顧長明

一、教學分析

《空氣占據(jù)空間》是《我們周圍的空氣》單元的起始課，屬于空氣性質(zhì)的內(nèi)容，基于“做中學”理念，使學生在觀察中發(fā)現(xiàn)和提出問題，并對問題做出合理猜測與假設，在合作中設計實驗驗證假設，在討論中依據(jù)事實做出合乎實際的推論，并應用結(jié)論解決生活中的問題。從結(jié)構(gòu)看，屬于“問題——探究”式的課堂結(jié)構(gòu)；從能力看，學生根據(jù)猜測設計并遴選相應的驗證實驗，搜集實證資料，歸納概括實驗現(xiàn)象，促進已有科學經(jīng)驗的意義建構(gòu)，發(fā)展對比實驗能力和歸納概括能力；從過程看，充分運用動手與動腦的心智價值，有效促進動手與動腦的有機融合，正確運用動手與動腦的實施策略，突出探究過程的思維因素。

二、教學目標

通過實驗設計與操作活動，使學生認識到空氣也像其他物體一樣要占據(jù)空間；能運用已有知識和經(jīng)驗對所觀察到的現(xiàn)象做假設性的解釋；學習對猜想進行驗證以及運用文字、圖表表達自己的觀點；能夠選擇合適的材料，自行設計研究方案開展探究活動；培養(yǎng)尊重證據(jù)和按照科學認識程序進行科學探究的科學態(tài)度和習慣。

三、教學重點

通過觀察與實驗活動，認識空氣占據(jù)空間。

四、教學難點

通過對空氣占據(jù)空間現(xiàn)象的分析、設計與想象，能夠進行歸納、概括與綜合。

五、教學過程

（一）創(chuàng)設現(xiàn)實情境，引入問題

師：老師今天準備了泡沫、蠟燭，如果把蠟燭粘在泡沫上，把泡沫放在水面上，并點燃蠟燭，之后把點燃的蠟燭送到水下，它會熄滅嗎？為什么？

生：會。因為蠟燭遇到水會熄滅。

師：老師就能讓它不熄滅，你們信不信？請注意看老師是怎樣送的（教師邊演示邊講解）。把這個瓶子罩在蠟燭上，豎直壓到水底，請看蠟燭在哪里？蠟燭熄滅了嗎？

生：蠟燭在水底下，沒有熄滅。

師：這就叫“水底燃燒的蠟燭”?？吹竭@個現(xiàn)象，你想知道些什么呢？

生：我想知道蠟燭在水底為什么能燃燒？蠟燭為什么沒有碰到水？

……

（教師初步優(yōu)化、整合與遴選學生的問題）

師：今天我們就來研究你們想要知道的這些問題，等學完這節(jié)課后，你們就會知道其中的原因了。

評析：通過創(chuàng)設現(xiàn)實情境，引發(fā)學生的認知沖突，有了這種認知沖突，學生才會產(chǎn)生自身真實的問題，并把問題聚焦到蠟燭在水底為什么能燃燒上。學生的認知發(fā)展要經(jīng)歷“平衡——不平衡——新的平衡”，也就是說，認知的不平衡或沖突狀態(tài)是一種認知發(fā)展動力，是學習的內(nèi)在動機，旨在創(chuàng)設認知沖突，維持學習動力，并為學以致用環(huán)節(jié)埋下伏筆。

（二）設計實驗操作，有序探究

1.觀察感知，合情類推

師：老師這兒有3個杯子，請你仔細觀察這3個杯子，關(guān)于這3個杯子你想告訴大家什么？

生：一個杯子裝有沙，一個杯子裝有水，還有一個杯子有空氣。

師：這個杯子里裝有沙，也可以說成沙占據(jù)這個杯子的地方（大小或位置）。沙占據(jù)這個杯子的地方、大小或位置，我們一般說成“沙占據(jù)杯子的空間”。杯中有沙，我們說成沙占據(jù)杯子的空間，按這樣的說法，另外兩個杯子該怎么說呢？

生：水占據(jù)杯子的空間；空氣占據(jù)杯子的空間。

師：（出示敞口瓶）這個瓶子里有空氣嗎？如果有，應該怎么說呢？

生：空氣占據(jù)瓶子的空間。

師：這個盒子怎么說呢？這個小桶怎么說呢？

生：空氣占據(jù)盒子的空間；空氣占據(jù)小桶的空間。

師：我們知道空氣占據(jù)杯子的空間，空氣占據(jù)瓶子的空間，空氣占據(jù)盒子的空間，空氣占據(jù)桶的空間?？諝饪梢哉紦?jù)許多物體的空間，誰能用一句話概括一下這些意思呢？

生：空氣無處不在，無處不有，空氣和其他物體一樣也占據(jù)一定的空間。

（師板書課題）

評析：觀察是獲得科學事實的主要途徑，類推是獲得更多科學表象的載體，語言是思維表達的外殼。三者不僅契合了學生的原認知，也為下面進一步證明與體驗空氣占據(jù)提供了思維與操作的“腳手架”。

2.設計實驗，合理猜想

師：剛才我們通過類推得知空氣占據(jù)空間，那你能不能用桌上的器材（水槽、去掉底有瓶蓋的礦泉水瓶、乒乓球、紙團）來設計一個實驗，證明空氣占據(jù)這個瓶子的空間呢？請每組同學討論一下，你們都打算怎樣做？

（學生分組討論）

評析：教師為學生設計實驗提供了有結(jié)構(gòu)的材料，通過操作材料的結(jié)構(gòu)性，既聚焦了學生設計實驗的思考方向，又為實驗實事的呈現(xiàn)提供了支撐。

師：你設計的是什么實驗？

生1：我設計的是做瓶底塞紙的實驗。

師：（畫出示意圖并模擬：把一團紙塞在瓶底）如果把瓶子倒著放入水中，猜測一下，可能會出現(xiàn)什么情況？

評析：板演畫圖的目的是讓學生在接下來的選擇實驗時有一個支撐，同時也為驗證學生的設計與猜想提供平臺。

生：可能會有氣泡冒出來，紙會變濕。（為什么？）因為水會慢慢地漫到瓶子里，再接觸到紙。

生：紙不會濕，因為瓶子里有空氣，水根本進不去。

師：大家能大膽提出自己的看法，這很好，猜測不管對和錯，都說明我們能像科學家一樣認真觀察，仔細分析，想通過自己的努力解決問題。

師：你們還設計了什么實驗？

生：把瓶子豎直放入水中，再把瓶子歪一下，如果有氣泡冒出，就說明空氣占據(jù)瓶子的空間。

師：（畫出示意圖并模擬）是這樣嗎？他說的同學們都聽明白了嗎？（明白）

師：還設計了什么樣的實驗？

生：我打算把乒乓球放在水上，把瓶子豎直放在乒乓球上，壓下去。

師：（畫出示意圖并模擬）把瓶子壓到水底，猜測一下，可能會出現(xiàn)什么情況？

生：如果乒乓球在水底，就證明空氣占據(jù)瓶子的空間；如果乒乓球在瓶子的頂部，表明瓶子里沒有空氣。

師：做這個實驗要注意什么？

生：把瓶子豎直壓到水底，斜著進去的話，就會像剛才那個實驗說的一樣，瓶中有空氣的話就會跑掉。

師：還有不同的想法嗎？

生：還可以把瓶子罩在乒乓球上，豎直壓到水底，乒乓球應該在水底，然后擰開瓶蓋。

師：（畫出示意圖）是這個實驗嗎？乒乓球在水底說明什么？（瓶中有空氣）乒乓球不在水底說明什么？（瓶中沒有空氣）猜測一下，擰開瓶蓋會發(fā)生什么情況？為什么？

生：擰開瓶蓋，空氣會從瓶口跑掉，乒乓球就會浮起來，這就說明瓶子里剛才是有空氣的。

師：這個實驗聽明白了嗎？（明白）請大家分組做剛才的4個實驗。（教師巡視指導）

評析：根據(jù)學生已有的認知體驗開展猜想活動，該過程包括收集已有的知識和經(jīng)驗信息→將信息與猜想的問題進行比較、分析、歸納、概括→形成對研究問題的假設性結(jié)論→按照一定的方式進行表達。猜想活動促進了師生、生生的互動與分享，調(diào)動了學生的前概念，諸如“水的流動性”“空氣在水中會有氣泡”“空氣是真實存在的”，等等，加深了對即將進行的實驗的理解。

3.驗證操作，手腦融通

師：下面來匯報實驗過程，你們組做哪個實驗，請你來介紹實驗過程。（師相機追問：與剛才猜想的一樣嗎？這說明什么？）

生1：把一團紙塞進瓶底，把瓶子豎直壓到水底，拿出瓶子，紙沒有濕，說明剛才瓶子里有空氣。

生2：把瓶子豎直壓到水中，然后歪一下，有氣泡冒出，這就說明瓶子里面有空氣。

生3：把瓶子放在乒乓球上，壓到水底，我看見乒乓球沒有浮起來，這就說明瓶子里面有空氣。

生4：把瓶子放在乒乓球上，壓到水底，乒乓球沒有浮起來，把瓶蓋擰開一點，乒乓球慢慢浮了起來，這也表明瓶子里面有空氣。

師：同一個問題可以用不同的方法來證明，剛才的4個實驗從不同的方面證明了空氣占據(jù)瓶子的空間。當然，我們也可以用同樣的方法證明空氣占據(jù)其他物體的空間?？梢姡諝獾拇_占據(jù)空間。

評析：學生通過匯報將實驗設計時的猜想與實驗的科學現(xiàn)象進行融通，在動手與動腦中逐步完成對空氣占據(jù)空間的意義建構(gòu)。

4.前后照應，活學現(xiàn)用

師：現(xiàn)在請同學們想一想，上課伊始的“水下燃燒的蠟燭”是在水下燃燒的嗎？（不是）是在哪兒燃燒的？（空氣中）空氣在哪里？如果我想讓蠟燭在水中升高一些怎么辦？

生：把瓶蓋擰開一點點，讓瓶內(nèi)的空氣出來，水中的空氣就出來，泡沫上的蠟燭就會浮起來一些。

師：很好，不僅知道空氣占據(jù)空間，還能解釋生活中的現(xiàn)象。

評析：與開頭照應，現(xiàn)學活用，解釋現(xiàn)象，教學結(jié)構(gòu)銜接自然，承上而啟下。

（三）學用有機融合，學以致用

1.吹不大的氣球

師：我們來做一個吹氣球?qū)嶒?。老師這兒有兩個套在瓶子里的氣球，氣球已經(jīng)消過毒了，請一位同學上來吹一吹，看能吹多大？（選一女生上來吹試，只能吹大一點點）

師：誰的力氣大，請上來吹。（結(jié)果還是沒有吹大）

師：這就奇怪了，套在瓶子里的氣球就不能吹大，這是為什么呢？

生1：因為瓶子里的空間被空氣占據(jù)了，所以吹不大。

生2：因為空氣占據(jù)了瓶子的空間，空氣把氣球擠住了。

生3：因為氣球變大就要多占地方，瓶子里現(xiàn)有的空間都被空氣占完了，沒有地方了，所以吹不大。

師：大家談的道理我都明白了，都認為是氣球要由小變大，就需要不斷地占據(jù)越來越大的空間，但是由于瓶子里有限的空間已經(jīng)被空氣占據(jù)了，所以氣球就吹不起來了。

師：那么你們能想辦法讓套進瓶子里的氣球吹大嗎？怎么做？

生：能，去掉瓶底或在瓶子上扎上小孔。

師：好。這個實驗同學們課后可以試一試。

評析：課堂的鈴聲并不是科學課的起點和終點。吹氣球的游戲，做與思結(jié)合，手與腦并用，既是對上面結(jié)論的驗證，更是把探究延伸到課外，讓學生的興趣得以持續(xù)，思維張弛有度。

2.聽話的乒乓球

師：同學們已經(jīng)發(fā)現(xiàn)空氣確實占據(jù)空間了，不過科學是能夠經(jīng)得起檢驗的，我們繼續(xù)用這些材料做實驗，大家愿意嗎？

生：愿意。

（師出示課件）

師：大家先不做，看看實驗的要求：把飲料瓶對著乒乓球豎直壓入水底，不移動瓶子，你能讓乒乓球聽你的話，分別停在瓶子的不同位置嗎？看誰能想出更多不同的辦法？請分組討論一下你們組打算怎樣做？

（教師巡視指導）

師：你是怎樣設計的？為什么這樣設計？做的時候要注意什么？

評析：讓學生設計方法，說出設計理由，師生完善實驗方法，明確注意事項，從做的“技術(shù)”層面保證實驗的成功率。

生1：我們組采用從瓶口向瓶內(nèi)吹氣的方法。乒乓球在瓶底是因為瓶內(nèi)有空氣，擰開瓶蓋，空氣跑了，乒乓球浮起來了。從瓶口向瓶內(nèi)吹氣，空氣又將乒乓球壓到水底。

生2：我們組用管子從瓶子的底部向瓶內(nèi)吹氣，來控制乒乓球在水中的位置。

生3：我們打算在瓶蓋上打鉆一個小孔，堵住瓶蓋的小孔，將乒乓球壓下去，它就在瓶底了，然后松一點點，讓里面原來的空氣出來一點，乒乓球就會停在中間了，將手全部松開，乒乓球就會慢慢浮在水面上了。再向小孔內(nèi)吹氣，乒乓球會慢慢壓下去。

師：老師這里有你們需要的器材，需要的話可以來取。請大家選取一個實驗來試一試。

評析：動腦是動手的動機和目的，動手是動腦的外顯和手段。在這里凸顯了動手以前先動腦，“想好了再做”使學生接下來“做”的指向更清晰，目的更明確，設計更科學，操作更便捷，觀察更到位，實驗更流暢，現(xiàn)象更突出，效率更明顯。

師：下面我們來分組匯報實驗過程。（學生展示，并解釋道理）向瓶子里吹氣，是誰趕跑了瓶子里的水？

生：吹進去的空氣趕跑了瓶子里的水，所以水就出去了。

生：我們用嘴對著瓶口，吸里面的空氣，乒乓球就會跟著水上來，讓它到我想要的高度，還可以讓乒乓球停在比水槽的水面更高的位置。

師：真厲害！這可是一種獨特的辦法。這時瓶子里的空氣到哪兒去了？它們占據(jù)了哪兒的空間了？

生：瓶子里的空氣跑到我們嘴里去了，占據(jù)了我們嘴的空間。

師：還有哪組來匯報？

生：我們組用管子插到那瓶底，從瓶底向里面吹氣，乒乓球也可以停在不同的高度。

師：這時，空氣去哪里了呢？乒乓球為什么會有高有低呢？

生：空氣在瓶子里有多有少，乒乓球的高度就有高有低。

師：這表明空氣和其他物體一樣，都要占據(jù)空間。

評析：利用同樣的材料設計了“用不同的方法讓乒乓球停在瓶子里的不同位置”的活動。學生嘗試多種不同方法的同時，發(fā)現(xiàn)控制瓶中空氣占據(jù)空間的多少才能決定乒乓球在瓶中的位置。學生在問題解決的過程中，設計能力、操作能力、合作意識、思維能力得以較好的提升。這一活動的精妙之處在于讓學生的思維“跳一跳摘桃子”。

（四）回顧總結(jié)全課，遷移拓展

1.回顧總結(jié)

師：本節(jié)課學習了什么內(nèi)容？你有哪些收獲？

（學生暢所欲言，教師適時概括綜合）

2.遷移拓展

師：水槽中的水不能浪費了，可以把水灌在可樂瓶中，用于澆花。老師給每組同學準備一個“帶漏斗的可樂瓶”，請每組將水槽里的水灌在可樂瓶中，課后用于澆花。

（學生操作時，發(fā)現(xiàn)水流不下去，學生解釋并解決問題）

評析：課的結(jié)尾以回收水來過渡，較為自然，既進行了節(jié)約用水的教育，又利用概念解決了問題，學生的思維一步一步發(fā)展著。

六、教學反思

（一）突出了“動手”與“動腦”的有效融合

從本質(zhì)上說，學生的科學學習是“動手——動腦”的過程，操作過程中的動作和材料可以為語言表達提供有效的支撐，讓交流變得更加準確和豐盈。“做”與“思”在心理上往往是交互結(jié)伴而行，這為手腦并用、做思結(jié)合提供了依據(jù)。本課的主要環(huán)節(jié)為：創(chuàng)設情景，鼓勵預測→實驗驗證，形成問題→設計實驗，完善方法→分組實驗，收集證據(jù)→討論交流，形成共識→拓展問題，激發(fā)思維→展示交流，強化概念。整個教學環(huán)節(jié)突出了學生的“想”和“做”，“想”和“做”是相輔相承的，“做”要靠“想”來指導，“想”要靠“做”來證明，兩者互為表里，有效融合。教師盡可能地把學生暢想的創(chuàng)造性和現(xiàn)實構(gòu)想的操作性有機結(jié)（下轉(zhuǎn)第38頁）（上接第33頁）合，讓更多的妙想在指尖流淌，讓更多的智慧從指尖誕生，讓心靈與手巧同構(gòu)共生，讓科學概念落地生根。

（二）彰顯了有結(jié)構(gòu)的操作材料的導向作用

有結(jié)構(gòu)的材料是經(jīng)過教師有效設計的典型材料的組合，這種材料的組合，既要揭示與教學內(nèi)容有關(guān)的一系列現(xiàn)象，又要符合學生年齡特征和認知規(guī)律，貼近學生生活，有能力通過對材料的探索來發(fā)現(xiàn)問題和解決問題。有結(jié)構(gòu)材料是學生科學概念形成的“腳手架”。本課教師為學生準備的材料有水槽、燒杯、乒乓球、去底的可樂瓶（瓶蓋上有孔的、沒孔的）、皮管、塑料袋等。這些材料有著內(nèi)在的邏輯關(guān)系。操作這些材料，學生可以通過多種辦法控制小球在水中的位置，從而感知空氣占據(jù)空間的事實。還可以在這些材料的組合過程中發(fā)現(xiàn)與概念密切相關(guān)的問題，有效地將問題的提出、解決與應用融為一體。精心設計的有結(jié)構(gòu)材料使學生有效地投身于探究之中，較好地調(diào)動了學生參與探究活動的積極性和創(chuàng)造性。

（三）有序思維活動成為科學探究活動的核心

教師始終鼓勵學生通過動手與動腦學科學。動手的過程就是學生利用感官，通過觀察實驗等活動獲取信息的過程；動腦的過程就是學生對科學信息進行分析、加工、整理、運用的過程，即思維活動的過程。教學中對問題的猜想和嘗試性解釋，開啟了學生思考的閘門，不同形式的實驗想象與設計訓練了學生思考的靈活性，寬松和諧的交流研討活動促進了學生思維的邏輯性，對更難一點問題的成功解決則使學生的思考趨于深刻。在學用結(jié)合階段，隨著學生所獲得的科學事實的豐富與多元，學生對問題解決的思考越來越全面和具有理性?？v觀本課，問題是基于思維提出的，猜想是源于思維形成的，方案是通過思維制定的，實驗與操作是在思維的指導下進行的，交流與研討是圍繞思維展開的，結(jié)論是經(jīng)過綜合、歸納與概括而成的。（責任編輯：符 潔）