一、课题基本信息

二、教材分析

上一课我们在地形图上认出了六种地貌，其中有一幅是长白山天池。这一课就从这个天池往里钻，钻到它底下，看是什么力量把它挖出来的。

第 102 页引导段只有一句，火山喷发是地球上的一种自然现象。这句话看着平淡，其实在纠正一个说法。学生平时听到的是"火山灾害""火山爆发"，脑子里全是灾难，而教材把它先归到"自然现象"这一类里，意思是它跟刮风下雨一样，是地球自己在做事。

同页聚焦三问是全课的路，火山喷发时的情景是怎样的？喷发的能量从哪里来？又给地表带来哪些改变呢？第一问是看，第二问是往深处追，第三问是看结果。第二问是这一课最要紧的一问，因为它把话题从"看见了什么"推到"力气从哪来"。

第 103 页上半是汤加火山的实例。2022 年 1 月 14、15 两日，位于南太平洋岛国汤加的洪阿哈阿帕伊火山连续发生猛烈喷发，海面大面积"炸开"，巨大波纹向外迅速扩散，喷发的大片火山灰以及气体像蘑菇云一样，从太平洋海域升起，喷发高度超过 50 千米。这段文字里有三个数值得当场换算，一是 50 千米，相当于把五个半珠峰叠起来；二是连续两日，不是喷一下；三是海底火山，喷口在水底下。同段还写了后果，引发海啸，造成本国通讯中断、道路受损、多处出现海水倒灌等严重灾害。这是"破坏"那一面最硬的证据。

同页下半是两处"留下什么"。长白山天池的文字说得很清楚，长白山天池是一个火山口湖，由火山喷发形成。熔岩堆积在火山口周围，形成了屹立在四周的山峰，而火山口处呈盆状凹陷，时间一长，积水成湖。这段话是本课最重要的一段因果链，先堆积成山峰，再凹陷成盆，最后积水成湖，三步一环不落，而且它把上一课那幅图解释完了。 云南腾冲那段给的是另一类证据，面积超过 1000 平方千米，现存火山锥 70 余座，有 40 余座火山锥及保存完整的火山口，火山群附近地热丰富，火山温泉的水温甚至达到 90℃。这一段是"火山不只是毁坏"的第一份证据，温泉那 90 度就是地下还热着的直接凭据。

同页探索 2 探究火山喷发的成因，两条要求写得很实，说一说火山喷发是怎样形成的；阅读地球内部结构的相关资料，为我们的猜测找到依据。配一张地球内部结构图，标注地壳、地幔、地核。旁边一个气泡，搜集资料会对我们的猜测有帮助哟！教材这一处安排的是"先猜再找依据"，不是"先看答案"。

第 104 页上半是记录单「地球内部的结构和状态」，只有一个大空白框，要求用图画或文字表达。留白这么大是有意的，教材不要学生抄一句定义，要学生把自己心里那张图画出来。 下半是模拟实验，步骤三条。在罐头盒内放入一些土豆泥，堆成小山的形状，并从顶部向下竖直挖一个有深度的小洞；向小洞内倒入一定量的番茄酱，适当稀释，然后用一层薄薄的土豆泥封住洞口；将罐头盒放在铁架台上，用酒精灯加热底部，观察"火山"喷发现象。旁边气泡给了替换材料，实验材料也可用玉米面、甜面酱代替。开动脑筋设计模拟实验吧！

第 105 页上半是班级记录单「我们对火山喷发原因的认识」，也是一个空白大框。下半研讨三问，火山喷发会给地表带来怎样的改变？改变的过程有什么特点？火山喷发是怎样形成的？结合模拟实验所观察到的现象来解释。根据火山喷出的岩浆流体，我们推测地球内部可能是怎样的状态？第三问是这一课的天花板，它要学生从"喷出来的东西是流体的、是热的"往回推出"地底下有一层能流动的高温物质"。

同页拓展，尽可能按照地球内部圈层的厚度比例，用橡皮泥或其他材料制作地球内部圈层结构模型。配图是两个学生举着切开一半的橡皮泥球，外蓝、中黄、内红。

三、学情分析

学生对火山最不缺兴趣，缺的是准确的图景，他们脑子里的火山是一团在烧的火，岩浆被当成"烧化的东西"，甚至以为地底下有大片火海。

他们的卡点在模拟实验上：番茄酱喷出来的那一刻全班都兴奋，可问一句土豆泥代表什么、番茄酱代表什么，多数人答不上，实验做成了看热闹。

思维上，学生习惯把火山只当成灾害，一开口就是烧房子、埋城市，很少想到火山也留下了东西，天池、温泉、火山岩这些就在教材上写着，他们却不会主动往"留下"这一头想。

动手上，学生做这个实验最常见的失败是喷不出来，而他们往往只会加大火，不知道还有封口厚薄、番茄酱稀稠、洞挖得深浅这几处，一个原因一个原因地排就不会了。

四、教学目标

• 科学观念：知道火山喷发是地球内部的岩浆沿地壳薄弱处冲出地表的现象，不是物体在燃烧。知道喷发的能量来自地球内部，越往深处越热。知道地球内部可分成地壳、地幔、地核三层。知道火山喷发既破坏地表，也留下新的地貌，长白山天池就是火山口积水成湖。
• 科学思维：能用"受热、压力增大、顶破薄弱处"这条链解释喷发过程。能说清模拟实验里每一样材料分别对应真实世界的什么。能从"喷出来的是流体、是热的"推想地球内部的状态。能按圈层厚度比例算出模型各层该做多厚。
• 探究实践：会按步骤装配"火山喷发"模拟实验，正确使用酒精灯。会观察并记录喷发前后的现象。会在喷不出来时逐条排查原因，一次只改一样。会用图画或文字表达对地球内部结构的认识。
• 态度责任：知道用模型研究要交代清楚每样材料对应什么，不对应的模型得不出可靠结论。知道火山带来的不只是灾害，也有温泉、地热和肥沃的土壤。使用酒精灯和加热装置时守规矩，护目镜必戴，不凑近看。

五、教学重难点

教学重点：说清火山喷发的情景和它对地表带来的改变，做出模拟实验并交代每样材料对应什么，用"受热、压力增大、顶破薄弱处"解释成因，说出地球内部三层结构。

教学难点：把模拟实验的每一样材料对应到真实世界。学生的卡点就在这里，番茄酱一喷全班喝彩，可土豆泥是什么、酒精灯是什么、封口那层薄泥是什么，一问就空。讲不清对应关系，这个实验就只是好玩，推不出任何结论。

判断依据有三条。一是能不能说出土豆泥对应地壳、番茄酱对应地下岩浆、酒精灯对应地球内部的热，三样里说错一样，说明对应关系还没立住。二是解释成因时说的是"压力顶破了"还是"火烧起来了"，说成后者说明第一个错还没破。三是能不能说出火山"留下了什么"，只说灾害的，说明看待火山的眼光还只有一面。

六、教学准备

教师准备：AI 制作的情境动画《火不是烧起来的》、教师自制的"火山喷发"AI 虚拟实验（可拖加热温度、封口厚度、番茄酱稀稠三个滑块，看喷不喷、喷多高；点土豆泥或番茄酱会跳出它在真实世界里对应什么；另有剖面模式看地下压力怎么积起来）、AI 辅助成因推断核对工具（拍照上传班级记录单，只查有没有写出三样材料各自的对应物、有没有说清"压力顶破"这一环，不给结论）、AI 资料助手（查腾冲、长白山、汤加的补充资料和地球内部温度）、投屏设备、小组积分榜、地球内部结构大图 1 幅、汤加火山喷发照片 2 张、长白山天池与腾冲火山群照片各 1 张、灭火用的湿抹布 4 块、备用火柴 4 盒、护目镜 40 副。

小组材料：罐头盒 1 个（去盖、洗净擦干）、土豆泥 1 袋（约 200 克）、番茄酱 1 小袋（约 50 克）、清水 1 小杯（调稀用）、铁架台 1 套、酒精灯 1 盏、火柴 1 盒、护目镜每人 1 副、湿抹布 1 块、记录单 1 张、铅笔 2 支、彩笔 3 支、直尺 1 把。

安全提示：护目镜必须戴好再点火，番茄酱受热会溅，脸离罐头盒至少一臂远，不许凑近看。酒精灯用火柴点燃，不许拿另一盏酒精灯对着点火；熄灭用灯帽盖两次，绝不许用嘴吹。罐头盒加热以后很烫，取放要用湿抹布垫着或坩埚钳夹，不许用手直接拿。桌上备一块湿抹布，万一酒精洒出来烧起来，用湿抹布盖住，不许用水泼。头发长的同学把头发扎起来。土豆泥和番茄酱都不许吃。

七、教学方法

实例分析法、模拟实验法、模型对应法、证据推测法、成因链归纳法、AI 虚拟实验辅助排查、AI 辅助成因核对、AI 资料检索辅助。

八、教学过程

▍ 一、聚焦：天池底下是什么（4 分钟）

教师活动

1. 回上一课那六幅图，翻到②长白山天池，问一句：这一汪水坐在什么地方？2. 出示教材第 102 页火山照片与引导段，念出火山喷发是地球上的一种自然现象。3. 出示同页聚焦三问，一问一问念。4. 追问一句：地下那么深，太阳照不到，那份力气从哪来？5. 播放 AI 制作的情境动画《火不是烧起来的》。6. 揭示课题：今天既看火山做了什么，也钻到地下去看它凭什么做。开启小组 AI 积分。

学生活动

认出天池就是上一课那幅图。说出它在山顶上、四周围着山。听老师问"太阳照不到"就愣住了，原来没想过这一层。看完情境动画开始怀疑自己脑子里那团"在烧的火"。

技术支持

情境动画里三个学生看火山喷发的视频。甲说底下在烧火，一大片火海；乙说岩浆是化了的石头，不是火；甲反问，那火烧起来不用空气吗，地下哪来的空气。丙说了一句，它喷出来是烫的，可它不是先烧起来才喷的。三个人争不出结果。预设：有学生坚持地下有大火在烧。请他想一想，我们烧东西都要有空气，地底下那么深，空气进得去吗。

▍ 二、探索 1：火山做了什么（8 分钟）

教师活动

1. 出示教材第 103 页汤加火山那段资料与照片。2. 讲清三个要点。时间是连续两日，不是喷一下就完；高度超过 50 千米，要把将近六个珠峰叠起来才那么高；喷口在海底，是海底火山。3. 讲清后果，引发海啸、通讯中断、道路受损、海水倒灌。4. 出示长白山天池那段文字，讲清那条三步链。熔岩堆在火山口周围，堆成了四周的山峰；火山口那一块凹下去，成了盆；盆里积了水，成了湖。5. 出示腾冲那段，讲清两个数。现存火山锥 70 余座，其中 40 余座还留着完整的火山口；温泉水温达到 90 度，比人的体温高出五十多度。6. 追问一句：火山只带来了灾害吗？7. 归一句：它一边毁掉地表，一边造出新的地表。天池是它挖出来的坑积了水，温泉是它留下的热。

学生活动

算五个半珠峰叠起来有多高，觉得难以想象。看到 90 度这个数，意识到地底下到现在还热着。发现天池居然是火山造出来的，跟上一课那幅图对上了。承认自己以前只想到火山埋房子。

技术支持

汤加那三个要点必须当场换算，50 千米这个数不换算学生没感觉。90 度这一处也要跟体温比一比。预设：有学生以为火山喷完就冷透了。请他想一想，腾冲的温泉为什么到今天还冒热水，那热是从哪儿来的。

▍ 三、探索 2：先猜，再去查（6 分钟）

教师活动

1. 出示教材第 104 页记录单「地球内部的结构和状态」。2. 讲清这个框是留给我们画画的，不是抄定义的，把你心里那张图画出来。3. 各组先画，不看书、不查资料，画完再说。4. 出示教材第 103 页地球内部结构图，标注地壳、地幔、地核，对照自己那张图找差别。5. 出示同页气泡，搜集资料会对我们的猜测有帮助哟！各组用资料助手查两条，一条是地球内部有多热、越深越热，一条是岩浆是什么东西、从哪儿来。6. 追问一句：太阳晒不到那么深，那里的热是从哪儿来的？7. 归一句：那份热是地球自己带着的，不是太阳给的。

学生活动

先凭印象画，多数人画一个大火球，外面薄薄一层壳。对着教材图才发现里面分三层，不是一大团火。查资料知道越深越热，知道岩浆是高温下熔化的岩石。

技术支持

先画后对这一步不能省。学生心里那张图不画出来，老师讲三层的图讲了也白讲，因为他的错图还占着位置。预设：有学生画的整颗地球就是一个火球。请他把教材那幅图和自己那幅并排看，问一句，地壳那一层在他的画上有没有。

▍ 四、探索 3：做一个会喷的火山（14 分钟）

教师活动

1. 出示教材第 104 页模拟实验三条步骤与配图。2. 讲清装配要点。土豆泥堆成小山，从顶上竖直往下挖洞，挖一个有深度的洞，不要挖穿；番茄酱要适当稀释，太稠喷不动，太稀直接淌；封口那层泥要薄，厚了顶不破。3. 讲清对应关系，这是本课最要紧的一步，一样一样问。土豆泥对应什么？对应地壳，我们脚底下这层岩石。番茄酱对应什么？对应地下的岩浆。酒精灯的火对应什么？对应地球内部的热。封洞口那层薄泥对应什么？对应地壳上最薄弱的地方。4. 讲清要看的现象。加热以后番茄酱会冒泡、会胀起来、会顶，最后顶破封口喷出来。5. 各组装配、点火、观察，填记录单，写下喷发前、喷发时、喷发后三种样子。6. 巡视。第 3 组封口那层泥抹得太厚，加热五六分钟只鼓不喷，让他们把封口削薄，这一盒重做一次。第 6 组番茄酱没稀释，稠得只在洞口冒小泡，让他们加一点水调开，这一盒也重做。第 2 组酒精灯的火苗太小，灯芯短了，让他们剪一剪灯芯，再做一遍。7. 追问一句：番茄酱是自己烧起来的，还是被顶出来的？8. 归一句：它没有烧，它是受热冒气、胀大，压力越来越大，把上面那层顶破了。地下几乎没有空气，烧不起来。

学生活动

分工装配，戴好护目镜点火。盯着罐头盒看。第一次多数组只鼓不喷，急着加大火，被老师拦住。改薄封口以后喷出来了，全班叫好。发现番茄酱是淌出来的，不是烧起来的，没有火苗。

技术支持

这一环的成败全在封口厚薄和番茄酱稀稠两处，讲的时候要讲死，不讲学生必喷不出来。虚拟实验用在排查上最省事：三个滑块一拖，封口厚就顶不破、太稀就淌、火太小只鼓泡，学生自己就看出是哪一处出了岔。预设：有学生以为番茄酱是烧起来了。请他想一想，番茄酱上有火苗吗，烧东西要冒烟，有没有烟。

▍ 五、研讨：把现象翻成道理（4 分钟）

教师活动

1. 出示教材第 105 页研讨三问，一问一问来。2. 先答第一问，火山给地表带来怎样的改变，改变的过程有什么特点。收两条，毁的一面是埋、烧、震、海水倒灌；造的一面是天池、火山锥、温泉、火山灰。特点是一下子就变了，不是慢慢磨的。3. 再答第二问，火山喷发是怎样形成的，要结合实验现象。逐条对上，地下有高温的岩浆，受热以后冒气、体积胀大、压力升高，顺着地壳薄弱的地方往上冲，冲出地表就喷了。4. 重点答第三问，从喷出来的岩浆往回想，地球内部可能是什么状态。逐条收，它流得动，说明那一层不是硬的；它很烫，说明那一层温度很高；它能自己往上冒，说明那里有压力。5. 出示教材第 105 页班级记录单，各组一句话写下本组对成因的认识，投到屏幕上全班看。6. 追问一句：我们的模型跟真的火山差在哪儿？

学生活动

说出实验里看到的是先鼓、再顶、最后破。把"鼓"翻成压力，把"顶破"翻成地壳薄弱处被冲开。有人说模型太小、真的火山大得多；有人说真的地底下没有罐头盒。承认自己那盒第一次没喷出来是因为封口太厚。

技术支持

研讨这一环的任务是把现象翻成道理，翻不动就白做了。"鼓"要翻成压力，"顶破"要翻成冲出薄弱处，这两翻是本课的核心。AI 核对工具只查有没有写出对应关系和压力这一环，不给标准答案。预设：有学生以为模型太假所以没什么用。请他想一想，模型小是小，可它告诉我们的那一层意思是不是真的，受热会胀、胀了会顶，这两句对不对。

▍ 六、拓展：地壳薄得像张纸（2 分钟）

教师活动

1. 出示教材第 105 页拓展，按厚度比例做地球内部圈层模型。2. 讲清比例必须算，不能捏个好看的球。地球半径约 6371 千米，地壳在陆地上大约 35 千米。3. 当场算一遍。做一个半径 6 厘米的球，地壳那一层只有 0.33 毫米，差不多就是三张纸叠起来的厚度；地幔约 27 毫米；地核半径约 33 毫米，占一半多。4. 讲清一条结论。地球这一层皮薄得不像话，我们的高山大河全在这薄薄一层上。5. 布置课后做，下一课带来。

学生活动

算出来吓一跳，地壳薄到没法捏。有人问那做模型地壳怎么弄，多数人说刷一层颜色或者贴一层纸。发现地核比想的大得多。

技术支持

这一算比捏十个球都值。不按比例算，学生做出来的球地壳厚得像橘子皮，这个模型传递的是错的认识。预设：有学生觉得比例太小做不出来。请他想一想，做不出来正说明什么。

▍ 七、课堂小结：它在做，只是太大太慢（1 分钟）

教师活动

1. 回到聚焦第二问，喷发的能量从哪里来。2. 收一句，来自地球内部的热，不是太阳给的，也不是在烧。3. 再收一句，它把地表毁掉一块，又造出一块，天池就是这么来的。4. 板上收两句，火山不是火烧；它一边毁，一边造。5. 留一句给下节课，地下这股劲还有另一种发作方式，比火山还快。

学生活动

说出能量来自地球内部。说出火山既毁也造。猜到下节课讲的跟地震有关。

技术支持

小结要收在两句实的话上，不能停在"大自然真神奇"。

▍ 八、课堂评价（1 分钟）

教师活动

AI 积分结算，看四项：装配前是否戴好护目镜、能不能说清三样材料各自对应什么、喷不出来时是否按条排查而不是只加大火、班级记录单是否写出压力这一环。积分不排名，只记本组这一次比上一次多了哪一项。

学生活动

看本组这一课的积分变化，说出自己补上了哪一项。

技术支持

积分只作为自己和自己比的凭据，不公布名次。

九、板书设计

　◆ 火山喷的是什么 　　　不是火在烧，是地下高温熔化的岩石 　　　地下几乎没有空气，烧不起来 　　　番茄酱是淌出来的，不是烧起来的  　◆ 能量从哪来 　　　地球内部的热，越深越热 　　　不是太阳晒进去的，阳光到不了那么深  　◆ 模型里每样东西都要对上 　　　土豆泥　　　→　地壳 　　　番茄酱　　　→　地下的岩浆 　　　酒精灯的火　→　地球内部的热 　　　封口那层薄泥→　地壳最薄弱的地方 　　　喷发　＝　受热胀大 → 压力升高 → 顶破薄弱处  　◆ 它一边毁，一边造 　　　毁：埋、烧、震、海水倒灌 　　　造：长白山天池（火山口凹陷 → 积水成湖） 　　　　　腾冲 70 余座火山锥、温泉 90℃  　◆ 地球里面三层 　　　地壳　／　地幔　／　地核 　　　半径 6 厘米的球：地壳 0.33 毫米，差不多三张纸那么厚 　　　我们的大山大海，全在这薄薄一层上