《空气》单元教材分析和教学建议

童海云

单元概述

三年级上册《空气》单元是以空气为研究对象的主题单元，学习内容主要涉及两个方面——空气的物质属性和资源属性。

本单元教学内容的设计有三个方面的意图。一是体现课程标准的基本理念——指向主要概念的教学。本单元的学习有助于学生理解“空气是一种常见而重要的混合物质”和“地球是人类生存的家园”这两个主要概念。二是体现教科版教材的基本特色——在教学中促进科学概念和科学探究能力的协调发展。本单元通过一系列有联系的观察实验，逐渐发展学生对空气的认识，建构相关的具体概念。三是强化学生的主体地位。本单元内容的组织与教学统筹考虑知识、社会、学生三者的需求，强化学生的主体地位，在低年段学生对空气特征有浅显认知的基础上，设计了许多和学生生活相联系的活动，将科学本质、科学思想、科学知识、科学方法等学习内容渗透在学生喜闻乐见的科学主题内容中。

本单元的教学内容主要体现了以下课程标准中的学习内容：

1.1 能够使用简单的仪器测量物体长度、质量、体积、温度等常见特征，并使用恰当的计量单位进行记录。

1.3 知道固体有确定的形状、体积和质量;液体有确定的体积和质量，液体的表面在静止时一般会保持水平;气体有确定的质量，但没有确定的形状和体积。

3.1 知道空气具有质量并占有一定的空间，空气总会充满各处。

3.2 知道空气中的氧气和二氧化碳对生命具有重要意义。

3.3 通过观察，描述热空气上升的现象。

知道空气的流动是风形成的原因。

列举生活中常见的形成风的一些方法。

本单元确定了如下教学目标：

科学概念目标

空气具有一定的质量并能占有一定的空间，没有固定的形状和体积。空气总会充满各处。

空气中的氧气和二氧化碳对生命具有重要意义。

空气受热后会上升。

空气的流动是风形成的原因。

科学探究目标

运用多种感官或者简单的工具观察对象的特征及现象。

在教师引导下，能基于所学知识制订简单的探究计划。

在教师引导下，能运用感官和选择恰当的工具、仪器，观察并描述实验中所反映出来的空气特征及现象。

以语言、绘画、文字等形式进行描述和交流信息，并对观察结果进行分析。

尝试以气泡图、矩阵图等图表的形式整理信息。

在教师的引导下，能回顾和反思探究的过程和方法，做出自我评价与调整。

科学态度目标

能在好奇心的驱使下，对常见物体的特征，以及生活中的科学现象、自然现象表现出探究兴趣。

认同以图表形式组织和交流信息的重要性。

能如实讲述事实，不盲从，当发现事实与自己原有的想法不同时，能尊重事实，养成用事实说话的证据意识。

乐于小组合作探究，能主动参与合作学习活动，愿意倾听他人的意见，积极分享自己的观点。

具有分析、反思、尝试运用多种探究方法的创新意识。

科学、技术、社会与环境目标

认识到空气是重要的资源，需要珍惜和保护，愿意采取行动保护环境。

了解并意识到人类利用空气的性质改善生活，科学技术在生活中发挥着重要作用。

单元教学内容分析

本单元共8课，这8课内容的内在逻辑关系是：整体感知空气（第1课，感受空气）—具体研究空气的基本属性（第2～7课）—调查、分析和总结空气的特征和作用（第8课）。其中研究空气的基本属性主要是空气能占据空间、有质量、会流动，这些内容能帮助学生理解“空气和水、石头等一样，是一种常见的物质”。最后一课，引导学生通过调查分析认识到空气中的氧气和二氧化碳对地球生命具有重要意义，空气是一种重要的自然资源，从而培养学生保护环境、热爱大自然的环保意识和社会责任感。

第1课《感受空气》。本课作为单元的起始课，主要有两个方面的内容。一是了解学生对于空气认识的前概念，重点是从空气特征和作用的两个角度进行了解。二是感知空气的一般特征，通过一组有结构的活动，让学生对“空气是一种物质”有初步而具体的感知。在活动中，教师要引导学生将空气与一种典型固体（石头）和一种典型液体（水）进行对比，找出异同。本单元后续课时的研究内容都是基于本节课的认知基础展开的。

第2课《空气能占据空间吗》。本课在学生认识了空气确实存在的基础上，让他们通过三个连贯的实验，认识到空气和其他物质一样，能够占据空间。本课第一个实验是水中倒扣的杯子里的纸巾不湿，初步说明空气占据了杯内的空间，“保护”了纸巾;第二个实验是在杯底打孔，学生可以观察到空气溢出，水占据了原先空气的空间，因此能将杯子中的纸巾浸湿;第三个实验是用打气筒往杯子里打气，空气排开水后重新占据了空间。这三个实验环环相扣，证明了空气像水、石头等物质一样，能占据空间。

第3课《压缩空气》。学生通过前一课的学习，认识到空气能占据空间，但空气占据空间与其他物质（比如水）有何不同呢？本课通过推拉注射器的对比实验，证明空气容易被压缩和扩张，并让学生尝试从物质微粒的角度进行形象化的表征和解释。

第4课《空气有质量吗》。本课研究空气作为物质的基本属性——有质量。学生通过简易天平进行测量，最后证明空气是有质量的。简易天平是一个重要的测量工具，教师需要提前制作和调试好，保证天平能灵敏地反映皮球中增加的空气质量。學生的测量结果与他们的预测之间可能存在反差，会让学生从质量的维度上重新认识空气的物质属性。

第5课《一袋空气的质量是多少》。本课的目的在于让学生尝试解决一个复杂的问题。学生需要运用测量和简单的数学计算技术，估计出一袋空气（100筒空气）的质量。学生把这袋空气和与其他质量相当的常见物体进行比较，从而深化对空气的认知——与同质量物质比较，空气占据空间（体积）较大。这为学生以后学习“密度”概念提供感性经验。

第6课《我们来做“热气球”》。本课通过一个有趣的“热气球”模拟实验，让学生通过实验现象感受到冷热空气不同的物理性质。

第7课《风的形成》。在认识了冷热空气不同的物理性质后，学生对风的形成会更容易理解。本课通过一套简单的风模拟实验装置，让学生观察到风的流动，并初步分析空气流动成风的原因。

第8課《空气和我们的生活》。本课作为单元的收尾课，通过调查活动，让学生意识到空气对人类和动植物生存的重要意义。同时，本课还引导学生对本单元的学习活动进行总结和概括，并把所学的知识用多种形式表达和展示。教师可以借此总结活动来评估学生的认知发展水平。

单元教学建议

1.整体理解单元的结构和概念发展线索

在教学过程中，整体理解单元教学是十分重要的。本单元结构和概念发展线索如图1，由此图我们可以看到本单元教学内容与课程标准具体学段内容的对应关系，可以看到教材内容的基本结构为“总—分—总”，还可以看到具体内容间的相互关系，比如空气占据空间和压缩空气、热气球和风等紧密相连。

教师整体理解单元教学，在教学实施过程中密切关注学生概念的发展，有助于发展学生的科学思维，同时也能逐步帮助他们真正理解和建构科学大概念。

2.做好实验的可视化设计和实施

空气的透明、无色、无味决定了它不易被感知，所以教师需要借助一些标记物来帮助学生观察。

比如，在空气占据空间的实验过程中，杯中的纸团、水面上的漂浮物（如塑料泡沫等）都是标记物，用来标记水位的变化，有助于学生借助水位的变化，观察杯子中空气占据空间的变化。风的模拟实验中，用烟雾或纸条作为标记物，可以帮助学生观察空气的流动。

虽然教材中有这样的设计，但是教师还可以在实际教学中增加一些标记物，做好实验的可视化设计。比如，《空气有质量吗》一课中，简易天平的平衡状态是不易观察的，教师可以增加可视化的装置（比如指针等）来帮助学生观察。

3.鼓励学生做好实验过程的记录和解释

本单元的实验记录有一个特点是强调过程性记录。过程性记录与实验结果的记录有所区别，过程性记录会把实验现象和产生该现象的实验条件进行综合记录，这对学生有一定的挑战。为了降低记录难度，教师在设计活动手册中的记录表时，常常采用画简图的方式让学生做记录。教师应特别强调学生在实验过程中要随时记录，也可以将实验分环节进行，每完成一个环节就进行记录，记录完成后才能继续做下一步实验。

与过程性记录相配套的是过程性解释。课程标准关于探究目标的中段要求中强调，在教师的引导下，学生能依据证据运用分析、比较、推理、概括等方法分析实验现象，得出结论。在学生做过程性解释时，教师要加以指导，特别要引导学生对实验过程中相关现象进行前后比较，在比较中分析。由于三年级学生的解释能力有限，通常我们只要求学生做描述性解释，而不做因果分析的解释。比如，在空气占据空间的实验中，学生观察到倒扣在水里的杯子中的纸团未湿，学生要做的解释是“纸团未湿说明了什么”，而不是解释“纸团为什么未湿”。前者的解释只需要学生说明杯中有空气占据空间，后者的解释不仅要说明杯子中有空气，还要说明水没有上升到纸团的原因，这对学生来说难度太大了。