科學(xué)課《空氣占據(jù)空間嗎》實(shí)驗(yàn)教學(xué)的創(chuàng)新與改進(jìn)

晁彩文

科學(xué)思維的形成和動(dòng)手實(shí)踐能力的培養(yǎng)是小學(xué)科學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)落實(shí)的重要途徑。對(duì)于小學(xué)生而言，如果教材中實(shí)驗(yàn)操作難度較大，相對(duì)就會(huì)增加理解難度，限制學(xué)生思維的形成，動(dòng)手能力也會(huì)大打折扣。教科版三年級(jí)上冊(cè)《水和空氣》單元第六課《空氣占據(jù)空間嗎》，利用取材簡便、實(shí)驗(yàn)過程動(dòng)態(tài)有趣的兩個(gè)創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)證明空氣占據(jù)空間，學(xué)生在邊學(xué)邊玩中了解了空氣占據(jù)空間的抽象概念，由于有趣且利于理解，學(xué)生就有主動(dòng)探索欲望，可為學(xué)生的終身學(xué)習(xí)和發(fā)展打下堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。

小學(xué)科學(xué)教材中有很多實(shí)驗(yàn)設(shè)置較為抽象，以形象思維為主的小學(xué)生很難從實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象看到實(shí)驗(yàn)本質(zhì)，這不僅增加了學(xué)生的理解難度，還會(huì)使學(xué)生失去學(xué)習(xí)科學(xué)的興趣。為解決這兩大問題，筆者經(jīng)常會(huì)對(duì)教材中一些實(shí)驗(yàn)進(jìn)行創(chuàng)新與改進(jìn)。“空氣占據(jù)空間嗎”實(shí)驗(yàn)就是一例，下面是對(duì)本實(shí)驗(yàn)的一些解析。

教材中實(shí)驗(yàn)的不足及分析

實(shí)驗(yàn)一：用兩根吸管和一塊橡皮泥，在不傾斜瓶子的情況下，利用空氣把水?dāng)D出瓶外。

在教學(xué)中發(fā)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)本身存在的一些不足，容易導(dǎo)致學(xué)生在操作過程中出現(xiàn)失誤：首先，材料的選擇不嚴(yán)謹(jǐn)，用橡皮泥作為密封瓶口的材料，易出現(xiàn)吸管、瓶子和橡皮泥的接口處密封不緊密的情況;在放置吸管時(shí)，有的同學(xué)為了方便快捷，會(huì)選擇從橡皮泥的上方直接穿過，極易出現(xiàn)吸管的一頭被橡皮泥堵塞的情況，密封不好或是堵塞，都會(huì)導(dǎo)致實(shí)驗(yàn)失敗。其次，利用向一個(gè)吸管吹氣，另一吸管有水流出的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象得出空氣占據(jù)空間的結(jié)論，對(duì)三年級(jí)學(xué)生來說有一定的理解難度。

實(shí)驗(yàn)二：把一團(tuán)紙放在一個(gè)透明杯子的杯底，再將杯子豎直倒扣入水中。通過預(yù)測(cè)紙巾會(huì)不會(huì)被水浸濕來判斷空氣是否占據(jù)空間。

此實(shí)驗(yàn)的不足有：首先，學(xué)生在操作過程中杯底的紙巾容易掉落，操作不當(dāng)紙巾會(huì)被浸濕;其次，通過紙巾不被浸濕的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象得出空氣占據(jù)空間的結(jié)論，三年級(jí)學(xué)生無法通過自己的思考，推理出“紙巾不濕是因?yàn)榭諝庹紦?jù)了下方的空間”的結(jié)論，無法從實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象感知實(shí)驗(yàn)本質(zhì)。

實(shí)驗(yàn)的改進(jìn)與創(chuàng)新

為了讓學(xué)生更加容易理解空氣占據(jù)空間，筆者對(duì)教材中實(shí)驗(yàn)一、二都進(jìn)行了創(chuàng)新與改進(jìn)。改進(jìn)實(shí)驗(yàn)一器材：錐形瓶、帶孔的橡皮塞、漏斗、染色水（便于觀察），裝置如圖3所示。

實(shí)驗(yàn)步驟：1.將漏斗穿過橡皮塞的小孔，緊緊密封;2.向漏斗內(nèi)倒水，檢查漏斗是否正常漏水;3.將插有漏斗的橡皮塞密封在錐形瓶口，再次向漏斗內(nèi)倒水。

實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象：染色水液通過漏斗向燒杯中倒水，水會(huì)一滴不剩地漏入燒杯中，說明漏斗能夠正常漏水，但將漏斗用橡皮塞密封在錐形瓶口時(shí)，再次向漏斗中倒入染色水，發(fā)現(xiàn)水卻無法漏入錐形瓶中。

實(shí)驗(yàn)優(yōu)點(diǎn)：看到水無法漏入錐形瓶中這一現(xiàn)象，學(xué)生的好奇心馬上會(huì)被調(diào)動(dòng)起來。他們會(huì)主動(dòng)進(jìn)行思考：是什么原因?qū)е侣┒窡o法漏水？肯定有什么東西占據(jù)了瓶子的空間，從而使水無法漏入瓶中，學(xué)生稍加思考馬上得出是因?yàn)槠孔又械目諝庹紦?jù)了瓶子的空間，所以水無法漏入瓶中，由現(xiàn)象馬上就可得到實(shí)驗(yàn)結(jié)論，有利于學(xué)生邏輯思維的形成。

改進(jìn)實(shí)驗(yàn)二器材：剪去上端的大飲料瓶（1個(gè)）、剪去底部的小飲料瓶（1個(gè)）、帶氣孔的橡皮塞、氣球、高錳酸鉀溶液、黃色乒乓球，裝置如圖4所示。

實(shí)驗(yàn)步驟：1.盡量排空氣球內(nèi)氣體，并壓住橡皮塞上的氣孔，用小飲料瓶罩著乒乓球，豎直壓入水中，觀察乒乓球停留的位置;2.放開氣孔，觀察乒乓球位置變化及氣球的變化;3.反復(fù)按壓氣球，觀察乒乓球位置變化;4.取掉橡皮塞上方氣球，觀察乒乓球位置的變化。

實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象：完成實(shí)驗(yàn)第1步，發(fā)現(xiàn)乒乓球被壓入瓶底;完成第2步時(shí)，發(fā)現(xiàn)氣球鼓起，乒乓球位置有部分的上移;在第3步中，隨著不斷按壓氣球，乒乓球的位置上下呈動(dòng)態(tài)變化;當(dāng)?shù)?步中取掉氣球時(shí)，乒乓球上浮到水面。

實(shí)驗(yàn)優(yōu)點(diǎn)：1.由于乒乓球在自然狀態(tài)下會(huì)浮在水面上，所以本實(shí)驗(yàn)中黃色乒乓球的位置可代表水位;2.高錳酸鉀溶液具有較高的透光度，并和乒乓球的黃色形成鮮明的顏色對(duì)比，易于觀察到乒乓球的位置;3.由實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象稍加思考就可以得到實(shí)驗(yàn)結(jié)論。如，由第1步中的現(xiàn)象，學(xué)生通過思考馬上想到是因?yàn)榭諝庹紦?jù)了小飲料瓶的空間，所以乒乓球會(huì)被壓入了瓶底;在第2步中，當(dāng)有一部分氣體進(jìn)入氣球時(shí)，讓出了一部分空間，乒乓球會(huì)有部分上浮，說明有水進(jìn)入小飲料瓶中;第3部中可以動(dòng)態(tài)地呈現(xiàn)水位變化的過程，可讓學(xué)生有足夠的時(shí)間去思考;第4步中當(dāng)所有空氣被排出瓶外時(shí)，乒乓球直接上升到水面，說明有更多的空間被讓出時(shí)，水占據(jù)了原來空氣占據(jù)的空間。整個(gè)實(shí)驗(yàn)有力地證明了空氣能夠占據(jù)空間。4.實(shí)驗(yàn)操作簡單，對(duì)學(xué)生非常具有吸引力。

【作者單位：西寧市南大街小學(xué)? 青海】