浙江省安吉縣第十小學(313300) 姚 平

教科版小學科學“空氣有重量嗎”一課中有兩個證明空氣有重量的實驗，分別如圖1(a)和(b)所示。圖1(a)所示的實驗中是先做一個小天平，一端先掛沒充氣的氣球，一端掛重物，移動重物讓小天平保持平衡。然后給氣球充滿氣，再掛到小天平上，掛氣球的這端會向下傾斜，從而證明空氣是有重量的。圖1(b)所示的實驗中采用了天平進行稱量，先用天平稱出癟皮球的重量，再把皮球充足氣，稱其重量。用充足氣的皮球重量減去沒氣時的皮球重量，從而得出空氣的重量。

圖1 證明空氣有重量的實驗

1 這兩個實驗存在的問題

1.1 實驗操作難度大，分組實驗難以開展

圖1(a)中的實驗，先要在小天平的右端掛重物，移動重物讓小天平保持平衡，然后再把氣球拿下來充氣再掛上去。學生在操作中很容易使重物和氣球的懸掛位置發(fā)生改變，從而影響實驗效果。將癟氣球取下來，充滿氣后再把氣球扎緊掛上去，對3年級的學生來說是一個高難度的技術活。圖1(b)中的實驗，就天平的正確使用對3年級學生來說有很大的難度。這兩個實驗，教師進行演示是可行的，但要開展分組實驗存在一定的難度和問題。

1.2 探究活動流于形式，思維發(fā)展空間不大

這兩個實驗從表面上看，學生經(jīng)歷了提出問題、設計實驗、實驗驗證、得出結論這樣一個較為完整的探究活動過程，并且得出了有效的科學結論。但在探究活動過程中，學生的前后認知并沒有產(chǎn)生激烈的矛盾沖突，通過實驗學生僅僅獲得了“空氣是有重量的”這個科學概念而已。學生的思維能力、觀察能力都沒有得到有效的發(fā)展和提升，整個探究活動流于形式，效果不佳，意義不大。

2 實驗創(chuàng)新設計

為了讓學生充分參與到實驗過程中來，在探究過程中產(chǎn)生認知矛盾沖突，使他們的思維、能力得到更好的發(fā)展與提升，筆者對該實驗進行了重新設計與改進。提供的器材有：天平、沒氣的籃球、打氣筒、兩個塑料燒杯(為了防止籃球打足氣后碰到分度盤，影響天平的靈敏度，籃球放在塑料杯上進行稱量)、若干小鐵片，如圖2所示。

圖2 實驗器材

讓學生先猜測空氣有沒有重量，然后再讓他們運用這些材料自己去做實驗。教師只提供一些建議：①先把沒氣的籃球放到天平上，把天平調(diào)整到平衡；②給籃球打氣，每打10下就稱量一次重量；③仔細觀察天平是否傾斜；④把籃球放到天平上時要輕拿輕放。

3 創(chuàng)新實驗，提升效果

3.1 人人動手操作和觀察，充分經(jīng)歷探究過程

重新設計后的實驗，大大降低了實驗操作的難度，學生有了充分參與實驗的機會。在實驗過程中，學生可以輪流給籃球打氣，觀察籃球打入空氣后放在天平上的狀態(tài)，及時記錄狀態(tài)變化來推測空氣是否有重量。隨著不斷地向籃球中打入空氣，天平逐漸向有籃球的一邊傾斜。隨著給籃球打氣越來越難，天平向籃球這邊傾斜的角度也越來越大。通過實驗操作和觀察，讓學生充分體會到空氣雖然很輕，但也是有重量的。這一實驗不但讓學生獲得了“空氣是有重量的”實實在在的證據(jù)，更讓學生經(jīng)歷了操作、觀察、記錄、思考與發(fā)現(xiàn)的探究過程。

3.2 前后認知矛盾，思維得到提升和發(fā)散

在學生的認知中，有的學生會認為空氣是有重量的，也有的學生會認為空氣是沒有重量的。創(chuàng)新設計后的實驗中，先讓學生猜測空氣是否有重量，然后讓學生給籃球打氣，每打10次氣就放在天平上稱量一次，對空氣有沒有重量進行推測，并做好實驗記錄，見表1。

表1 “空氣有重量嗎”實驗記錄

通過實驗，我發(fā)現(xiàn)：空氣________(有或沒有)重量。

由于空氣很輕，前3～4次的稱量，天平并不會發(fā)生明顯傾斜。這時，認為空氣沒有重量的學生會很開心，因為實驗現(xiàn)象支持他的猜測。而認為空氣有重量的學生，會思考“打了這么多空氣，天平為什么沒有傾斜呢？”，有的學生會產(chǎn)生疑惑，甚至會懷疑自己的猜測。學生的認知產(chǎn)生了第一次矛盾，他們根據(jù)實驗現(xiàn)象進行反思、推斷與修正。隨著繼續(xù)向籃球中打入空氣，天平開始向籃球這邊傾斜，而且傾斜的角度越來越大。這時，學生的認知會發(fā)生第二次矛盾。堅持認為空氣有重量的學生終于松了口氣，而原來認為空氣沒有重量的學生發(fā)愣思考“為什么會這樣呢？”。問題出來后，質(zhì)疑開始了，有爭議、聯(lián)想、討論，這正是科學探究需要達到的效果。學生在實驗探究過程中經(jīng)歷了一個猜想、實證、修正、新的實證、再修正的過程。