“空氣占據空間嗎”實驗改進

張美麗

“空氣占據空間嗎”是教科版三年級科學上冊“水和空氣”這一單元中的一課，教材有兩部分探究內容，一是空氣占據空間嗎？二是空氣占據空間的變化。

對于空氣占據空間探究，課本原來是這樣設計的：在瓶子里裝一些水，用幾根吸管和一塊橡皮泥，在不傾倒瓶子的情況下，我們能不能利用空氣把水從瓶子中擠出來？因為空氣是看不見、摸不著的，讓學生理解“空氣占據空間”也有一定難度，因此，我通過其他層次的活動，幫助學生理解空氣占據空間的科學概念。

我對實驗進行了改進。先在一個塑料瓶的瓶蓋上打一個孔，安裝上一根吸管，再在瓶中裝滿水，將瓶口密封好。如果用手擠壓瓶子，水就會順利地從吸管的頂部溢出；如果用手堵住吸管口，再擠壓塑料瓶，這時吸管里的水面就不可能被擠壓到管口。這是因為水面到管口有一段空間被空氣所占據，使得水面不能上升。

課本上隨后設計了另一個實驗來證明空氣占據空間。這是一個非常有趣的實驗，把紙巾放在杯底，將杯子豎直倒扣著全部浸入水中，杯底的紙巾會濕嗎？大多數學生都認為一定會濕，教師就可以當一次“魔術師”，將裝了紙巾的杯子小心翼翼地豎直倒扣入水中，入水時杯口和水面要持平。取出杯子的時候也要做到豎直，以免空氣出來水流進去。教師將紙巾取出，讓學生看看杯底的紙巾到底會不會濕。

杯子倒扣入水中，杯底的紙巾會不會濕？絕大多數學生認為是會濕的。當教師演示完“魔術”后，學生們非常好奇，因為這種現象與他們認為杯子進入水中紙就會濕的認知產生強烈沖突。

學生積極地親自動手進行實驗，大部分能夠成功，但是對于紙巾為什么不濕的思考，顯然是有難度的。經過教師的引導，學生會想到有東西擋在前面，但是到底是什么擋住了？經過推測，我們得出一個結論：杯子里有空氣，占據著杯子的空間，水無法進入，所以杯底的紙巾沒濕。

這僅是推測，學生并不能直觀看到。我在這里也做了改進。我選用塑料杯來實驗，將水中的塑料杯底扎個小孔，氣泡會從杯底冒出來，隨后水位上升，杯底的紙團就被浸濕了。通過前后的推測和驗證，學生會加深對空氣占據空間的理解，原來真的是因為空氣占據了杯子的空間，水無法進入。

經過前面的實驗，同學們已經知道，空氣和水、石頭一樣，可以占據空間?？煽諝庹紦目臻g與水相比，又有什么不同呢？

課本上的實驗設計是用兩只注射器，分別抽進同樣多的水和空氣，然后用橡皮堵住管口，用同樣大小的力向下壓活塞，我們觀察到了什么？水和空氣有什么不同？學生通過實驗會發現拉注射器的活塞，水的體積沒有變化，空氣的體積變大；向下壓注射器的活塞，水的體積沒有變化，空氣的體積變小。

學生在實驗結束后，教材上的設計是讓學生“想象一下，注射器空氣發生了什么變化？把它畫下來”。在課本上附上了注射器里空氣發生的變化的引導圖。這樣的設計，對于三年級的孩子來說，學生非常難理解。對于看不見，摸不著的東西，怎樣用一種更形象直觀的方式來幫助學生進行觀察并理解呢？

我對實驗進行了改進。我想到用塑料泡沫來進行實驗，把塑料泡沫的顆?？醋鍪强諝獾奈⒘５脑?，那么在向下壓注射器活塞時，就相當于空氣的微粒受到壓力，它們之間的距離就會變得更小，這說明空氣可以被壓縮；反之，向外拉注射器活塞，受到拉力后微粒之間的距離會變大，這說明空氣可以被拉伸。這樣，學生就很容易觀察到空氣微粒之間由于距離的變化而造成的體積的變化，自然而然就明白空氣占據空間的大小是可以改變的道理了。而水則不同，水占據空間的大小在壓縮或拉伸時是不會發生變化的。

實驗改進之后，實驗效果比課本的要好許多，也可以鼓勵同學們想出更多方法，證明空氣占據空間，及空氣占據空間的變化。

（作者單位 山東省濱州市鄒平縣長山鎮范公小學）