科学课《空气占据空间吗》实验教学的创新与改进

晁彩文

科学思维的形成和动手实践能力的培养是小学科学学科核心素养落实的重要途径。对于小学生而言，如果教材中实验操作难度较大，相对就会增加理解难度，限制学生思维的形成，动手能力也会大打折扣。教科版三年级上册《水和空气》单元第六课《空气占据空间吗》，利用取材简便、实验过程动态有趣的两个创新实验证明空气占据空间，学生在边学边玩中了解了空气占据空间的抽象概念，由于有趣且利于理解，学生就有主动探索欲望，可为学生的终身学习和发展打下坚实基础。

小学科学教材中有很多实验设置较为抽象，以形象思维为主的小学生很难从实验现象看到实验本质，这不仅增加了学生的理解难度，还会使学生失去学习科学的兴趣。为解决这两大问题，笔者经常会对教材中一些实验进行创新与改进。“空气占据空间吗”实验就是一例，下面是对本实验的一些解析。

教材中实验的不足及分析

实验一：用两根吸管和一块橡皮泥，在不倾斜瓶子的情况下，利用空气把水挤出瓶外。

在教学中发现实验本身存在的一些不足，容易导致学生在操作过程中出现失误：首先，材料的选择不严谨，用橡皮泥作为密封瓶口的材料，易出现吸管、瓶子和橡皮泥的接口处密封不紧密的情况;在放置吸管时，有的同学为了方便快捷，会选择从橡皮泥的上方直接穿过，极易出现吸管的一头被橡皮泥堵塞的情况，密封不好或是堵塞，都会导致实验失败。其次，利用向一个吸管吹气，另一吸管有水流出的实验现象得出空气占据空间的结论，对三年级学生来说有一定的理解难度。

实验二：把一团纸放在一个透明杯子的杯底，再将杯子竖直倒扣入水中。通过预测纸巾会不会被水浸湿来判断空气是否占据空间。

此实验的不足有：首先，学生在操作过程中杯底的纸巾容易掉落，操作不当纸巾会被浸湿;其次，通过纸巾不被浸湿的实验现象得出空气占据空间的结论，三年级学生无法通过自己的思考，推理出“纸巾不湿是因为空气占据了下方的空间”的结论，无法从实验现象感知实验本质。

实验的改进与创新

為了让学生更加容易理解空气占据空间，笔者对教材中实验一、二都进行了创新与改进。改进实验一器材：锥形瓶、带孔的橡皮塞、漏斗、染色水（便于观察），装置如图3所示。

实验步骤：1.将漏斗穿过橡皮塞的小孔，紧紧密封;2.向漏斗内倒水，检查漏斗是否正常漏水;3.将插有漏斗的橡皮塞密封在锥形瓶口，再次向漏斗内倒水。

实验现象：染色水液通过漏斗向烧杯中倒水，水会一滴不剩地漏入烧杯中，说明漏斗能够正常漏水，但将漏斗用橡皮塞密封在锥形瓶口时，再次向漏斗中倒入染色水，发现水却无法漏入锥形瓶中。

实验优点：看到水无法漏入锥形瓶中这一现象，学生的好奇心马上会被调动起来。他们会主动进行思考：是什么原因导致漏斗无法漏水？肯定有什么东西占据了瓶子的空间，从而使水无法漏入瓶中，学生稍加思考马上得出是因为瓶子中的空气占据了瓶子的空间，所以水无法漏入瓶中，由现象马上就可得到实验结论，有利于学生逻辑思维的形成。

改进实验二器材：剪去上端的大饮料瓶（1个）、剪去底部的小饮料瓶（1个）、带气孔的橡皮塞、气球、高锰酸钾溶液、黄色乒乓球，装置如图4所示。

实验步骤：1.尽量排空气球内气体，并压住橡皮塞上的气孔，用小饮料瓶罩着乒乓球，竖直压入水中，观察乒乓球停留的位置;2.放开气孔，观察乒乓球位置变化及气球的变化;3.反复按压气球，观察乒乓球位置变化;4.取掉橡皮塞上方气球，观察乒乓球位置的变化。

实验现象：完成实验第1步，发现乒乓球被压入瓶底;完成第2步时，发现气球鼓起，乒乓球位置有部分的上移;在第3步中，随着不断按压气球，乒乓球的位置上下呈动态变化;当第4步中取掉气球时，乒乓球上浮到水面。

实验优点：1.由于乒乓球在自然状态下会浮在水面上，所以本实验中黄色乒乓球的位置可代表水位;2.高锰酸钾溶液具有较高的透光度，并和乒乓球的黄色形成鲜明的颜色对比，易于观察到乒乓球的位置;3.由实验现象稍加思考就可以得到实验结论。如，由第1步中的现象，学生通过思考马上想到是因为空气占据了小饮料瓶的空间，所以乒乓球会被压入了瓶底;在第2步中，当有一部分气体进入气球时，让出了一部分空间，乒乓球会有部分上浮，说明有水进入小饮料瓶中;第3部中可以动态地呈现水位变化的过程，可让学生有足够的时间去思考;第4步中当所有空气被排出瓶外时，乒乓球直接上升到水面，说明有更多的空间被让出时，水占据了原来空气占据的空间。整个实验有力地证明了空气能够占据空间。4.实验操作简单，对学生非常具有吸引力。

【作者单位：西宁市南大街小学  青海】