“空氣占據空間”實驗創新

南京市高淳區陽江中心小學 江蘇 南京 211300

《空氣占據空間嗎》是蘇教版三年級上冊《科學》第一單元內容,屬于內容標準中“物質世界”里的“空氣”范疇。關于空氣,學生在日常生活中都已經積累了一些認識,所以在課前我做了一份調查,關于空杯子里是否有東西,絕大部分的學生知道里面是有空氣存在的;而關于空氣是否會擠占空間,只有少部分學生認為會,這主要是由于學生在日常生活中不太能接觸到氣密性好的環境去感知空氣的性質;基于這樣的學情要求教師能夠選擇合適的材料進行實驗,幫助學生通過多種感官體驗,將抽象思維具化最終得出結論[1],為此筆者對《空氣占據空間嗎》實驗裝置進行了創新。

一、教科書上的實驗原型與實驗中遇到的困難

將一團紙巾緊緊塞入玻璃杯底部,將玻璃杯倒立豎直壓入水槽中然后再豎直拿出,紙團不會濕;把玻璃杯倒立豎直壓入水槽中,將杯子慢慢傾斜,這時有水泡冒出,水進入杯中,紙團被水浸濕。經過多次觀察發現實驗過程往往會遇到這樣一些困難:

1.學生在操作過程中往往會由于方法不當,把杯子壓入和拿出水中時沒有完全豎直導致水進入杯中;

2.杯子中的紙巾容易發生掉落從而影響實驗結論的產生[2],并且紙巾在浸濕以后難以重復利用,一節課下來桌面堆滿了紙巾造成不必要浪費[3];

3.把杯子傾斜抬起,通過水進入趕走空氣的現象讓學生知道空氣占據空間的性質,這個現象對三年級的學生來說不夠直觀,他們仍以形象思維為主很難構建空氣占據空間的概念[4]。

二、實驗改進方法

1.實驗材料

塑料瓶3個、輸液軟管、250ml燒杯、墨水適量

2.創新后的實驗裝置

將礦泉水瓶蓋兩兩粘合在中間鉆孔保證了裝置的氣密性良好;將其中一個礦泉水瓶一分為二,上半部分作為漏斗制成瓶1;還有一個塑料瓶則在一側開孔連接一根軟管制成瓶2,軟管上面連有輸液控制開關可以控制軟管的開合。

3.操作步驟

1.將水倒入漏斗確保水流能正常通過;將一部分的水用墨水染色。

2.將染色水沿著漏斗倒入裝滿清水的瓶1中,此時染色水不能流入瓶1中。(討論:為什么漏斗里的水流不進瓶1中?)

3.將瓶中的水倒盡(提問:瓶中有東西嗎?外面的水能流入嗎?),將染色水沿著漏斗倒入空的瓶1中,此時染色水不能流入瓶1中。(討論:為什么漏斗里的水仍然流不進瓶1中?[5])

4.(出示瓶2)關閉輸液控制開關,將染色水沿著漏斗倒入空的瓶2中,此時染色水不能流入瓶2中;當打開輸液軟管控制開關時,染色水流入瓶2中。(提問:觀察到了什么現象?說明了什么?)

三、結果分析

將染色水倒入裝滿清水的瓶1中,學生發現染色水不能進入瓶1中,因為清水把瓶內空間占滿了;將染色水倒入空的瓶1中,水依然無法流入瓶1中,學生推論這是因為空氣占據了瓶內的空間;為了更好的驗證推論,教師出示瓶2進行驗證:我們關閉輸液控制開關這時染色水流不進瓶中;當我們打開輸液開關時,我們發現水竟然流下來了。上端染色水流入瓶2時,軟管的另一端會不斷的有氣泡冒出,并且氣泡冒出的越多,染色水流入瓶2中的速度也越快。針對這兩種不同的實驗現象,最終得出結論:原來空氣也會像其他物體一樣占據空間。

四、反思與評價

1.變抽象為形象,增加實驗可信度。在實驗過程中我們把無形無色的空氣變得成一種看得見,聽得著的物質。學生能聽到空氣在水中冒泡的聲音,透過氣泡看到空氣的流動,實實在在的感受到空氣的存在[6],認識空氣具有占據空間的性質,獲得更加直觀的活動體驗。

2.化難為易,提升實驗可操作性。實驗中的裝置簡單易操作,實驗步驟清晰,確保實驗過程中學生成功率高[7]。實驗裝置中設計的輸液控制開關能夠幫助學生感知流入的水量與流出的空氣量的對應關系,更好的構建空氣也能像其他物體一樣占據空間的概念。

3.生活材料再利用,提高了器材利用率。實驗所選用的器材為生活中的廢棄用品,既減少了生活中不必要的浪費,又能為學習所利用,一舉兩得。

4.寓教于樂,提升實驗趣味性。實驗的設計能夠激活學生的認知沖突,引發學生的探究欲望,他們討論并嘗試操作驗證自己的想法,讓學習變被動為主動,更好的提升他們對科學的興趣。

五、結語

在整個實驗過程中基于學情激發認知沖突給學生機會去質疑、去嘗試、去反思,給出充足的時間讓學生去討論、去表達、去內化知識,科學的創新實驗可以激活學生的思維,將活動體驗落到實處。