“空氣的主要性質”教學片段與分析

高佩玥

摘要本文通過問題導入，引導學生提出空氣能占有一定的空間的猜想，再選擇恰當的工具驗證猜想。通過實驗的啟發，探究空氣的主要性質。讓學生從舊有的經驗出發，順利展開新的思考。經歷有結構的思維過程，明確探究主題和思路。用科學知識解釋現象，更是激發了學生們對科學探究的興趣。把學生的思維角度由面落到點，讓材料選擇與設計實驗在學生頭腦中的建構真正符合學生的思維特點和技能水平。培養了學生善于合作、嚴謹求實的科學精神。

關鍵詞 “空氣性質” 實驗設計 質量 科學精神

中圖分類號：G424文獻標識碼：ADOI：10.16400/j.cnki.kjdk.2021.05.020

Teaching Fragments and Analysis of“Main Properties of Air”

GAO Peiyue

（Shijiazhuang Gongyuancheng Primary School， Shijiazhuang， Hebei 050000）

Abstract： In this paper， through the introduction of questions， guide students to put forward the conjecture that air can occupy a certain space， and then choose the appropriate tools to verify the conjecture. Through the inspiration of the experiment， explore the main properties of air. Let the students start from the old experience and start new thinking smoothly. Go through the thinking process with structure， make clear the theme and thinking of inquiry. Using scientific knowledge to explain the phenomenon is to stimulate students’ interest in scientific inquiry. The students’ thinking angle is from surface to point， so that the construction of material se？ lection and design experiment in the students’ mind is really in line with the students’ thinking characteristics and skill level， and the students are good at cooperation， rigorous and realistic scientific spirit.

Keywords： "air nature"； experimental design； quality； scientific spirit

探究空氣具有質量并占有一定的空間是三年級上冊《固體、液體和氣體》一課中的內容。本內容是在學生學習了固體和液體的主要性質的基礎上，圍繞空氣的主要性質，設計了兩個探究活動：活動一通過問題導入，引導學生提出空氣能占有一定的空間的猜想，再選擇恰當的工具驗證猜想；活動二引導學生從眾多材料中選擇恰當的工具、儀器對空氣質量進行測量，觀察并描述皮球打氣前后的外部形態特征和質量的變化，證明空氣有質量。本內容的教學目標是：能說出空氣具有質量并占有一定的空間；能在已有知識的基礎上，提出可以探究的問題；能對空氣占有一定的空間進行假設；能設計空氣是否有質量的實驗方案；能按照實驗方法進行實驗，記錄、分析實驗現象，綜合得出實驗結論；愿意與同學合作完成對空氣主要性質的探究。

探究空氣能占據一定的空間

1.創設情境，魔術導入

師：同學們，如果我把點燃的蠟燭放進水里，會出現什么情況呢？

生：蠟燭進入水中會熄滅。

生：蠟燭會潮濕。

師：你們都這么覺得嗎？來，我給大家演示一下。你們可要看仔細了呀！

（教師把點燃的蠟燭用大燒杯罩住，扣進水槽中。）

師：蠟燭熄滅了嗎？

生：沒有。

師：咦，這是怎么回事呢？誰來猜一猜。

生：我猜是瓶子保護了蠟燭。

生：我認為瓶子里面有空氣，它擋住了水才能讓蠟燭不熄滅。

生：我也同意瓶子里有空氣，光靠瓶子擋不住水。

設計意圖：教師演示的神奇魔術既顛覆了學生的原有認知，又讓學生從舊有的經驗出發，順利展開新的思考，實現了學生生活經驗與課堂知識的合理過渡，激發了他們的探究興趣。

2.猜測結果，設計實驗

師：很多同學都猜到了是空氣保護了蠟燭。按同學們的猜想是空氣占據了瓶子里的空間，讓水無法進入，保護蠟燭不被水熄滅。我們的猜想正確嗎？這節課我們就從驗證空氣能否占據空間開始，在科學課上，驗證猜想最好的辦法是什么？

生：做實驗。

師：做實驗要有合適的器材，看一看老師給你們準備了什么？

生：是塑料瓶。

生：是一個沒有底的塑料瓶。

師：對，這是一個去掉底部的塑料瓶。你看瓶子里面有什么？

生：有空氣。

師：我們假設：空氣能占據一定的空間，當我垂直把瓶子摁到水槽底部的時候，空氣還在里面嗎？

生：我覺得還在里面。

生：我也覺得空氣在里面。

師：可是空氣和水都是透明的，你有什么辦法證明里面是空氣呢？

生：可以把水染上顏色，看一看它有沒有進到瓶子里面。

生：還可以把一張干的紙巾放進瓶子里，然后看一看瓶子摁到水槽里之后紙會不會濕。

師：同學們的想法太奇妙了，比老師想到的驗證方法還要好，你們在課下一定要用自己的方法試一試。為了驗證空氣能否占據一定的空間，老師也準備了一個工具——乒乓球。現在我把乒乓球放在水面上，拿瓶子罩住它，根據我們的假設空氣能占據一定的空間，如果我把瓶子摁到水底，乒乓球會在瓶子的什么位置？

生：我覺得在瓶子的下面，因為如果空氣占據空間的話，水就進不去，所以乒乓球還會在下面。

生：我覺得會在瓶子的頂部，因為把瓶子摁到水底之后，瓶子里的水會把乒乓球擠上去。

師：如果乒乓球在瓶子的頂部，那說明瓶子里的空間被誰占據了？

生：被水占據了，水把乒乓球擠了上去。

師：如果瓶子里的空間被水占據了？我們剛才的猜想還成立嗎？

生：不成立了。

師：如果我們的猜想是正確的，乒乓球、空氣和水各在什么位置呢？

生：乒乓球在瓶子底部，空氣在瓶子里面，水在瓶子的周圍。

師：我們可以把自己的猜想用圖示法表示出來。

（教師畫出示意圖。）

師：接下來我們就進行實驗驗證我們的猜想，看一看實驗結果和這個圖是不是一樣的。今天老師帶來的這個瓶子還有一個小機關，你知道在哪兒嗎？

生：我猜在瓶蓋上。

師：沒錯，瓶蓋上有一個小孔，它有什么作用呢？我們來看一看實驗步驟和要求：（1）用瓶子罩住乒乓球，并用大拇指堵住小孔，將瓶子垂直壓到水底；（2）在水底停留3秒，觀察乒乓球的位置；（3）松開大拇指，觀察實驗現象并記錄在實驗報告單上。在這個實驗中，有什么需要我們特別注意的呢？

生：放瓶子的時候一定要垂直。

生：要用大拇指把小孔堵緊了。

生：要如實記錄實驗現象。

師：接下來我們就動手實驗，在實驗中驗證我們的猜想。

設計意圖：猜想不是憑空來的，要有一定的生活經驗和事實依據。學生不僅要猜測結果，還要依據結果猜測實驗過程中可能出現的現象。結果與過程相輔相成，才能建構以學生為主體的學習活動，讓他們經歷有結構的思維過程，明確探究主題和思路。

3.觀察實驗，得出結論

師：哪個小組先匯報你們的實驗現象和結論。

生：松開小孔前，乒乓球在瓶子的底部，空氣在瓶子里，瓶子的周圍有水；松開小孔后，空氣跑出去了，水進到瓶子里，乒乓球跑到瓶子的頂部。我們的實驗結果和猜想一樣，說明空氣能占據一定的空間。

生：除此之外，我們還看到空氣跑出來的時候水面出現了泡泡，這也證明了剛才瓶子里有空氣，而且空氣會流動。

師：其他小組的實驗結果和他們一樣嗎？

生：一樣。

師：這說明什么？

生：空氣能占據一定的空間。

師：現在你知道我上課前的魔術是運用了空氣的什么性質嗎？

生：運用了空氣占據一定的空間的原理。空氣占據了杯子里的空間，讓水進不去，保證了蠟燭的燃燒。

設計意圖：科學知識的建構過程是由科學事實上升到科學概念的過程。學生經歷分析、綜合等一系列的思維活動，自主完成從猜想到驗證的全過程。與課前的魔術進行聯系，用科學知識解釋現象，更是激發了他們對科學探究的興趣。

探究空氣具有質量

1.選擇材料，明確方法

師：看似神奇的魔術其實蘊含了科學知識。空氣還有哪些鮮為人知的奧秘呢？我們知道固體和液體都有質量，你們猜猜，空氣具有質量嗎？

生：我覺得空氣沒有質量，因為我感覺不到。

生：我和他的觀點不一樣，我覺得空氣具有質量，因為有的氣球裝上氣體可以上升，有的裝上氣體后下降。

師：同學們都提出了自己的猜想，要想知道空氣有沒有質量，我們來測量一下就知道了。之前在學習測量固體和液體的時候，用到了一些工具，現在要測量空氣，我們可以用什么測量工具呢？

生：我們可以用桿秤測量。

生：菜市場的電子秤也能用來測量空氣的質量。

生：我還知道，在以前的實驗中用到的天平，也能用來測量質量。

師：我們找到了這么多工具，在這些工具中，哪個測量得又快又準確？

生：電子秤準確，能直接顯示克數。

生：電子秤非常快。

師：收集空氣可以用什么容器呢？

生：我們可以用塑料瓶收集空氣。

生：我們玩的氣球、皮球也能收集空氣。

生：還有塑料袋也可以收集空氣。

師：在大家找到的這些容器中，哪一個方便我們在課堂上操作？

生：皮球最方便操作，不容易被打爆。

生：皮球，能讓我們感覺到里面充滿空氣。

師：老師今天給大家準備的就是沒有打滿氣的皮球，為了方便繼續往里面注入空氣，我還給每個組提供了打氣筒，現在確定了這3種工具。請大家回憶我們在學習測量水的質量的實驗步驟，說一說如何測量空氣的質量？

生：我們應該先測量打氣前皮球的質量，再用打氣筒往里面注入空氣，然后測量打氣后的質量，最后對比打氣前和打氣后的質量。

師：你的思路真清晰。那我們在往皮球里打氣的時候，需要打進去多少空氣呢？

生：我覺要比原來的空氣多，而且要讓電子秤能感應到變化。

師：沒錯，在我們的實驗中，只要往皮球里再打入10下左右的空氣就可以了。根據剛才大家所說的步驟，老師進行了整理，我們一起來看一看。

（播放視頻。）

設計意圖：選擇實驗材料是測量空氣質量的難點。三年級學生還沒有學習浮力的相關知識，但是又慮到皮球受空氣浮力等因素影響，為了確保探究的科學性，盡量減少浮力對實驗結果的影響，教師給學生提供了沒有打滿氣的皮球，同時，在注入空氣的時候，盡量保證皮球不變形，通過測得兩次的質量發生變化，證明空氣是有質量的。如果條件允許，還可以換成打入空氣后不會變形的容器進行嘗試。教師根據學生的思維層次，讓學生從生活中常見的物品出發，減小設計難度。把學生的思維角度由面落到點，讓材料選擇與設計實驗在學生頭腦中的建構真正符合學生的思維特點和技能水平。

2.對比數據，得出結論

師：請大家按照以上步驟進行實驗，并說一說你們的實驗結果。

（學生實驗，教師巡視。）

生：我們組打氣前的皮球質量是161.2克，打氣后的質量是161.4克，打氣后的質量比打氣前的質量大，說明空氣有質量。

生：我們組打氣前是163.8克，打氣后的質量是164.2克，說明空氣有質量，但是空氣質量很小。

生：我們組打氣前的質量是161.4克，打了10下，質量是161.7克，說明空氣有質量。

師：空氣有質量，不過空氣的質量很小，像這樣1升的瓶子里只有1.29克空氣，相當于3個回形針的質量。既然空氣有質量，為什么我們感覺不到呢？

（播放視頻。）

設計意圖：用數據說話是科學探究最明顯、最直接的證據。數據面向全體學生，便于不同層次的學生得出結論。學生自己動手獲得實驗數據，通過直觀的對比讓實驗結果一目了然，自然得出“空氣有質量”這一概念。這一過程不僅培養學生由實驗得出結論的能力和習慣，更培養了學生善于合作、嚴謹求實的科學精神。

總結歸納，運用知識

師：同學們，這節課我們一起通過實驗發現了空氣這么多性質，之前我們還學習過空氣的哪些性質呢？

生：空氣的顏色是無色透明的。

生：空氣是沒有氣味的。

生：空氣是沒有味道的。

生：空氣可以流動，能被壓縮。

生：空氣也沒有固定的形狀。

師：空氣無處不在，在生活中人們利用空氣的性質，發明了很多實用的工具，你能根據今天所學的知識，解釋這個工具運用的原理是什么嗎？

（教師出示下水道疏通工具——高壓氣一炮通。）

生：這個工具運用了空氣能被壓縮的性質。

生：還有能流動，會占據空間。

生：因為管道有拐彎處，空氣沒有固定形狀就能夠通過拐彎處。

師：同學們說得可真全面，但是空氣的一些性質也給我們的生活帶來了一些不便，請你們找一找有哪些例子呢？你有什么好的辦法解決它們嗎？下節課我們一起來交流。

設計意圖：運用知識解釋生活中的原理，既能檢驗學生課上所學的知識，又是對學生實踐能力的考查。本環節有三個層次，一是總結，歸納空氣的性質，為運用作好準備；二是解釋，通過對生活中工具的觀察，將知識進行遷移；三是創新，找到生活中因空氣的性質帶來的不便，并想辦法解決。