科學課《空氣占據(jù)空間嗎》實驗教學的創(chuàng)新與改進

晁彩文

科學思維的形成和動手實踐能力的培養(yǎng)是小學科學學科核心素養(yǎng)落實的重要途徑。對于小學生而言，如果教材中實驗操作難度較大，相對就會增加理解難度，限制學生思維的形成，動手能力也會大打折扣。教科版三年級上冊《水和空氣》單元第六課《空氣占據(jù)空間嗎》，利用取材簡便、實驗過程動態(tài)有趣的兩個創(chuàng)新實驗證明空氣占據(jù)空間，學生在邊學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，學生就有主動探索欲望，可為學生的終身學習和發(fā)展打下堅實基礎。

小學科學教材中有很多實驗設置較為抽象，以形象思維為主的小學生很難從實驗現(xiàn)象看到實驗本質(zhì)，這不僅增加了學生的理解難度，還會使學生失去學習科學的興趣。為解決這兩大問題，筆者經(jīng)常會對教材中一些實驗進行創(chuàng)新與改進。“空氣占據(jù)空間嗎”實驗就是一例，下面是對本實驗的一些解析。

教材中實驗的不足及分析

實驗一：用兩根吸管和一塊橡皮泥，在不傾斜瓶子的情況下，利用空氣把水擠出瓶外。

在教學中發(fā)現(xiàn)實驗本身存在的一些不足，容易導致學生在操作過程中出現(xiàn)失誤：首先，材料的選擇不嚴謹，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，有的同學為了方便快捷，會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，都會導致實驗失敗。其次，利用向一個吸管吹氣，另一吸管有水流出的實驗現(xiàn)象得出空氣占據(jù)空間的結(jié)論，對三年級學生來說有一定的理解難度。

實驗二：把一團紙放在一個透明杯子的杯底，再將杯子豎直倒扣入水中。通過預測紙巾會不會被水浸濕來判斷空氣是否占據(jù)空間。

此實驗的不足有：首先，學生在操作過程中杯底的紙巾容易掉落，操作不當紙巾會被浸濕;其次，通過紙巾不被浸濕的實驗現(xiàn)象得出空氣占據(jù)空間的結(jié)論，三年級學生無法通過自己的思考，推理出“紙巾不濕是因為空氣占據(jù)了下方的空間”的結(jié)論，無法從實驗現(xiàn)象感知實驗本質(zhì)。

實驗的改進與創(chuàng)新

為了讓學生更加容易理解空氣占據(jù)空間，筆者對教材中實驗一、二都進行了創(chuàng)新與改進。改進實驗一器材：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。

實驗步驟：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。

實驗現(xiàn)象：染色水液通過漏斗向燒杯中倒水，水會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，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。

實驗優(yōu)點：看到水無法漏入錐形瓶中這一現(xiàn)象，學生的好奇心馬上會被調(diào)動起來。他們會主動進行思考：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，學生稍加思考馬上得出是因為瓶子中的空氣占據(jù)了瓶子的空間，所以水無法漏入瓶中，由現(xiàn)象馬上就可得到實驗結(jié)論，有利于學生邏輯思維的形成。

改進實驗二器材：剪去上端的大飲料瓶（1個）、剪去底部的小飲料瓶（1個）、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。

實驗步驟：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。

實驗現(xiàn)象：完成實驗第1步，發(fā)現(xiàn)乒乓球被壓入瓶底;完成第2步時，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態(tài)變化;當?shù)?步中取掉氣球時，乒乓球上浮到水面。

實驗優(yōu)點：1.由于乒乓球在自然狀態(tài)下會浮在水面上，所以本實驗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比，易于觀察到乒乓球的位置;3.由實驗現(xiàn)象稍加思考就可以得到實驗結(jié)論。如，由第1步中的現(xiàn)象，學生通過思考馬上想到是因為空氣占據(jù)了小飲料瓶的空間，所以乒乓球會被壓入了瓶底;在第2步中，當有一部分氣體進入氣球時，讓出了一部分空間，乒乓球會有部分上浮，說明有水進入小飲料瓶中;第3部中可以動態(tài)地呈現(xiàn)水位變化的過程，可讓學生有足夠的時間去思考;第4步中當所有空氣被排出瓶外時，乒乓球直接上升到水面，說明有更多的空間被讓出時，水占據(jù)了原來空氣占據(jù)的空間。整個實驗有力地證明了空氣能夠占據(jù)空間。4.實驗操作簡單，對學生非常具有吸引力。

【作者單位：西寧市南大街小學? 青海】