高佩玥

摘要本文通過(guò)問(wèn)題導(dǎo)入，引導(dǎo)學(xué)生提出空氣能占有一定的空間的猜想，再選擇恰當(dāng)?shù)墓ぞ唑?yàn)證猜想。通過(guò)實(shí)驗(yàn)的啟發(fā)，探究空氣的主要性質(zhì)。讓學(xué)生從舊有的經(jīng)驗(yàn)出發(fā)，順利展開(kāi)新的思考。經(jīng)歷有結(jié)構(gòu)的思維過(guò)程，明確探究主題和思路。用科學(xué)知識(shí)解釋現(xiàn)象，更是激發(fā)了學(xué)生們對(duì)科學(xué)探究的興趣。把學(xué)生的思維角度由面落到點(diǎn)，讓材料選擇與設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)在學(xué)生頭腦中的建構(gòu)真正符合學(xué)生的思維特點(diǎn)和技能水平。培養(yǎng)了學(xué)生善于合作、嚴(yán)謹(jǐn)求實(shí)的科學(xué)精神。

關(guān)鍵詞 “空氣性質(zhì)” 實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì) 質(zhì)量 科學(xué)精神

中圖分類(lèi)號(hào)：G424文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：ADOI：10.16400/j.cnki.kjdk.2021.05.020

Teaching Fragments and Analysis of“Main Properties of Air”

GAO Peiyue

（Shijiazhuang Gongyuancheng Primary School， Shijiazhuang， Hebei 050000）

Abstract： In this paper， through the introduction of questions， guide students to put forward the conjecture that air can occupy a certain space， and then choose the appropriate tools to verify the conjecture. Through the inspiration of the experiment， explore the main properties of air. Let the students start from the old experience and start new thinking smoothly. Go through the thinking process with structure， make clear the theme and thinking of inquiry. Using scientific knowledge to explain the phenomenon is to stimulate students’ interest in scientific inquiry. The students’ thinking angle is from surface to point， so that the construction of material se？ lection and design experiment in the students’ mind is really in line with the students’ thinking characteristics and skill level， and the students are good at cooperation， rigorous and realistic scientific spirit.

Keywords： "air nature"； experimental design； quality； scientific spirit

探究空氣具有質(zhì)量并占有一定的空間是三年級(jí)上冊(cè)《固體、液體和氣體》一課中的內(nèi)容。本內(nèi)容是在學(xué)生學(xué)習(xí)了固體和液體的主要性質(zhì)的基礎(chǔ)上，圍繞空氣的主要性質(zhì)，設(shè)計(jì)了兩個(gè)探究活動(dòng)：活動(dòng)一通過(guò)問(wèn)題導(dǎo)入，引導(dǎo)學(xué)生提出空氣能占有一定的空間的猜想，再選擇恰當(dāng)?shù)墓ぞ唑?yàn)證猜想；活動(dòng)二引導(dǎo)學(xué)生從眾多材料中選擇恰當(dāng)?shù)墓ぞ?、儀器對(duì)空氣質(zhì)量進(jìn)行測(cè)量，觀(guān)察并描述皮球打氣前后的外部形態(tài)特征和質(zhì)量的變化，證明空氣有質(zhì)量。本內(nèi)容的教學(xué)目標(biāo)是：能說(shuō)出空氣具有質(zhì)量并占有一定的空間；能在已有知識(shí)的基礎(chǔ)上，提出可以探究的問(wèn)題；能對(duì)空氣占有一定的空間進(jìn)行假設(shè)；能設(shè)計(jì)空氣是否有質(zhì)量的實(shí)驗(yàn)方案；能按照實(shí)驗(yàn)方法進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，記錄、分析實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，綜合得出實(shí)驗(yàn)結(jié)論；愿意與同學(xué)合作完成對(duì)空氣主要性質(zhì)的探究。

探究空氣能占據(jù)一定的空間

1.創(chuàng)設(shè)情境，魔術(shù)導(dǎo)入

師：同學(xué)們，如果我把點(diǎn)燃的蠟燭放進(jìn)水里，會(huì)出現(xiàn)什么情況呢？

生：蠟燭進(jìn)入水中會(huì)熄滅。

生：蠟燭會(huì)潮濕。

師：你們都這么覺(jué)得嗎？來(lái)，我給大家演示一下。你們可要看仔細(xì)了呀！

（教師把點(diǎn)燃的蠟燭用大燒杯罩住，扣進(jìn)水槽中。）

師：蠟燭熄滅了嗎？

生：沒(méi)有。

師：咦，這是怎么回事呢？誰(shuí)來(lái)猜一猜。

生：我猜是瓶子保護(hù)了蠟燭。

生：我認(rèn)為瓶子里面有空氣，它擋住了水才能讓蠟燭不熄滅。

生：我也同意瓶子里有空氣，光靠瓶子擋不住水。

設(shè)計(jì)意圖：教師演示的神奇魔術(shù)既顛覆了學(xué)生的原有認(rèn)知，又讓學(xué)生從舊有的經(jīng)驗(yàn)出發(fā)，順利展開(kāi)新的思考，實(shí)現(xiàn)了學(xué)生生活經(jīng)驗(yàn)與課堂知識(shí)的合理過(guò)渡，激發(fā)了他們的探究興趣。

2.猜測(cè)結(jié)果，設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)

師：很多同學(xué)都猜到了是空氣保護(hù)了蠟燭。按同學(xué)們的猜想是空氣占據(jù)了瓶子里的空間，讓水無(wú)法進(jìn)入，保護(hù)蠟燭不被水熄滅。我們的猜想正確嗎？這節(jié)課我們就從驗(yàn)證空氣能否占據(jù)空間開(kāi)始，在科學(xué)課上，驗(yàn)證猜想最好的辦法是什么？

生：做實(shí)驗(yàn)。

師：做實(shí)驗(yàn)要有合適的器材，看一看老師給你們準(zhǔn)備了什么？

生：是塑料瓶。

生：是一個(gè)沒(méi)有底的塑料瓶。

師：對(duì)，這是一個(gè)去掉底部的塑料瓶。你看瓶子里面有什么？

生：有空氣。

師：我們假設(shè)：空氣能占據(jù)一定的空間，當(dāng)我垂直把瓶子摁到水槽底部的時(shí)候，空氣還在里面嗎？

生：我覺(jué)得還在里面。

生：我也覺(jué)得空氣在里面。

師：可是空氣和水都是透明的，你有什么辦法證明里面是空氣呢？

生：可以把水染上顏色，看一看它有沒(méi)有進(jìn)到瓶子里面。

生：還可以把一張干的紙巾放進(jìn)瓶子里，然后看一看瓶子摁到水槽里之后紙會(huì)不會(huì)濕。

師：同學(xué)們的想法太奇妙了，比老師想到的驗(yàn)證方法還要好，你們?cè)谡n下一定要用自己的方法試一試。為了驗(yàn)證空氣能否占據(jù)一定的空間，老師也準(zhǔn)備了一個(gè)工具——乒乓球?，F(xiàn)在我把乒乓球放在水面上，拿瓶子罩住它，根據(jù)我們的假設(shè)空氣能占據(jù)一定的空間，如果我把瓶子摁到水底，乒乓球會(huì)在瓶子的什么位置？

生：我覺(jué)得在瓶子的下面，因?yàn)槿绻諝庹紦?jù)空間的話(huà)，水就進(jìn)不去，所以乒乓球還會(huì)在下面。

生：我覺(jué)得會(huì)在瓶子的頂部，因?yàn)榘哑孔愚舻剿字?，瓶子里的水?huì)把乒乓球擠上去。

師：如果乒乓球在瓶子的頂部，那說(shuō)明瓶子里的空間被誰(shuí)占據(jù)了？

生：被水占據(jù)了，水把乒乓球擠了上去。

師：如果瓶子里的空間被水占據(jù)了？我們剛才的猜想還成立嗎？

生：不成立了。

師：如果我們的猜想是正確的，乒乓球、空氣和水各在什么位置呢？

生：乒乓球在瓶子底部，空氣在瓶子里面，水在瓶子的周?chē)?/p>

師：我們可以把自己的猜想用圖示法表示出來(lái)。

（教師畫(huà)出示意圖。）

師：接下來(lái)我們就進(jìn)行實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證我們的猜想，看一看實(shí)驗(yàn)結(jié)果和這個(gè)圖是不是一樣的。今天老師帶來(lái)的這個(gè)瓶子還有一個(gè)小機(jī)關(guān)，你知道在哪兒?jiǎn)幔?/p>

生：我猜在瓶蓋上。

師：沒(méi)錯(cuò)，瓶蓋上有一個(gè)小孔，它有什么作用呢？我們來(lái)看一看實(shí)驗(yàn)步驟和要求：（1）用瓶子罩住乒乓球，并用大拇指堵住小孔，將瓶子垂直壓到水底；（2）在水底停留3秒，觀(guān)察乒乓球的位置；（3）松開(kāi)大拇指，觀(guān)察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象并記錄在實(shí)驗(yàn)報(bào)告單上。在這個(gè)實(shí)驗(yàn)中，有什么需要我們特別注意的呢？

生：放瓶子的時(shí)候一定要垂直。

生：要用大拇指把小孔堵緊了。

生：要如實(shí)記錄實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象。

師：接下來(lái)我們就動(dòng)手實(shí)驗(yàn)，在實(shí)驗(yàn)中驗(yàn)證我們的猜想。

設(shè)計(jì)意圖：猜想不是憑空來(lái)的，要有一定的生活經(jīng)驗(yàn)和事實(shí)依據(jù)。學(xué)生不僅要猜測(cè)結(jié)果，還要依據(jù)結(jié)果猜測(cè)實(shí)驗(yàn)過(guò)程中可能出現(xiàn)的現(xiàn)象。結(jié)果與過(guò)程相輔相成，才能建構(gòu)以學(xué)生為主體的學(xué)習(xí)活動(dòng)，讓他們經(jīng)歷有結(jié)構(gòu)的思維過(guò)程，明確探究主題和思路。

3.觀(guān)察實(shí)驗(yàn)，得出結(jié)論

師：哪個(gè)小組先匯報(bào)你們的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象和結(jié)論。

生：松開(kāi)小孔前，乒乓球在瓶子的底部，空氣在瓶子里，瓶子的周?chē)兴?；松開(kāi)小孔后，空氣跑出去了，水進(jìn)到瓶子里，乒乓球跑到瓶子的頂部。我們的實(shí)驗(yàn)結(jié)果和猜想一樣，說(shuō)明空氣能占據(jù)一定的空間。

生：除此之外，我們還看到空氣跑出來(lái)的時(shí)候水面出現(xiàn)了泡泡，這也證明了剛才瓶子里有空氣，而且空氣會(huì)流動(dòng)。

師：其他小組的實(shí)驗(yàn)結(jié)果和他們一樣嗎？

生：一樣。

師：這說(shuō)明什么？

生：空氣能占據(jù)一定的空間。

師：現(xiàn)在你知道我上課前的魔術(shù)是運(yùn)用了空氣的什么性質(zhì)嗎？

生：運(yùn)用了空氣占據(jù)一定的空間的原理。空氣占據(jù)了杯子里的空間，讓水進(jìn)不去，保證了蠟燭的燃燒。

設(shè)計(jì)意圖：科學(xué)知識(shí)的建構(gòu)過(guò)程是由科學(xué)事實(shí)上升到科學(xué)概念的過(guò)程。學(xué)生經(jīng)歷分析、綜合等一系列的思維活動(dòng)，自主完成從猜想到驗(yàn)證的全過(guò)程。與課前的魔術(shù)進(jìn)行聯(lián)系，用科學(xué)知識(shí)解釋現(xiàn)象，更是激發(fā)了他們對(duì)科學(xué)探究的興趣。

探究空氣具有質(zhì)量

1.選擇材料，明確方法

師：看似神奇的魔術(shù)其實(shí)蘊(yùn)含了科學(xué)知識(shí)。空氣還有哪些鮮為人知的奧秘呢？我們知道固體和液體都有質(zhì)量，你們猜猜，空氣具有質(zhì)量嗎？

生：我覺(jué)得空氣沒(méi)有質(zhì)量，因?yàn)槲腋杏X(jué)不到。

生：我和他的觀(guān)點(diǎn)不一樣，我覺(jué)得空氣具有質(zhì)量，因?yàn)橛械臍馇蜓b上氣體可以上升，有的裝上氣體后下降。

師：同學(xué)們都提出了自己的猜想，要想知道空氣有沒(méi)有質(zhì)量，我們來(lái)測(cè)量一下就知道了。之前在學(xué)習(xí)測(cè)量固體和液體的時(shí)候，用到了一些工具，現(xiàn)在要測(cè)量空氣，我們可以用什么測(cè)量工具呢？

生：我們可以用桿秤測(cè)量。

生：菜市場(chǎng)的電子秤也能用來(lái)測(cè)量空氣的質(zhì)量。

生：我還知道，在以前的實(shí)驗(yàn)中用到的天平，也能用來(lái)測(cè)量質(zhì)量。

師：我們找到了這么多工具，在這些工具中，哪個(gè)測(cè)量得又快又準(zhǔn)確？

生：電子秤準(zhǔn)確，能直接顯示克數(shù)。

生：電子秤非?？?。

師：收集空氣可以用什么容器呢？

生：我們可以用塑料瓶收集空氣。

生：我們玩的氣球、皮球也能收集空氣。

生：還有塑料袋也可以收集空氣。

師：在大家找到的這些容器中，哪一個(gè)方便我們?cè)谡n堂上操作？

生：皮球最方便操作，不容易被打爆。

生：皮球，能讓我們感覺(jué)到里面充滿(mǎn)空氣。

師：老師今天給大家準(zhǔn)備的就是沒(méi)有打滿(mǎn)氣的皮球，為了方便繼續(xù)往里面注入空氣，我還給每個(gè)組提供了打氣筒，現(xiàn)在確定了這3種工具。請(qǐng)大家回憶我們?cè)趯W(xué)習(xí)測(cè)量水的質(zhì)量的實(shí)驗(yàn)步驟，說(shuō)一說(shuō)如何測(cè)量空氣的質(zhì)量？

生：我們應(yīng)該先測(cè)量打氣前皮球的質(zhì)量，再用打氣筒往里面注入空氣，然后測(cè)量打氣后的質(zhì)量，最后對(duì)比打氣前和打氣后的質(zhì)量。

師：你的思路真清晰。那我們?cè)谕で蚶锎驓獾臅r(shí)候，需要打進(jìn)去多少空氣呢？

生：我覺(jué)要比原來(lái)的空氣多，而且要讓電子秤能感應(yīng)到變化。

師：沒(méi)錯(cuò)，在我們的實(shí)驗(yàn)中，只要往皮球里再打入10下左右的空氣就可以了。根據(jù)剛才大家所說(shuō)的步驟，老師進(jìn)行了整理，我們一起來(lái)看一看。

（播放視頻。）

設(shè)計(jì)意圖：選擇實(shí)驗(yàn)材料是測(cè)量空氣質(zhì)量的難點(diǎn)。三年級(jí)學(xué)生還沒(méi)有學(xué)習(xí)浮力的相關(guān)知識(shí)，但是又慮到皮球受空氣浮力等因素影響，為了確保探究的科學(xué)性，盡量減少浮力對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果的影響，教師給學(xué)生提供了沒(méi)有打滿(mǎn)氣的皮球，同時(shí)，在注入空氣的時(shí)候，盡量保證皮球不變形，通過(guò)測(cè)得兩次的質(zhì)量發(fā)生變化，證明空氣是有質(zhì)量的。如果條件允許，還可以換成打入空氣后不會(huì)變形的容器進(jìn)行嘗試。教師根據(jù)學(xué)生的思維層次，讓學(xué)生從生活中常見(jiàn)的物品出發(fā)，減小設(shè)計(jì)難度。把學(xué)生的思維角度由面落到點(diǎn)，讓材料選擇與設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)在學(xué)生頭腦中的建構(gòu)真正符合學(xué)生的思維特點(diǎn)和技能水平。

2.對(duì)比數(shù)據(jù)，得出結(jié)論

師：請(qǐng)大家按照以上步驟進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，并說(shuō)一說(shuō)你們的實(shí)驗(yàn)結(jié)果。

（學(xué)生實(shí)驗(yàn)，教師巡視。）

生：我們組打氣前的皮球質(zhì)量是161.2克，打氣后的質(zhì)量是161.4克，打氣后的質(zhì)量比打氣前的質(zhì)量大，說(shuō)明空氣有質(zhì)量。

生：我們組打氣前是163.8克，打氣后的質(zhì)量是164.2克，說(shuō)明空氣有質(zhì)量，但是空氣質(zhì)量很小。

生：我們組打氣前的質(zhì)量是161.4克，打了10下，質(zhì)量是161.7克，說(shuō)明空氣有質(zhì)量。

師：空氣有質(zhì)量，不過(guò)空氣的質(zhì)量很小，像這樣1升的瓶子里只有1.29克空氣，相當(dāng)于3個(gè)回形針的質(zhì)量。既然空氣有質(zhì)量，為什么我們感覺(jué)不到呢？

（播放視頻。）

設(shè)計(jì)意圖：用數(shù)據(jù)說(shuō)話(huà)是科學(xué)探究最明顯、最直接的證據(jù)。數(shù)據(jù)面向全體學(xué)生，便于不同層次的學(xué)生得出結(jié)論。學(xué)生自己動(dòng)手獲得實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，通過(guò)直觀(guān)的對(duì)比讓實(shí)驗(yàn)結(jié)果一目了然，自然得出“空氣有質(zhì)量”這一概念。這一過(guò)程不僅培養(yǎng)學(xué)生由實(shí)驗(yàn)得出結(jié)論的能力和習(xí)慣，更培養(yǎng)了學(xué)生善于合作、嚴(yán)謹(jǐn)求實(shí)的科學(xué)精神。

總結(jié)歸納，運(yùn)用知識(shí)

師：同學(xué)們，這節(jié)課我們一起通過(guò)實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)了空氣這么多性質(zhì)，之前我們還學(xué)習(xí)過(guò)空氣的哪些性質(zhì)呢？

生：空氣的顏色是無(wú)色透明的。

生：空氣是沒(méi)有氣味的。

生：空氣是沒(méi)有味道的。

生：空氣可以流動(dòng)，能被壓縮。

生：空氣也沒(méi)有固定的形狀。

師：空氣無(wú)處不在，在生活中人們利用空氣的性質(zhì)，發(fā)明了很多實(shí)用的工具，你能根據(jù)今天所學(xué)的知識(shí)，解釋這個(gè)工具運(yùn)用的原理是什么嗎？

（教師出示下水道疏通工具——高壓氣一炮通。）

生：這個(gè)工具運(yùn)用了空氣能被壓縮的性質(zhì)。

生：還有能流動(dòng)，會(huì)占據(jù)空間。

生：因?yàn)楣艿烙泄諒澨?，空氣沒(méi)有固定形狀就能夠通過(guò)拐彎處。

師：同學(xué)們說(shuō)得可真全面，但是空氣的一些性質(zhì)也給我們的生活帶來(lái)了一些不便，請(qǐng)你們找一找有哪些例子呢？你有什么好的辦法解決它們嗎？下節(jié)課我們一起來(lái)交流。

設(shè)計(jì)意圖：運(yùn)用知識(shí)解釋生活中的原理，既能檢驗(yàn)學(xué)生課上所學(xué)的知識(shí)，又是對(duì)學(xué)生實(shí)踐能力的考查。本環(huán)節(jié)有三個(gè)層次，一是總結(jié)，歸納空氣的性質(zhì)，為運(yùn)用作好準(zhǔn)備；二是解釋?zhuān)ㄟ^(guò)對(duì)生活中工具的觀(guān)察，將知識(shí)進(jìn)行遷移；三是創(chuàng)新，找到生活中因空氣的性質(zhì)帶來(lái)的不便，并想辦法解決。