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1、空气占据空间实验教学设计空气占据空间教学设计【教材内容】大象版义务教育课程标准实验教科书科学2019年7月第一版，二年级上册第四单元流动的空气第一课空气占据空间。【课程标准】本课知识属于物质科学领域，课程标准中涉及的相关内容有：1.空气是一种常见而重要的混合物质。2.空气具有质量并占有一定的空间，形状随容器而变，没有固定的体积。3.知道空气具有质量并占有一定的空间，空气总会充满各处。【教材分析】流动的空气是一个综合探究单元，由空气占据空间会上升的热空气空气的流动大自然里的风我们来制造风五组相互联系、融会贯通的主题探究活动组成。单元科学探究目标是：“在教师引导下，能基于已有经验和所学知识，从现象
2、和事件发生的条件、过程、原因等方面提出假设。”空气占据空间是本单元第一个学习内容，是教材在一年级空气单元设置了解空气基本性质的基础上，进一步进阶认识空气是占据空间的。这部分内容既是对已有空气知识的扩展和延伸，又是对空气性质的新的认识，还是对本单元后续学习空气的用途、空气的流动等教学内容的学习基础，同时为三年级下册第五单元不一样的物体中的气体一节的学习提供知识铺垫。本节课教材选用多个趣味实验，层层递进，引领学生解释实验中观察到的事实，在解释的过程中，使学生明确空气和固体、液体一样占据一定的空间，并充满各处，同时使学生的预测与假设等思维能力得到发展。此外，本节课的实验还关注学生对假设的验证，提高了
3、学生解决问题的能力。【学情分析】在知识层面，学生已经认识了空气存在于我们周围，能用多种方法找到空气，知道空气的基本性质，但是他们对抽象的看不见摸不着的空气也占据空间的特点理解有困难，这些都是本节课“空气占据空间”概念的学习基础；在习惯层面，学生已经具有两年多的科学学习经历，观察、实验能力和表达交流能力也已经具备一定的基础，但是自主设计实验的能力还有限；在心理层面，三年级学生处于认知发展的具体运算阶段，以具体形象思维为主，抽象的推力能力还有待提高。鉴于以上分析，为让学生观察到空气这种看不见的物质的性质，教师要从学生的原有基础出发，提供有结构的材料，挑起学生的认知矛盾，引导学生通过对有结构材料的观
4、察、实验，对实验现象进行分析、讨论，从而促进对“空气占据空间”概念的理解。【学习目标】1.通过控制小球在水中的不同位置激发探究兴趣，能对空气是否占据空间提出猜想，主动设计实验，验证猜测。2.通过让水中的小球上升和下降等进阶的实验操作，观察现象并进行逻辑推理，锻炼推力概括能力，树立证据意识。3.通过多次实验，得出空气占据空间并且充满各处的科学概念，并能利用科学概念解决生活中简单的实际问题。【实验教学重难点】教学重点：知道空气占据空间。教学难点：设计实验，并能用实验的方法证实空气占据空间。【实验创新】 教材实验分析：本课是一节比较经典的实验教学课，教材通过“吹气球比赛”和“不会湿的纸团”的实验（见
5、下图），引领学生假设猜测，并进行逻辑推理，从而得出空气占据空间的结论。 吹气球比赛 不会湿的纸团实际教学中发现，吹气球比赛，学生直接认为“不公平”，原因是瓶子里面的气球被瓶子挡住了，不可能吹大；学生思路也有道理，但是与本节课关联度不大。“不会湿的纸团”，学生实验中发现塞在杯底的纸巾容易掉落；玻璃杯外壁、杯口、手会被浸湿，取出纸巾检查时容易浸湿一点纸巾，干扰学生观察，影响正确判断；同时，水、玻璃杯、空气都是透明的，无法观察到空气占据空间的动态过程。因此，这两个关联度不大的实验有可能会引起部分学生思维不畅，导致难以理解空气占据空间的科学概念。 实验创新改进： 在实验创新方面，本课主要体现在两个方面
6、：（一）实验材料的结构性本节课主要实验环节的实验器材为三个标有序号的高度一致的去底饮料瓶（1号瓶盖密封，2号瓶盖有孔且覆盖有小塑料片，3号瓶盖有孔且系有一个轻薄塑料袋）、一个装有水的量杯、一个乒乓球，实验器材具有一定的结构性，简单易得，便于实验操作。（见下图）1.量杯代替水槽，刻度可以辅助观察水位的变化；粉红色的水与量杯、塑料瓶和乒乓球对比明显，更易于观察。2.2号和3号瓶子上的小塑料片和塑料袋可以将无形、无色的空气变成“看得见、感受得到”的空气，更加便于学生理解空气占据空间这一科学概念。（二）实验操作的进阶性本节课紧紧围绕“听话的小球”实验展开探究活动，通过“小球在水底”“让小球上升”“让小
7、球上升和下降”等进阶性的实验活动，力争在一堂课中将这一实验探究活动做实做透，让学生在进阶实验活动中，感悟空气占据空间这一科学概念，并运用这一概念解决“让小球听话”的实际问题，强化学生的认识，让学生在实验活动中有更多收获，也培养学生的科学探究的意识和能力。【教学准备】1.材料准备：去底塑料瓶 塑料袋 量杯 水 乒乓球 杯子 绳子 橡皮 实验记录单2.活动场地：教室【教学过程】一、创设情境，激发兴趣在科学学习中，有很多有趣的实验，这节课，就让我们走进真假实验室，观看一个神奇的小实验：软吸管穿透生土豆。学生观看实验视频。为什么软软的吸管能够穿透硬硬的生土豆呢？这节课，我们就共同探秘科学，寻找其中的奥
8、秘。二、活动操作，猜想假设1.介绍“空间”、“占据”基本概念教师向学生出示水杯，在杯子中注满水：看，现在杯子里面装满了什么？（水）我们可以说，水占据了杯子的空间。水能占据空间，这里有一块儿橡皮，能占据空间吗？如果橡皮能够占据空间，把橡皮放入装满水的杯子中，会发生什么现象？（水会被挤出来）假如水被挤出来，说明橡皮占据空间，如果水没有被挤出来，说明橡皮不占据空间。教师演示，得出结论：橡皮占据空间。2.导入并板书课题教师把杯子里面的水全部倒掉，擦干净，现在杯子里面什么都没有了吧？（有空气）那么空气能不能和橡皮、水一样，占据空间呢？学生猜测。三、实验探究，理解概念下面，我们通过“听话的小球”进行实验探
9、究。（一）介绍实验器材本节课的实验器材有：三个标有序号的高度一致的去底饮料瓶，1号瓶盖密封，2号瓶盖有孔且覆盖有小塑料片，3号瓶盖有孔且系有一个轻薄塑料袋、一个装有水的量杯、一个塑料小球。我们就用这些实验器材，探究空气是否占据空间，同时想办法让小球变成“听话的小球”。（一）实验一：乒乓球会在哪里？1.教师介绍实验方法，学生猜测乒乓球位置。把乒乓球放入量杯中，教师手拿1号塑料瓶：现在将1号饮料瓶盖住乒乓球，竖直压入水中。预测：乒乓球会停留在哪个位置？2.这只是我们的猜测，想知道乒乓球到底会在哪里，就要做实验。教师演示实验，学生观察，填写实验报告单。 3.学生进行演示实验。 请两位同学实验演示，其
10、他同学认真观察，再次熟悉实验方法，观察实验现象。4.集体交流通过实验，我们发现，乒乓球会在瓶子的什么位置？（我们发现乒乓球在水底。这是因为瓶子里面有空气，水进不去，乒乓球就只能在水底了。）5.教师小结用瓶盖密封的1号瓶子盖住小球，小球会在水底，这种现象说明了空气占据瓶子的空间，也就是空气可以占据空间。（二）实验二：如何让乒乓球先在水底，再上升？1.教师提出问题，引发学生思考通过刚才的实验，我们知道因为空气占据了饮料瓶的空间，水进入不到饮料瓶中，所以乒乓球在水底。如果是因为空气占据空间导致乒乓球在水底的话，同学们能不能想一个办法，让乒乓球先在水底，再上升呢？那要是想让乒乓球上升，就必须让水进入瓶
11、中，水要进入瓶中，谁必须要出去？（空气）那同学们能不能想一个办法，设计一个实验，让空气流出，让小球从水底慢慢地上升和停下呢？ 2.依托实验器材，小组商议方案（1）小组商议请同学们用实验材料设计一个实验：让小球听话地先停在水底，再做出上升、停止的动作。同时，让大家在这个过程中看出是什么原因。（2）集体交流我们准备使用2号瓶子（或3号瓶子）。先盖住小口把乒乓球压到水底，再松开小孔，让空气出来，让水进入瓶子里面。 3.小组进行实验操作温馨提示：（1）要让小球先停在水底，再做出上升、停止的动作。（2）在组长的安排下，小组成员每人实验一次。（3）实验中要细心观察，实验后及时整理，注意桌面整洁。（4）实验
12、后将观察到的现象记录在实验记录单上。（5）小组成员要小声交流，以免影响他人。 4.小组汇报展示在2号饮料瓶瓶盖有空处用便签纸盖住，把乒乓球放在水中，浮在水面上，盖住瓶盖上的孔竖直压入水中，乒乓球会在水底，松开小孔，小球会上升，盖住小孔，小球就会停下来，再松手，再上升，再盖住，再停下。因为松开小孔，是让空气从瓶中流出，空气流动会形成风，因此会吹动便签纸。（手的触觉也是可以的） 5.教师小结通过刚才的实验，我们再次知道空气占据瓶子的空间，我们还利用空气占据瓶子空间的这一概念想办法让小球听我们话，不断的上升和停下。（三）实验三：如何让乒乓球先在水底，再上升，再下降？1.教师追问，引发学生深入思考现在
13、，同学们能不能让小球更加听话，让小球先在水底，再上升，再下降，听我们的指令上升和下降呢?（让空气出来、进去、再出来，再进去）那该怎么办呢？2.依托实验器材，小组再议方案（1）小组商议还是这些实验器材，请同学们用实验材料设计一个实验：让小球听话地先停在水底，再做出上升、停止、下降、上升等动作。（2）集体交流 3.小组进行实验操作温馨提示：（1）要让小球先停在水底，再做出上升、停止、下降、上升等动作。（2）组长进行实验，组员提出让乒乓球上升和下沉的指令。（3）实验中要细心观察，实验后及时整理，注意桌面整洁。（4）实验后将观察到的现象记录在实验记录单上。（5）小组成员要小声交流，以免影响他人。 4.
14、小组汇报展示把乒乓球放在水中，浮在水面上，隔着塑料袋堵住瓶盖小孔，将3号瓶竖直压入水中，小球会在水底，塑料袋慢慢变鼓，小球上升；把塑料袋中的空气挤入瓶中，小球会慢慢下降。5.教师小结通过刚才“听话的小球”实验，我们知道空气真的能够占据空间。（板书：空气占据空间）四、巩固运用，拓展延伸1.解释吸管穿透土豆的原因。学生回答。2.生活中被空气占据空间的例子。在我们的身边，还有哪些空间也被空气占据着？是的，空气占据着一定的空间，并且充满各处。五、回顾整理，全课小结这节课同学们能够大胆猜想、勇于探究，不但发现了空气占据空间，还能学以致用，解决实际问题。生活中相关的现象还有很多，相信，只要大家注意观察和思考，一定会有更多的收获和体会！
