“空气的主要性质”教学片段与分析

高佩玥

摘要本文通过问题导入，引导学生提出空气能占有一定的空间的猜想，再选择恰当的工具验证猜想。通过实验的启发，探究空气的主要性质。让学生从旧有的经验出发，顺利展开新的思考。经历有结构的思维过程，明确探究主题和思路。用科学知识解释现象，更是激发了学生们对科学探究的兴趣。把学生的思维角度由面落到点，让材料选择与设计实验在学生头脑中的建构真正符合学生的思维特点和技能水平。培养了学生善于合作、严谨求实的科学精神。

关键词 “空气性质” 实验设计 质量 科学精神

中图分类号：G424文献标识码：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

探究空气具有质量并占有一定的空间是三年级上册《固体、液体和气体》一课中的内容。本内容是在学生学习了固体和液体的主要性质的基础上，围绕空气的主要性质，设计了两个探究活动：活动一通过问题导入，引导学生提出空气能占有一定的空间的猜想，再选择恰当的工具验证猜想；活动二引导学生从众多材料中选择恰当的工具、仪器对空气质量进行测量，观察并描述皮球打气前后的外部形态特征和质量的变化，证明空气有质量。本内容的教学目标是：能说出空气具有质量并占有一定的空间；能在已有知识的基础上，提出可以探究的问题；能对空气占有一定的空间进行假设；能设计空气是否有质量的实验方案；能按照实验方法进行实验，记录、分析实验现象，综合得出实验结论；愿意与同学合作完成对空气主要性质的探究。

探究空气能占据一定的空间

1.创设情境，魔术导入

师：同学们，如果我把点燃的蜡烛放进水里，会出现什么情况呢？

生：蜡烛进入水中会熄灭。

生：蜡烛会潮湿。

师：你们都这么觉得吗？来，我给大家演示一下。你们可要看仔细了呀！

（教师把点燃的蜡烛用大烧杯罩住，扣进水槽中。）

师：蜡烛熄灭了吗？

生：没有。

师：咦，这是怎么回事呢？谁来猜一猜。

生：我猜是瓶子保护了蜡烛。

生：我认为瓶子里面有空气，它挡住了水才能让蜡烛不熄灭。

生：我也同意瓶子里有空气，光靠瓶子挡不住水。

设计意图：教师演示的神奇魔术既顛覆了学生的原有认知，又让学生从旧有的经验出发，顺利展开新的思考，实现了学生生活经验与课堂知识的合理过渡，激发了他们的探究兴趣。

2.猜测结果，设计实验

师：很多同学都猜到了是空气保护了蜡烛。按同学们的猜想是空气占据了瓶子里的空间，让水无法进入，保护蜡烛不被水熄灭。我们的猜想正确吗？这节课我们就从验证空气能否占据空间开始，在科学课上，验证猜想最好的办法是什么？

生：做实验。

师：做实验要有合适的器材，看一看老师给你们准备了什么？

生：是塑料瓶。

生：是一个没有底的塑料瓶。

师：对，这是一个去掉底部的塑料瓶。你看瓶子里面有什么？

生：有空气。

师：我们假设：空气能占据一定的空间，当我垂直把瓶子摁到水槽底部的时候，空气还在里面吗？

生：我觉得还在里面。

生：我也觉得空气在里面。

师：可是空气和水都是透明的，你有什么办法证明里面是空气呢？

生：可以把水染上颜色，看一看它有没有进到瓶子里面。

生：还可以把一张干的纸巾放进瓶子里，然后看一看瓶子摁到水槽里之后纸会不会湿。

师：同学们的想法太奇妙了，比老师想到的验证方法还要好，你们在课下一定要用自己的方法试一试。为了验证空气能否占据一定的空间，老师也准备了一个工具——乒乓球。现在我把乒乓球放在水面上，拿瓶子罩住它，根据我们的假设空气能占据一定的空间，如果我把瓶子摁到水底，乒乓球会在瓶子的什么位置？

生：我觉得在瓶子的下面，因为如果空气占据空间的话，水就进不去，所以乒乓球还会在下面。

生：我觉得会在瓶子的顶部，因为把瓶子摁到水底之后，瓶子里的水会把乒乓球挤上去。

师：如果乒乓球在瓶子的顶部，那说明瓶子里的空间被谁占据了？

生：被水占据了，水把乒乓球挤了上去。

师：如果瓶子里的空间被水占据了？我们刚才的猜想还成立吗？

生：不成立了。

师：如果我们的猜想是正确的，乒乓球、空气和水各在什么位置呢？

生：乒乓球在瓶子底部，空气在瓶子里面，水在瓶子的周围。

师：我们可以把自己的猜想用图示法表示出来。

（教师画出示意图。）

师：接下来我们就进行实验验证我们的猜想，看一看实验结果和这个图是不是一样的。今天老师带来的这个瓶子还有一个小机关，你知道在哪儿吗？

生：我猜在瓶盖上。

师：没错，瓶盖上有一个小孔，它有什么作用呢？我们来看一看实验步骤和要求：（1）用瓶子罩住乒乓球，并用大拇指堵住小孔，将瓶子垂直压到水底；（2）在水底停留3秒，观察乒乓球的位置；（3）松开大拇指，观察实验现象并记录在实验报告单上。在这个实验中，有什么需要我们特别注意的呢？

生：放瓶子的时候一定要垂直。

生：要用大拇指把小孔堵紧了。

生：要如实记录实验现象。

师：接下来我们就动手实验，在实验中验证我们的猜想。

设计意图：猜想不是凭空来的，要有一定的生活经验和事实依据。学生不仅要猜测结果，还要依据结果猜测实验过程中可能出现的现象。结果与过程相辅相成，才能建构以学生为主体的学习活动，让他们经历有结构的思维过程，明确探究主题和思路。

3.观察实验，得出结论

师：哪个小组先汇报你们的实验现象和结论。

生：松开小孔前，乒乓球在瓶子的底部，空气在瓶子里，瓶子的周围有水；松开小孔后，空气跑出去了，水进到瓶子里，乒乓球跑到瓶子的顶部。我们的实验结果和猜想一样，说明空气能占据一定的空间。

生：除此之外，我们还看到空气跑出来的时候水面出现了泡泡，这也证明了刚才瓶子里有空气，而且空气会流动。

师：其他小组的实验结果和他们一样吗？

生：一样。

师：这说明什么？

生：空气能占据一定的空间。

师：现在你知道我上课前的魔术是运用了空气的什么性质吗？

生：运用了空气占据一定的空间的原理。空气占据了杯子里的空间，让水进不去，保证了蜡烛的燃烧。

设计意图：科学知识的建构过程是由科学事实上升到科学概念的过程。学生经历分析、综合等一系列的思维活动，自主完成从猜想到验证的全过程。与课前的魔术进行联系，用科学知识解释现象，更是激发了他们对科学探究的兴趣。

探究空气具有质量

1.选择材料，明确方法

师：看似神奇的魔术其实蕴含了科学知识。空气还有哪些鲜为人知的奥秘呢？我们知道固体和液体都有质量，你们猜猜，空气具有质量吗？

生：我觉得空气没有质量，因为我感觉不到。

生：我和他的观点不一样，我觉得空气具有质量，因为有的气球装上气体可以上升，有的装上气体后下降。

师：同学们都提出了自己的猜想，要想知道空气有没有质量，我们来测量一下就知道了。之前在学习测量固体和液体的时候，用到了一些工具，现在要测量空气，我们可以用什么测量工具呢？

生：我们可以用杆秤测量。

生：菜市场的电子秤也能用来测量空气的质量。

生：我还知道，在以前的实验中用到的天平，也能用来测量质量。

师：我们找到了这么多工具，在这些工具中，哪个测量得又快又准确？

生：电子秤准确，能直接显示克数。

生：电子秤非常快。

师：收集空气可以用什么容器呢？

生：我们可以用塑料瓶收集空气。

生：我们玩的气球、皮球也能收集空气。

生：还有塑料袋也可以收集空气。

师：在大家找到的这些容器中，哪一個方便我们在课堂上操作？

生：皮球最方便操作，不容易被打爆。

生：皮球，能让我们感觉到里面充满空气。

师：老师今天给大家准备的就是没有打满气的皮球，为了方便继续往里面注入空气，我还给每个组提供了打气筒，现在确定了这3种工具。请大家回忆我们在学习测量水的质量的实验步骤，说一说如何测量空气的质量？

生：我们应该先测量打气前皮球的质量，再用打气筒往里面注入空气，然后测量打气后的质量，最后对比打气前和打气后的质量。

师：你的思路真清晰。那我们在往皮球里打气的时候，需要打进去多少空气呢？

生：我觉要比原来的空气多，而且要让电子秤能感应到变化。

师：没错，在我们的实验中，只要往皮球里再打入10下左右的空气就可以了。根据刚才大家所说的步骤，老师进行了整理，我们一起来看一看。

（播放视频。）

设计意图：选择实验材料是测量空气质量的难点。三年级学生还没有学习浮力的相关知识，但是又虑到皮球受空气浮力等因素影响，为了确保探究的科学性，尽量减少浮力对实验结果的影响，教师给学生提供了没有打满气的皮球，同时，在注入空气的时候，尽量保证皮球不变形，通过测得两次的质量发生变化，证明空气是有质量的。如果条件允许，还可以换成打入空气后不会变形的容器进行尝试。教师根据学生的思维层次，让学生从生活中常见的物品出发，减小设计难度。把学生的思维角度由面落到点，让材料选择与设计实验在学生头脑中的建构真正符合学生的思维特点和技能水平。

2.對比数据，得出结论

师：请大家按照以上步骤进行实验，并说一说你们的实验结果。

（学生实验，教师巡视。）

生：我们组打气前的皮球质量是161.2克，打气后的质量是161.4克，打气后的质量比打气前的质量大，说明空气有质量。

生：我们组打气前是163.8克，打气后的质量是164.2克，说明空气有质量，但是空气质量很小。

生：我们组打气前的质量是161.4克，打了10下，质量是161.7克，说明空气有质量。

师：空气有质量，不过空气的质量很小，像这样1升的瓶子里只有1.29克空气，相当于3个回形针的质量。既然空气有质量，为什么我们感觉不到呢？

（播放视频。）

设计意图：用数据说话是科学探究最明显、最直接的证据。数据面向全体学生，便于不同层次的学生得出结论。学生自己动手获得实验数据，通过直观的对比让实验结果一目了然，自然得出“空气有质量”这一概念。这一过程不仅培养学生由实验得出结论的能力和习惯，更培养了学生善于合作、严谨求实的科学精神。

总结归纳，运用知识

师：同学们，这节课我们一起通过实验发现了空气这么多性质，之前我们还学习过空气的哪些性质呢？

生：空气的颜色是无色透明的。

生：空气是没有气味的。

生：空气是没有味道的。

生：空气可以流动，能被压缩。

生：空气也没有固定的形状。

师：空气无处不在，在生活中人们利用空气的性质，发明了很多实用的工具，你能根据今天所学的知识，解释这个工具运用的原理是什么吗？

（教师出示下水道疏通工具——高压气一炮通。）

生：这个工具运用了空气能被压缩的性质。

生：还有能流动，会占据空间。

生：因为管道有拐弯处，空气没有固定形状就能够通过拐弯处。

师：同学们说得可真全面，但是空气的一些性质也给我们的生活带来了一些不便，请你们找一找有哪些例子呢？你有什么好的办法解决它们吗？下节课我们一起来交流。

设计意图：运用知识解释生活中的原理，既能检验学生课上所学的知识，又是对学生实践能力的考查。本环节有三个层次，一是总结，归纳空气的性质，为运用作好准备；二是解释，通过对生活中工具的观察，将知识进行迁移；三是创新，找到生活中因空气的性质带来的不便，并想办法解决。