基于探究学习的小学科学实验设计——以空气占据空间为例

阜阳幼儿师范高等专科学校(236015) 付红波

1 创新设计背景

小学科学中的物质科学领域内容的学习，有助于增强学生探究物质世界奥秘的好奇心，形成“世界是物质的，物质是运动的”的观点。根据课标要求，空气和水是最重要和常见的物质，三四年级的学生应知道空气占据一定空间。空气,看不见也摸不着,对于小学生而言是一个非常抽象的概念。

人教版和苏教版小学科学课本都设计了实验探究方案：把纸团塞在杯子底部，然后把杯子竖直倒扣在水槽中，通过观察纸团是否浸湿，来判断空气占据空间。小学生操作过程中，往往容易因错误操作而使纸团浸湿导致实验失败。

2 创新设计方案

通过容器、水等介质,可以将部分空气封闭在一定的范围内,从而显示出空气是占据空间的。实验设计过程中，充分体现小实验、大科学理念，注重实验的简单方便，易操作。课后，学生可以安全自主地进行探究实验，锻炼动手能力。

方案1：漏斗不漏水

实验器材：2个矿泉水瓶、1根吸管、热熔胶等。

实验步骤:

(1)如图1所示,取1个矿泉水瓶，将其瓶盖开洞。再用1个矿泉水瓶和1根吸管做1个漏斗，插入第一个水瓶中，接口处用热熔胶密封。

图1 方案1实验装置

(2)在水中滴入几滴红墨水，然后向漏斗内倒入适量的红色水。若漏管较细,水几乎不会流入瓶中；若漏管较粗,开始会有部分水流入，持续向漏斗内加入水,慢慢水不再流入。由此可见，瓶内的空气占据空间。

方案2：直管中的空气柱

实验器材：玻璃管(或透明塑料吸管)1根(粗细适当)、水杯1只等。

实验步骤：

(1)如图2所示将玻璃管(或透明塑料吸管)竖直拿在手中,用手指(或塞子)堵住下端管口,向管中迅速倒水，会在吸管中出现几段水柱，说明空气占据空间。向管中倒水时一定要迅速，玻璃管(或透明塑料吸管)的粗细要适当。

图2 方案2实验装置

(2)水中滴入几滴红墨水，把玻璃管(或透明塑料吸管)2/3高度插入水中，用手指堵住上端管口，把玻璃管(或透明塑料吸管)翻转，在玻璃管(或透明塑料吸管)底部会有空气柱封闭，水柱不能下来，说明空气占据空间。

方案3：U型管中的空气柱

实验器材：U型玻璃管1只(粗一些较好,一端开口或两端开口都可以),内装适量的染色水。

实验步骤：

(1)如图3所示，将U型管中倒满染色水，用一只手封闭一个管口，慢慢倾斜倒立，管口向下，然后管口向上，U型管封闭管口的半边充满水。

图3 方案3实验装置

(2)将U型管拿在手中,适当倾斜后用手指堵住一端管口,然后逆时针旋转倾斜，观察管中的封闭段空气柱，水柱不能进来，说明空气柱占据空间。

3 小结

以上实验方案，所需实验器材常见，操作简单安全，效果明显。既可以作为教师课堂演示实验，也可以作为课后小实验，由学生课后自己动手探究，激发学生对科学的兴趣，使学生经历探究过程，体验实验成功的喜悦，发掘学生的创新能力。