明确实验内在逻辑关系提高《空气占据空间吗》教学有效性

◇邵 玲（江苏：南京市江宁区岔路学校）

“教学不仅仅是教师教的过程，更重要的是学生学的过程。”这就要求教师在教学过程中，要根据学生的认知规律，运用合理的教学逻辑，引导学生系统地学习知识。

《空气占据空间吗》这一课的教学，要求学生能够通过多个实验探究出“空气占据空间”这一性质。在教材中这一课有3 个主要的探究活动，内容丰富，所以笔者基本按照教材的思路设计了教学过程。但是执教完两个班之后，发现了课堂转折生硬、探究内容过多却没有内在联系、学生无效学习等问题。为了解决这些问题，笔者对教材中的内容做了一些改动。以下是对部分教学设计改动前后的对比以及改动的目的。

一、选用更严谨的材料

（一）教学片段一

师：这是什么？（书包）这是一本书，现在老师想把这本书塞进书包，能塞进去吗？

（不能）为什么？

总结：书包里被塞满了，在科学上，我们就说书包里的空间没有了。

师：书包里有空间，那水槽里有空间吗？教室里有空间吗？咱们肚子里有空间吗？

师：这本书塞不进书包是因为书包里的空间被（占了）。在科学课上，我们要说空间被占据了，其他的书不拿出来，这本书就放不进去。那书包里的书占据着空间，水槽里的水占据空间吗？

在这里，教材中的内容在实际教学中引起了学生的歧义，教师在问的时候学生一直说：“能塞进。”学生的想法很简单，他们的确认为能够把书塞进看起来满了的书包，因为书包是软的，但是使劲往里面塞也能塞进，与教师预设相差太多。

于是在后面的教学中笔者将书包换成了6 年级数学学习使用的“容量单位演示器”。

学生是不可能将方块塞进已经满了的盒子里的，这样就不会出现学生强行塞书的情况，没有漏洞，精准提问，把握课堂节奏，顺势引出占据空间这一概念。

（二）修改教学片段一

师：这是什么？（一个盒子）这里有一个小方块，现在老师想把这个小方块放入盒子里，还能放得进去吗？

（不能）为什么？

总结：盒子里被塞满了，在科学上，我们就说盒子里的空间没有了。（板书：空间）

师：盒子里有空间，那水槽里有空间吗？教室里有空间吗？书包里有空间吗？

师：方块塞不进盒子里是因为盒子里的空间被（占了），在科学课上，我们要说空间被占据了，里面的方块不拿出来，这个方块就放不进去。那盒子里的方块占据着空间，水槽里的水占据空间吗？（板书：方块，占据）

二、寻找内在联系，搭建思维阶梯

（一）教学片段二

1.吹不大的气球

事先准备：取两个相同的气球，其中一个有洞，将气球装入瓶中用球嘴套住瓶口。挑一名瘦弱的女生吹有洞的气球；挑一名身材高大强壮的男生用力吹瓶中的气球。其他学生观察并思考。为什么瘦弱的小女孩都能将气球吹得大大的，“大力士”却不能吹大瓶中的气球呢？

学生分组实验：吹不大的气球。

观察并记录，在记录单1 上做出对现象的解释。

解释：空气占据了空间。

2.魔术实验——“纸的奇遇”

将一张纸扔进水里。

发现很快湿了。

师：我能让纸放到水里不湿。你们信吗？

师演示实验：把一团纸巾放在杯子的底部，然后将杯子竖直倒扣在水中，请学生预测一下，纸巾会被水浸湿吗？为什么？

（将一张纸扔进水里，发现很快湿了。但老师却说，我能让纸放到水里不湿，激发学生的思考欲望比让他们直接做实验更具有意义。）

PPT 展示实验要求：纸要塞紧，不要掉下来；杯子要竖直倒扣在水中；竖直取出杯子后用干纸巾擦净杯口的水。

学生分组实验。观察并记录。

师：在刚才的活动中你们看到了什么？说明了什么？还有哪个小组想补充？

（纸没有湿，说明杯子里水进去了没有？水为什么进不去？杯子里有空气，空气占据了杯中的空间，水就进不去了。）

实验失败的小组反思：为什么纸湿了？倾斜，有气泡。

小结：这种现象说明了空气可以占据空间。

3.“流不下去的水”——“漏斗”变“漏堵”

事先准备：将漏斗插入小口瓶，用橡皮泥封住小口瓶。

预测：水会漏下去吗？为什么？

演示实验：快速向漏斗里倒水。

师：水漏下去了吗？为什么？橡皮泥在这里的用处是什么呢？（水不会漏下去，因为空气占据空间；橡皮泥的用处是堵住瓶口，不让空气跑出来。）

实验失败反思：为什么水漏下去了？密封不严实，倒水的速度慢了。

教材中的三个实验是以瓶中吹气球、纸巾不湿实验、漏斗不漏水的顺序设置的。但是这三个实验其实是平行关系，目的都是证明“空气占据空间”这一性质，我在改进教学中将三个实验的顺序及呈现方式做了改动，让3个实验产生某种关联。

（二）修改教学片段二

视频展示：空瓶上放漏斗，倒水，水无法进入。

教师讲述：大家在生活中遇到过这种情况吗？瓶子是空的，看着没有任何东西在瓶子里阻挡水的进入，但是水流了一点之后就下不去了，这是为什么？

学生进行猜想。

师：这节课我就和大家一起探究漏斗里的水为什么不往下流这个问题。

进行瓶中吹气球实验得出空气占据空间这一性质。

利用空气占据空间这一性质设计纸巾不湿实验。

师：现在同学们可以回答老师在课堂一开始提出的问题了吗？水为什么难以进入空瓶中？

生：因为空气把瓶里的空间占满了，瓶口又被瓶盖以及漏斗里的水堵死了，空气出不去，所以水进不来。

师：没错，就是因为瓶中有空气，会占据空间，所以当瓶口没入水中时，空气难以出来，水也就进不去了。怎么才能让水流进去呢？

生：可以挤挤空瓶，把空气挤出来。（操作）

生描述现象：漏斗口冒泡了，少量的水进入了漏斗。

教师引导:那我们可以怎么做才能让水更快速地进入瓶中呢？

学生思考并交流方法：我们是不是可以把瓶口拧开一些？这样空气在水进入瓶中的时候就可以迅速流出，而水也可以迅速流入。

师生共同总结解决方法与原理。

三、基于概念建构分步提供材料

（一）教学片段三

事先准备：取两个相同的气球，其中一个有洞，将气球装入瓶中用球嘴套住瓶口。挑一名瘦弱的女生吹有洞的气球；挑一名身材高大强壮的男生用力吹瓶中的气球。其他学生观察并思考。瘪瘪的气球为什么在小女孩的手中变大了呢？为什么瘦弱的小女孩都能将气球吹得大大的，“大力士”却不能吹大瓶中的气球呢？

学生分组实验：吹不大的气球。

观察并记录，在记录单1 上做出对现象的解释。

解释：空气占据了空间。

原设计在实际教学中概念导出比较生硬，学生难以接受。为了让学生能够自然地在活动中建构这一概念，经过修改后的教学设计在实际教学中更加注重思维的递进生长。

（二）修改教学片段三

教师讲述：请同学们和老师一起拿出1 个盛有水的矿泉水瓶，在瓶口套上1 只气球，使劲吹气。气球吹得大吗？

学生尝试吹气球。（学生发现吹不大）

教师提问：我们发现气球没办法吹大。这是为什么呢？怎么才能吹大呢？

学生可能回答：瓶子里有水挡住了气球或者水太多了，占地方，如果瓶子是空的就可以吹大了。

教师讲述：嗯，大家发现瓶中有很多水占地方，我们可以说水占据了瓶子里的空间。既然有同学说空了就可以，那我们来试试。（板书：水）

（将瓶里的水倒掉）

师提问：仔细观察，此时瓶子里还有东西吗？

生答：有空气。

教师引导：那我们再将这个矿泉水瓶口套上1只气球，使劲吹气。你能吹大吗？

学生尝试吹气球。（学生发现吹不大）

教师讲述：其中一个瓶子里面充满了水，瓶中的气球吹不大，这个时候我们说水占据了矿泉水瓶中的空间。水都倒了，为什么还是吹不大？那么没有水的瓶子当中是不是也有东西占据了瓶中的空间呢？是什么？是看不见的空气吗？（板书：空气）

（出示有洞的瓶子，请一个学生上来吹）这个瓶子为什么能吹大？不都是空瓶吗？

学生思考并回答。

请学生上来观察瓶子，发现有洞。

教师引导：为什么有洞的瓶子能吹大？

生：空气出来了。

师：但是空气我们看不见，你怎么知道是空气跑出来的？我们可以用什么方法看到空气从瓶中被挤出去的呢？

生：可以在小孔上方贴一张纸条或者沾一些粉笔灰来看看有什么变化。（引导时学生提出方式可以让学生尽量尝试）

演示实验：纸条或者粉笔灰飞起来。

教师讲述：这样看来，空瓶中的气球吹不大的确是因为空气占据空间呀。（板书：空气占据空间）

四、结语

课堂实验与教学逻辑是相辅相成的。课堂实验是学生获取直接经验的重要途径，它可以帮助学生直观地感受知识，激发他们的学习兴趣。而教学逻辑则是帮助学生系统地学习知识，培养他们的思维能力和创新能力。只有将课堂实验与教学逻辑有机结合，才能真正实现教育的目标，促进学生的全面发展。本课通过精心设计实验顺序寻找内在逻辑联系，并且对个别活动做出适当改动，以推动学生思维发展。同时，利用材料的发放控制实验的节奏，让学生能够自然地在活动中建构概念，提高教学有效性。