基于探究學(xué)習(xí)的小學(xué)科學(xué)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)
——以空氣占據(jù)空間為例

阜陽幼兒師范高等專科學(xué)校(236015) 付紅波

1 創(chuàng)新設(shè)計(jì)背景

小學(xué)科學(xué)中的物質(zhì)科學(xué)領(lǐng)域內(nèi)容的學(xué)習(xí)，有助于增強(qiáng)學(xué)生探究物質(zhì)世界奧秘的好奇心，形成“世界是物質(zhì)的，物質(zhì)是運(yùn)動(dòng)的”的觀點(diǎn)。根據(jù)課標(biāo)要求，空氣和水是最重要和常見的物質(zhì)，三四年級(jí)的學(xué)生應(yīng)知道空氣占據(jù)一定空間。空氣,看不見也摸不著,對(duì)于小學(xué)生而言是一個(gè)非常抽象的概念。

人教版和蘇教版小學(xué)科學(xué)課本都設(shè)計(jì)了實(shí)驗(yàn)探究方案：把紙團(tuán)塞在杯子底部，然后把杯子豎直倒扣在水槽中，通過觀察紙團(tuán)是否浸濕，來判斷空氣占據(jù)空間。小學(xué)生操作過程中，往往容易因錯(cuò)誤操作而使紙團(tuán)浸濕導(dǎo)致實(shí)驗(yàn)失敗。

2 創(chuàng)新設(shè)計(jì)方案

通過容器、水等介質(zhì),可以將部分空氣封閉在一定的范圍內(nèi),從而顯示出空氣是占據(jù)空間的。實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)過程中，充分體現(xiàn)小實(shí)驗(yàn)、大科學(xué)理念，注重實(shí)驗(yàn)的簡(jiǎn)單方便，易操作。課后，學(xué)生可以安全自主地進(jìn)行探究實(shí)驗(yàn)，鍛煉動(dòng)手能力。

方案1：漏斗不漏水

實(shí)驗(yàn)器材：2個(gè)礦泉水瓶、1根吸管、熱熔膠等。

實(shí)驗(yàn)步驟:

(1)如圖1所示,取1個(gè)礦泉水瓶，將其瓶蓋開洞。再用1個(gè)礦泉水瓶和1根吸管做1個(gè)漏斗，插入第一個(gè)水瓶中，接口處用熱熔膠密封。

圖1 方案1實(shí)驗(yàn)裝置

(2)在水中滴入幾滴紅墨水，然后向漏斗內(nèi)倒入適量的紅色水。若漏管較細(xì),水幾乎不會(huì)流入瓶中；若漏管較粗,開始會(huì)有部分水流入，持續(xù)向漏斗內(nèi)加入水,慢慢水不再流入。由此可見，瓶?jī)?nèi)的空氣占據(jù)空間。

方案2：直管中的空氣柱

實(shí)驗(yàn)器材：玻璃管(或透明塑料吸管)1根(粗細(xì)適當(dāng))、水杯1只等。

實(shí)驗(yàn)步驟：

(1)如圖2所示將玻璃管(或透明塑料吸管)豎直拿在手中,用手指(或塞子)堵住下端管口,向管中迅速倒水，會(huì)在吸管中出現(xiàn)幾段水柱，說明空氣占據(jù)空間。向管中倒水時(shí)一定要迅速，玻璃管(或透明塑料吸管)的粗細(xì)要適當(dāng)。

圖2 方案2實(shí)驗(yàn)裝置

(2)水中滴入幾滴紅墨水，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)翻轉(zhuǎn)，在玻璃管(或透明塑料吸管)底部會(huì)有空氣柱封閉，水柱不能下來，說明空氣占據(jù)空間。

方案3：U型管中的空氣柱

實(shí)驗(yàn)器材：U型玻璃管1只(粗一些較好,一端開口或兩端開口都可以),內(nèi)裝適量的染色水。

實(shí)驗(yàn)步驟：

(1)如圖3所示，將U型管中倒?jié)M染色水，用一只手封閉一個(gè)管口，慢慢傾斜倒立，管口向下，然后管口向上，U型管封閉管口的半邊充滿水。

圖3 方案3實(shí)驗(yàn)裝置

(2)將U型管拿在手中,適當(dāng)傾斜后用手指堵住一端管口,然后逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)傾斜，觀察管中的封閉段空氣柱，水柱不能進(jìn)來，說明空氣柱占據(jù)空間。

3 小結(jié)

以上實(shí)驗(yàn)方案，所需實(shí)驗(yàn)器材常見，操作簡(jiǎn)單安全，效果明顯。既可以作為教師課堂演示實(shí)驗(yàn)，也可以作為課后小實(shí)驗(yàn)，由學(xué)生課后自己動(dòng)手探究，激發(fā)學(xué)生對(duì)科學(xué)的興趣，使學(xué)生經(jīng)歷探究過程，體驗(yàn)實(shí)驗(yàn)成功的喜悅，發(fā)掘?qū)W生的創(chuàng)新能力。