《空氣占據空間》教學設計與分析

空氣占據空間是空氣的一個基本性質，本課是從《認識空氣》一課中延伸出的內容。

學生在本課以前并沒有直接涉及到“占據空間”這個概念，在新課教學時，教師要引導學生知道什么是“占據空間”。由于空氣看不見、摸不著，所以教師要通過有遞進關系的幾個實驗，借助其他可見媒介，讓學生由淺入深地不斷感知，才能讓他們認識到空氣占據空間這一概念，初步理解物質不能同時占據同一空間。教師可以設計實驗讓學生具體感知，空氣被密封在一個空間里不能跑出，其他物質要占據空間，必須排擠原來的空氣。本課暫時不涉及的一個內容是空氣有彈性，即空氣占據空間的多少可以變化。

三年級學生剛剛接觸科學課，他們的實際操作能力還比較欠缺，教師要悉心引導他們學習動手操作，指導他們學習與同學進行合作、分享、交流，促進深入思考。教師要通過課堂教學，有效地引導學生展開探究，理解并運用科學知識，形成尊重事實、實事求是的科學態度。

教學目標

1.知道空氣占據空間，初步理解物質不能同時占據同一空間。

2.通過有層次的實驗感知空氣被密封在一個密封的空間里，不能跑出，其他物質要占據空間，必須排擠原來的空氣。

3.學習用實驗的方法驗證猜測，意識到實驗時要尊重事實、實事求是。

教學準備

教師準備：醬油1袋、醬油瓶1個、帶膠塞的漏斗1個、小燒杯1個、大燒杯1個、系細線的小石頭1個、水、圖片、課件等。

學生準備：水槽1個、玻璃杯1個、紙巾1張、兵乓球1個、氣球1個、塑料瓶1個。

教學過程

1.導入新課

談話：在超市里，我們經常能買到這樣包裝的醬油（出示），現在老師要把它倒進這個玻璃瓶中。大家想想看，怎樣倒醬油才不會灑出來？（學生根據生活經驗很容易想到用漏斗）現在我們用漏斗試一試，為了更穩固，老師準備了一個帶膠塞的漏斗。

（教師演示，學生發現醬油倒不進去。）

提問：你們發現了一個什么現象？

（學生回答。）

提問：這是怎么回事呢？誰猜猜看醬油為什么不能很好地進入瓶中？

（根據生活經驗，學生比較容易想到是因為漏斗口太細了、被堵住了。）

揭題：正確答案到底是怎么一回事呢？今天這節課我們一起來揭示其中的秘密。

設計意圖：知識來源于生活，問題產生于實踐。

2.認識“空間”“占據”

講解：（指著醬油瓶讓學生觀察）這是倒醬油的瓶子，它里面空著的部分叫做瓶子的空間，而這個杯子（出示空杯子）里面空著的部分叫做杯子的空間。

現在我把這杯紫色的水倒進這個杯子里（演示把杯子倒滿水），杯子的空間被水占了，換句話說，燒杯的空間被水給占據了。

提問：生活中這樣的例子還有很多，現在哪位同學還能用誰占據了誰的空間說一句話？

（學生回答。課前了解到，學生基本能理解空間和占據空間，如人占據了教室的空間，書占據了書包的空間，筆占據了文具盒的空間等。）

設計意圖：三年級學生在本課以前并沒有涉及到“占據空間”這個概念，教師有必要在進行新課之前引導學生知道什么是“占據空間”。改用有色水代替無色的水，便于全班學生觀察。

提問：同學們都說得很好！現在老師這有一塊小石頭，我想把它放進這個杯子里，你們猜，會怎么樣？

（學生根據常識會判斷水會溢出來，演示后發現果然如此。）

提問：如果我現在取出石塊，杯子里的水會怎么樣，為什么？

（學生各抒已見。）

小結：看來，在一個裝滿水的杯子里，石塊要占據空間，水就必須跑出來。

（教師拿出另一個盛有溢出來的水的杯子，和這杯水對比供學生觀察。）

設計意圖：滲透物質不能同時占據同一空間的觀念。物質要占據空間，必須排擠原來的物質。

3.初步感知空氣占據空間——紙不濕的秘密

提問：剛才，我們講的都是看得見、摸得著的物體占據空間，那么看不見、摸不著的空氣占據空間嗎？

（學生猜測，之后教師吹大一個氣球，然后詢問學生的意見，通常會有學生認為空氣占據空間，也會有不同意見。）

設計意圖：利用氣球讓學生初步感知空氣占據空間。

提問：通過剛才吹氣球，大部分同學都認為空氣是占據空間的。老師這里有1張紙和1個玻璃杯（出示），現在，我把紙緊塞在玻璃杯底，并把杯子倒過來豎直扣在水中，把杯子浸沒，再豎直取出（教師演示方法，并不實際操作），杯子里面的紙會濕嗎？

（學生回答。通常會有學生猜測紙沒有濕，教師則讓他們說明理由，如因為杯子里面有空氣隔著。）

講解：如果真像有的同學說的紙沒有濕，就請大家完成第二步實驗，再次把杯子豎直倒扣水中，杯子口不能離開水面，想辦法讓紙變濕，同時注意觀察還有什么其他發現。做這個實驗有三個規則。

（課件出示規則：紙在玻璃杯底一定要塞緊，不要掉下來；扣杯子和提出杯子的時候，一定要豎直，不能傾斜；做讓紙變濕的實驗時，同樣也要豎直倒扣入水中，杯口不能離開水面。）

談話：如果明白了實驗方法，就請各組材料員上臺領材料，開始實驗。

（學生分組實驗，教師巡視指導。）

交流：現在哪個小組說一下，通過剛才的實驗，你發現了什么？

（學生通過親自動手實驗發現，把紙塞在玻璃杯底，豎直倒扣在水中，浸沒水中后取出，紙沒有濕。他們的理由通常是：水沒有進入杯子中；里面有空氣；空氣占據空間等。他們還發現，杯子豎直倒扣入水中，杯口不離開水面的情況下，要想紙變濕，只能把杯口傾斜，看到從杯中有氣泡冒出，紙就變濕了。他們的理由通常是：有氣泡冒出，說明有空氣跑出來了；空氣出來水就進去了，紙就濕了；空氣占據了空間，空氣出來了，水就進去了。）

設計意圖：通常，“紙不濕”實驗中，因為有水隔著，學生不能明確看到杯子里是不是有空氣存在，又因為前面有氣球實驗證明了空氣占據空間為鋪墊，大多數學生對空氣占據空間知識沒有否認，但又感覺說服力不夠。“紙變濕”實驗中，大多數學生已經能說出看到“有氣泡冒出來”“水進杯子里了”等比較直觀的現象，進而聯系到空氣占據空間的相關知識。

4.初步體驗空氣占據空間——乒乓球的位置

提問：老師這里有一個乒乓球，乒乓球是浮在水上面的，（演示）現在老師用這個玻璃杯把乒乓球豎直倒扣在水槽中，把杯子浸沒，乒乓球會在什么位置？為什么這樣猜測？

（學生回答。老師提示他們說出猜測的理由。）

提問：如果老師想讓乒乓球到水面、水中、水底任何一個位置，你有辦法嗎？

（學生回答后，教師出示要求：杯子一定要豎直把乒乓球倒扣在水中；在杯口不離開水面的原則下，想辦法得到這三種結果。）

談話：明白了實驗方法，就請材料員上臺領材料。開始實驗。

（學生分組實驗，教師巡視指導。）

交流：誰說一下，通過剛才的實驗，你發現了什么？實驗說明了什么？

（學生通過實驗會發現，把杯子豎直倒扣在水中，看到乒乓球“沉”在杯口；在杯口不離開水面的情況下，傾斜杯子，看到有氣泡冒出，同時也看到水進去了，可以使乒乓球浮到杯子中間、杯底。他們的理由通常是：乒乓球“沉”在杯口，說明杯子的空間被空氣占據著；傾斜杯子，看到有氣泡冒出，說明空氣跑出來讓出了杯子的空間，水進去了，乒乓球就慢慢改變了原來的位置。）

設計意圖：如果說“紙不濕”的實驗讓學生對空氣占據空間這個概念還不能太理解，那么“乒乓球的位置”的實驗就使得學生對這一概念確信無疑了。學生實驗操作的熟練程度在提高，實驗結論的準確性得到保障。至此，學生已經順利地達成了本課“認識空氣占據空間”這個學習目標了。

5.驗證空氣占據空間——吹不大的氣球

提問：剛才我們用實驗證明了空氣占據空間，把這個氣球吹大也證明了空氣占據空間（出示氣球）。現在，老師要把這個氣球放入瓶子里，再把氣球口反套在這個塑料瓶口上（演示），你還能把氣球吹大嗎？

（學生思考后回答，老師提示他們說出自己的理由。）

談話：老師今天為每個小組都準備了一個這樣的裝置，請材料員拿出來，在小組內分別試一試。

（學生分組實驗，教師巡視。）

交流：通過剛才的實驗，你有什么發現？并說說理由。

（學生有了親身體會，很容易發現：吹氣球時很費力，吹不大；根本吹不進去，嘴里憋足了氣卻吹不進去，很憋悶。有了前面的學習基礎，在談及理由時，他們可能會認為因為瓶子里面有空氣，這個空間是封閉的，空氣跑不出來，所以氣球吹不大。）

提問：如果要你想辦法把瓶子里的氣球吹大，你會怎么做？

（學生結合前面內容的學習，基本能夠想到：只有讓里面的空氣跑出來，才能把氣吹進去，把氣球吹大，這樣就需要給瓶子扎幾個小孔，方便瓶子里的空氣出來。為了安全，老師事先準備好扎了孔的裝置。之后，請學生上臺演示。瓶子扎孔后，氣球很容易吹大。）

設計意圖：脫離了水的干擾，用“吹不大的氣球”實驗，直觀地讓學生觀察到瓶子里的空氣跑不出去，所以氣球吹不大。到這里，更多的學生真切地發現，只有瓶內空氣讓出空間，才能把氣體吹進氣球，才能把氣球吹大。

6.全課小結，拓展應用

小結：通過今天的研究，大家已經知道了空氣占據空間。我們發現，空氣被密封在一個空間里，不能跑出，其他物質要占據空間，必須排擠原來的物質，因為物質不能同時占據同一空間。

設計意圖：學生已經認識到空氣占據空間，認可了物質不能同時占據同一空間這一原理。教師的小結起到畫龍點睛、總結全課知識的作用。

7.課后延伸

提問：現在回過頭來看看上課前的這個裝置，請大家用我們今天學過的知識解釋一下，醬油為什么不能很好地進入這個醬油瓶？

（學生回答，他們想到的辦法通常是往上提一下漏斗，在漏斗與瓶口間留出縫隙，便于空氣出來。）

提問：如果不提漏斗，你還有什么方法讓醬油順利地流進這個瓶子？

（希望學生能根據所學知識，在紙上面一畫，或者用橡皮泥捏一捏，想出更多更好的辦法，如改變漏斗頸部的圓形形狀，換成其他形狀。）

提問：（出示實驗材料：橡皮泥1塊、吸管2支、有大半瓶水的瓶子1個）利用這些材料，你能不能設計一個讓瓶子中的水上升并流出的裝置？你能說出其中蘊含的科學道理嗎？

（要求學生課后從兩個作業中任選一個完成，下節課進行展示、交流。）

設計意圖：科學知識源于生活，用于生活，一節課的結束是學習另一個新知識的起點，科學探究永無止境。

（本文導入環節參考了浙江省嘉興市吳建偉老師的相關設計。）