王亞玲

有句俗語說，“學(xué)好數(shù)理化，走遍天下都不怕”，其中的“理、化”就是物理及化學(xué)，這兩門學(xué)科加生物學(xué)就形成了一個系統(tǒng)的知識體系，能夠解釋生活中常見的現(xiàn)象、科學(xué)道理、形態(tài)變化、生物規(guī)律等。小學(xué)階段的科學(xué)學(xué)科，則是這三門課程的基礎(chǔ)知識的融合，其中涉及簡單的實驗、變化的研究、現(xiàn)象的解釋。隨著核心素養(yǎng)體系的不斷完善，在小學(xué)科學(xué)學(xué)科教學(xué)中，教師要更注重培養(yǎng)學(xué)生的探究意識、實驗?zāi)芰Α邮謩?chuàng)作能力等。本文以蘇教版小學(xué)科學(xué)三年級上冊“認識空氣”單元中的前兩節(jié)為例，闡述實驗探究在小學(xué)科學(xué)教學(xué)中的重要性及價值。

小學(xué)生認知事物的范圍有限，因此在很多現(xiàn)象的原理認知上還存在未知或者能力不足。但是，小學(xué)生具有思維活躍、想象力強、實驗動手興趣濃等優(yōu)勢，因此，教師通過直觀的現(xiàn)象去引導(dǎo)學(xué)生思考，通過實驗去探究是非常有效的教學(xué)方式。

通過科學(xué)探究，學(xué)生可以積極主動地觀察、思考、提出問題，并通過實驗和實際操作驗證和解答問題。這種探究性學(xué)習方式可以激發(fā)學(xué)生的興趣，培養(yǎng)他們的創(chuàng)造性思維、問題解決能力和實驗設(shè)計能力。另外，科學(xué)探究和實驗還可以培養(yǎng)學(xué)生的觀察能力、實驗技巧、數(shù)據(jù)分析和推理能力。通過親身參與實驗，學(xué)生能夠更加深入地理解科學(xué)原理和概念，從而提升自身的實踐能力和科學(xué)思維方式。同時，科學(xué)探究和實驗可以培養(yǎng)學(xué)生的團隊合作精神和溝通交流能力。

在“認識空氣”這一單元中，我們知道空氣是無色無味的氣體，那我們怎么發(fā)現(xiàn)它的存在呢？我們平常呼吸的都是空氣，空氣占據(jù)空間嗎？如果占據(jù)空間為什么我們看不見、摸不著？那么空氣是有重量的嗎？怎么去稱重呢？面對本單元教學(xué)重點內(nèi)容，學(xué)生無從可知，只有通過日常僅有的經(jīng)驗去描述現(xiàn)象，但是原理無從可知。教師針對學(xué)生天性好動、實驗興趣強、想象力豐富的特點，深度結(jié)合實驗探究教學(xué)，不僅能讓學(xué)生學(xué)習到相關(guān)的科學(xué)知識，還能讓學(xué)生理解物質(zhì)變化的原理，更能從核心素養(yǎng)層面培養(yǎng)學(xué)生的探究意識、實驗?zāi)芰翱茖W(xué)思維。

一、“認識空氣”單元節(jié)選內(nèi)容分析

1.“空氣占據(jù)空間嗎”

本節(jié)內(nèi)容的難點在于學(xué)生無法從日常的見聞中發(fā)現(xiàn)空氣確實占據(jù)空間，只有通過實驗探究才能發(fā)現(xiàn)。

2.“空氣有質(zhì)量嗎”

本節(jié)內(nèi)容的難點在于學(xué)生無法用手去觸摸或者感知重量，只有通過實驗探究才能發(fā)現(xiàn)。

二、教學(xué)設(shè)計及實驗方案

（一）單元先導(dǎo)課教學(xué)設(shè)計及實驗開展

“認識空氣”單元先導(dǎo)課的重點是“空氣”的相關(guān)概念和性質(zhì)。

1.首先播放微視頻——《地球上的空氣》，微視頻中涉及本單元的重點內(nèi)容。

2.教師引導(dǎo)學(xué)生思考微視頻學(xué)習后的內(nèi)容，讓學(xué)生通過生活中的空氣談一談空氣是什么樣的，有什么作用。

3.教師組織學(xué)生嘗試捂著鼻子和嘴巴，感受一下當人不能呼吸空氣時是什么感覺。

4.教師組織學(xué)生思考問題：（1）空氣是什么樣的氣體？（2）空氣有形狀嗎？（3）空氣有重量嗎？

5.為了進一步解釋學(xué)生的疑惑，教師組織小組開展下列實驗。

6.教師引導(dǎo)學(xué)生思考問題：（1）空氣有形狀嗎？（2）空氣有體積嗎？

7.通過實驗，學(xué)生大多能夠想到空氣本身不具有形狀，形狀的決定因素是外部環(huán)境；空氣應(yīng)該具有一定的體積，因為瓶子垂直按壓存在阻力。

8.針對學(xué)生的回答和實驗結(jié)果，教師做更進一步的解釋，為學(xué)習“空氣占據(jù)空間”和“空氣有質(zhì)量”埋下伏筆。

（二）“空氣占據(jù)空間嗎”教學(xué)設(shè)計及實驗開展

通過先導(dǎo)課的認識與學(xué)習，學(xué)生對空氣的理解包括：（1）空氣無色、無味、無固定形狀；（2）空氣是生物生存必要的條件；（3）空氣可能存在體積。但是學(xué)生的理解還不夠透徹，針對“體積”這個詞的解釋也不夠深入。

1.以《烏鴉喝水》這個故事作為引子，引導(dǎo)學(xué)生思考水為什么能夠溢出來。其關(guān)鍵就在于石頭本身有大小，石頭投進瓶子后，并擠壓水在里面的空間，從而導(dǎo)致水上溢，石頭的大小或者水上升的空間，就是石頭的體積。

2.教師引導(dǎo)學(xué)生回顧先導(dǎo)課實驗，要求學(xué)生自主嘗試并證明：空氣是否有體積，是否占據(jù)空間？

3.組織學(xué)生小組討論，并構(gòu)思實驗設(shè)計方案。

4.當然，小組討論的結(jié)論不一定對，此目的是激發(fā)學(xué)生的科學(xué)探究意識和思維，沒有構(gòu)思出實驗驗證方案也沒關(guān)系，重點是要有這個思考的過程。

5.教師演示第一個實驗：用手指堵住注射器空管的出氣口，按壓推棒，按壓到一個位置時，推棒無法繼續(xù)深推。此時提出思考問題：為什么不能繼續(xù)推進這個推棒呢？同時要求學(xué)生自己完成注射器實驗。

6.在學(xué)生完成實驗后，教師進行引導(dǎo)：“折射器中間這一段空間，就是空管中空氣的體積?？諝馐且粋€由很多分子組成氣體，分子之間存在距離，通過壓縮，空氣的理論最小體積就出現(xiàn)了。另外，空氣是否占據(jù)空間呢？我們使用塑料袋和氣球?qū)嶒?，也能夠證明，氣球內(nèi)的空間和塑料袋的空間都充滿了空氣?！边@個引導(dǎo)過程可能涉及跨度比較大的知識，教師此時就需要使用多媒體信息教學(xué)，播放相關(guān)的微視頻引導(dǎo)教學(xué)，在實驗的加持以及實驗結(jié)果的推理下，使學(xué)生理解微視頻的內(nèi)容。

7.此時設(shè)計具有較強難度性的自主實驗環(huán)節(jié)，要求學(xué)生小組之間合作，自主設(shè)計實驗過程并完成實驗的驗證。

8.小組之間的團隊協(xié)作增強了學(xué)生的團隊意識，同時在小組中，學(xué)生不斷地思維碰撞與交流，為實驗設(shè)計提供了思路。當然，個別小組不能完成自主實驗的設(shè)計，此時教師給予需要針對性的輔導(dǎo)并點撥思路。

9.教師演示：用塑料泥封住瓶口，將兩只吸管插入瓶中，然后在一只吸管處吹入氣體，然后水從另外一只吸管中導(dǎo)流出來。演示完成后鼓勵并肯定小組實驗設(shè)計比較優(yōu)秀的小組，同時點撥未完成的小組。

10.教師提出思考問題：（1）為什么水可以被導(dǎo)流出來？（2）這其中的原理是什么？要求學(xué)生畫出實驗示意圖。

11.教師提出新的思考問題：石頭有大小，占據(jù)空間，它的重量是比較重的；我們已經(jīng)證明了空氣是有一定體積的，能夠占據(jù)空間，那么它有質(zhì)量嗎？

（三）“空氣有質(zhì)量嗎”教學(xué)設(shè)計及實驗開展

經(jīng)過上述第11個問題的引導(dǎo)，學(xué)生對“空氣具有質(zhì)量嗎”這個思考問題的困惑度上升了。有的學(xué)生回答道：“空氣沒有重量，因為如果空氣有質(zhì)量的話，就會落在地面上，我們就不能呼吸了，現(xiàn)在能呼吸，說明空氣沒有重量。”有的學(xué)生還回答道：“空氣沒有質(zhì)量，因為我們摸不著，也看不到。”

面對學(xué)生的疑惑，教師可以設(shè)置稱重實驗來開展教學(xué)。

1.教師提出問題：“空氣有質(zhì)量嗎？”

2.學(xué)生討論并交流。

3.教師引導(dǎo)學(xué)生：“空氣的質(zhì)量在于一定體積內(nèi)的空氣壓縮后的重量，很小體積的空氣質(zhì)量是微乎其微的。根據(jù)前面的實驗，我們發(fā)現(xiàn)空氣是可以壓縮的。那么接下來的實驗，我們就嘗試稱重壓縮后的空氣質(zhì)量。”

4.教師演示實驗，并要求學(xué)生細心觀察。

5.教師引導(dǎo)學(xué)生思考問題：（1）天平的傾斜是什么樣的？（2）天平傾斜說明什么樣的問題？（3）假如我們在充氣囊中的空氣壓縮的量不多又是什么樣的結(jié)果呢？

6.教師引導(dǎo)學(xué)生自主嘗試“充氣囊中的空氣壓縮的量不多”的天平實驗，發(fā)現(xiàn)空氣壓縮量不夠多的時候，天平的傾斜角度沒有發(fā)生太大的變化。

7.教師進行課堂總結(jié)：（1）空氣是什么樣的氣體？（2）空氣能否占據(jù)空間？（3）空氣的體積是什么？（4）空氣有質(zhì)量嗎？

三、總結(jié)

在上述的教學(xué)設(shè)計與實驗方案中，其實可以發(fā)現(xiàn)，在小學(xué)科學(xué)學(xué)科中諸多的現(xiàn)象或者原理需要通過實驗去驗證。實驗探究有助于培養(yǎng)學(xué)生的批判性思維和解決問題的能力。通過觀察、提出問題、設(shè)計實驗和分析結(jié)果的過程，學(xué)生不僅能夠?qū)W習科學(xué)知識，還能夠培養(yǎng)批判性思維和自主解決問題的能力。實驗探究可以鍛煉學(xué)生的觀察力和實踐操作技能。在實驗中，學(xué)生需要仔細觀察實驗現(xiàn)象并進行實際操作，從而培養(yǎng)準確觀察和實踐操作技能。

小學(xué)生的思維雖然比較活躍，但是他們無法解釋超出認知的現(xiàn)象及原理。例如，學(xué)生說“空氣雖然看不見、摸不著，但是不會有重量”。先導(dǎo)課中也讓學(xué)生實驗嘗試了沒有空氣的感受。因此，學(xué)生有一定的思考量，這時科學(xué)實驗探究顯得極為關(guān)鍵和重要了。沒有稱重的環(huán)節(jié)，學(xué)生無法明白空氣的質(zhì)量是在一定體積空間下而言的，在日常生活中的空氣，其空間是整個地球，所以沒有壓縮后的空氣質(zhì)量可以忽略不計。

再如，在學(xué)習第一個關(guān)于空氣體積的實驗后，學(xué)生已經(jīng)知曉其原理，那么該怎么應(yīng)用呢？怎么舉一反三呢？學(xué)生的科學(xué)核心素養(yǎng)培養(yǎng)如何實現(xiàn)呢？在隨后的自主實驗（吸管導(dǎo)水）設(shè)計中，實驗?zāi)軌虼龠M學(xué)生思考與科學(xué)態(tài)度的養(yǎng)成，同時拓展學(xué)生的科學(xué)思維，強化了其實驗?zāi)芰Α?/p>

科學(xué)實驗是探究現(xiàn)象與驗證原理的重要方式。在科學(xué)學(xué)科教學(xué)中，教師就要做到以實驗為主，充分認知到實驗的重要性。教師應(yīng)當鼓勵學(xué)生勇于提出“為什么”，當他們發(fā)現(xiàn)一個現(xiàn)象并無法解釋時，實驗起到了點撥與驗證的作用，讓學(xué)生親力親為地完成實驗，從實驗中養(yǎng)成細心觀察、科學(xué)實驗的良好習慣，同時“為什么”和“實驗”搭建了一個良性的邏輯關(guān)系，讓學(xué)生明白科學(xué)探究與實驗的意義。另外，實驗也為學(xué)生創(chuàng)設(shè)了一個鍛煉動手能力與激發(fā)想象力的平臺，在實驗的過程中，學(xué)生的團隊協(xié)作能力也得到了培養(yǎng)。

（作者單位：安徽省岳西縣教育局）

編輯：陳鮮艷