13. 空气占据空间课堂实录及点评

教学基本信息

课题

是否属于

地方课程或校本课程

学科

相关

领域

教材

教学设计参与人员

设计者

实施者

指导者

课件制作者

其他参与者

指导思想与理论依据

姓名

郑雪梅

郑雪梅

李伟臣

郑雪梅

单位

密云县十里堡镇中心小学

密云县十里堡镇中心小学

密云县教研中心

密云县十里堡镇中心小学

联系方式

13693557274 13693557274 13671179587 13693557274

科学

物质领域

书名：北京市义务教育课程改革实验教材

出版社：首都师范大学出版社

出版日期：2010年6月

学段：中年级

《空气占据空间》

否

年级

三年级

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1.《小学科学课程标准》（修订稿）

《课标》（修订稿）的教学建议中提到：教学要围绕主要科学概念组织教学。教师在制定教学计划和分析教材时，需要根据内容标准的要求，围绕《标准》中确定的主要科学概念以及科学概念之间的联系，考虑学生对科学概念掌握的发展途径来进行教学设计，安排教学环节和过程。同时，教学建议中还提到：设置教学情境，从学生前概念出发，引导学生聚焦到合适的探究问题。

本节课围绕着“空气的物质性（本节课表现为占据空间）”这一核心概念展开教学。教学之前，我对学生进行了前测，发现大部分学生不知道“倒扣在水中的杯子里有空气”。针对这一情况，我便以“纸不湿实验”作为课堂的起点，引导学生进行探究。在探究与解释的过程中，引导学生关注新知识与旧知识之间的联系。

2.学习进程理论（Learning Progressions）

学习进程是最近几年西方科学教育界广泛研究的热点。它研究学生在不同的阶段，对学科中核心概念的理解逐渐加深的过程。学习进程关注的不仅仅是一节课的教学，而是考虑形成概念的整个过程。

2012年1月，我参与了儿童科学概念学习进程之“分子-原子理论”的研究，并针对具体概念“物体占据空间且有重量”进行了深入研究，《空气占据空间》一课就是研究中的一个教学内容。这节课关注学生学习的起点，通过“纸不湿、纸湿了”的实验、“把空气装进瓶子”的活动、联系旧知识进行推理等，最终完成了“空气占据空间”及“固体液体气体都能占据空间”等概念的建构。

教学背景分析

教学内容：

《空气占据空间》一课是首师大版科学第一册第五单元“人与空气”中的内容，这一单元共有四课内容：《空气》、《空气占据空间》、《空气的用途》、《空气和生命》。其中《空气占据空间》一课是每年教学中最头疼的一课，其原因有：1.此课前，教材中与其联系密切的教学内容仅安排了《空气》一课（见下表），前面积累的相关概念少，导致此课上着费劲；2.在这一课中，动手实验内容较多，而此课前，教材只安排了几个实验（见下表），导致此课的实验耗费时间较多；3.此课内容较抽象，学生往往对空气的认识停留在“找空气”的层面上。

此课前与本课相关的教学内容

《水》

《流动的水》

《用水量的调查》

《空气》

此课前所涉及的实验教学

《水》-辨认水

《流动的水》-小水轮转动快慢

《水与生命》-绿豆苗生长的实验

《空气》-找空气

基于以上认识，依据学习进程课题组对“物体占据空间且有重量”研究的阶段性成果，我们课

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题组首先对这一单元进行了改造。在原来的基础上将教学内容改为《固体和液体》、《空气》、《空气占据空间》、《空气有重量》等内容，《固体和液体》一课主要体现“固体和液体的物质性”；《空气》、《空气占据空间》、《空气有重量》三课主要体现“空气的物质性（本课体现为占据空间）”。希望通过这一系列的教学活动，建立“固体、液体、气体都能占据空间且有重量”这一概念。这四课的教学目标见下图。

学生情况：

三年级学生刚刚接触科学学科，他们喜欢做实验，喜欢参与活动，对科学充满了好奇。但是三年级的大部分学生的科学认知水平还比较弱，他们还不具备独立设计实验的能力。而《空气占据空间》一课的教学又比较抽象，学生不容易理解。在学生已经认识了空气的性质，空气无处不在的基础上，怎样把学生的思维提升到“空气占据空间”这一概念上来呢？

经过以往对这节课的几次尝试，我发现了一些问题：1. 学生对此课内容非常感兴趣，课堂上经常出现活动有余、分析不足的现象；2.学生学习此课的概念基础不足，学生在建立概念时还应该理解“空气”、“占据”、“空间”等科学名词，以及对“占据空间”现象的描述，而在此课前，学生对这些词语和现象的认识是不足的；3.学生学习此课的能力基础不足，三年级学生各方面的科学能力都处于起步阶段，对本课中所需的实验能力、描述能力等，学生的基础还是不足的。

在对此单元进行改造之后，学生在课前已经认识了“固体、液体都能占据空间且有重量”、“空气的性质”、“空气无处不在”等概念。前两课的学习为《空气占据空间》一课打好了坚实的概念基础以及能力基础。

教学方式与教学手段：

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1. 巧搭脚手架，初步建立概念

学生对倒扣在水中的杯子里是否有空气不能确定，如何推进学生对概念的认识呢？我的做法是为学生概念的学习搭建脚手架。

脚手架一：对比

“纸不湿”的实验后，学生不能解释“为什么杯子中的纸没湿”，此时学生的思维停滞不前了，怎样才能推动学生的思维再向前迈进呢？因为上一环节中学生可获取的证据较少，不足以让学生去解释事实，所以我认为，只有让学生去获取更多的事实，才能推动概念学习的进展。

于是我为学生概念的形成搭建了第一个脚手架：纸湿了的活动。不把杯子拿出水面，如何能让杯子中的纸湿了？学生通过活动发现：把杯子倾斜或者把杯子上面的塞儿拔掉，会看到很多气泡跑出来，水从杯子下面进入杯子，纸就会湿了。

此时，学生获取了新的证据，我再引导学生对前后两个实验的现象进行对比描述，尝试解释“纸不湿”、“纸湿了”的原因，最后确定倒扣在水中的杯子里有空气存在。

脚手架二：类比

学生已经确认杯子中空气的存在，如何用科学语言描述这样的现象呢？我先让学生用语言描述一下“空气是怎样占着杯子的地方？”，预期学生能把“空气占着杯子的地方”与前面学习的“水占着杯子的地方”、“黄豆占着杯子的地方”联系起来。当学生不能与之建立联系的情况下，教师出示《固体与液体》一课的图片，帮助学生把空气与黄豆（固体）、水（液体）占据杯子空间的现象进行类比，初步建立“空气占据杯子的空间”的概念。

2.把旧知识迁移到新知识，对事实进行合理解释。

学习的迁移是指一种学习对另一种学习的影响。在日常生活中我们可以观察到，学会了骑自行车，有助于学习驾驶摩托车；儿童在作文练习时养成爱整洁的书写习惯，有助于他们在完成其他作业时形成爱整洁的习惯。这些都是学习的迁移现象。可见，动作技能、知识情感和态度都可以迁移。

本节课在学生观察了大量事实的基础上，让学生用自己的知识去解释这些事实，只有学生的思维真的从表现的事实，升华到事实的本质特征，才能发现这些事实中所隐藏的不同与相同，最后直达本课的核心概念。这个过程看似简单，对于学生来说可是很难跨越的一步，为了缩小事实与本质之间的距离，我把前面学生学习到的旧知识迁移到今天要认识的新知识中。如在建立“空气占据杯子的空间”及“两个不同的物质不能同时占据同一个空间”时，我始终引导学生联系“空气的性质：无色、无味、会流动……”以及“固体、液体能占据空间且有重量”等概念，来解释实验中的现象。

教学目标(内容框架) 科学概念：

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1.在已经知道固体液体能占据空间的基础上，学生通过亲历不同层次的几个实验活动，建立“空气占据空间”这一科学概念；

2.学生通过对固体、液体、气体性质的分析，概括三种形态物体的共同特征：都能占据空间。

科学技能：

学生能够联系空气的性质，收集并解释各种不同的科学事实，提高学生归纳概括的能力。

科学态度：

通过亲历探究活动，培养学生认真观察、尊重事实的科学态度。激发学生对空气占据空间现象研究的热情。

教学重点：学生通过亲历不同层次的几个实验活动，建立“空气占据空间”这一科学概念。

教学难点：建立“空气占据空间”这一科学概念。

教学准备：

分组材料：一个水槽、两个杯子（底部带孔）、纸、擦布、1个水瓶（装满水）

演示材料：水槽、一个杯子（底部带孔）、纸、擦布、水瓶（3瓶装满水）、吸管

教学流程示意(可选项)

教学过程(表格描述)

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课前谈话：逐步出示维恩图，复习前两节课的内容

一、认识“空气占据杯子的空间”

(一)初步感知空气占据杯子的空间：纸湿不湿的实验

1．师:同学们,你们喜欢做实验吗？

这节课我给大家带来了一个实验，请大家仔细看我是怎么做的？

演示：把纸放到杯底，把杯子竖直倒扣入水中，再竖直把杯子拿出来，最后用擦布把杯口擦干。

问：你们猜，杯子里的纸会不会湿？你们想试试吗？

2．学生实验，教师指导方法。

3．汇报：纸湿没湿？

【意图：激发学生的探究兴趣，引出新的问题。】

预设１：纸没湿（全体）；

（1）生说说实验方法，师板书。

（2）尝试解释：为什么纸没湿？

【预设：有空气；有保护膜；杯口被什么东西堵住了……】

【策略：对于学生的多种想法，教师不做解释。】

（3）导语：看来我们已有的证据还不能解决这个问题，我们需要去收集更多的证据，下面我们再来做一个活动，看你能不能从这个活动中发现解决问题的方法。

（4）演示：把杯子倒扣入水底，不把杯子拿出水面，你有办法让纸湿了吗？

提醒：边尝试边观察杯子中和水中的现象。

学生分组实验，师指导方法。

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（5）生上前演示方法。

（6）教师演示两种方法（去掉纸，去掉塞，用手堵住孔），引导学生观察气泡跑出和水面上升的现象。

预设2：有的组纸没湿，有的组纸湿了；

（1）纸没湿的组说说自己的方法。

（2）纸湿了的组说说自己的方法。

（3）问：他们用了倾斜、拔塞的方法，让杯子中的纸湿了。你们想不想也试一试他们的方法？边做边观察杯子中和水中出现了哪些现象？

学生分组实验，师指导方法。

（4）生上前演示方法。

（5）教师演示两种方法（去掉纸，去掉塞，用手堵住孔），引导学生观察气泡跑出和水面上升的现象。

预设3：纸湿了（个别），方法不正确。

（1）纸没湿的组说说自己的方法。

（2）纸湿了的组上前演示自己的方法。

分析纸湿了的原因：是因为杯口的水没有擦干净影响了实验！（擦干水）

（3）问：不把杯子拿出水面，你有办法让纸湿了吗？边尝试边观察杯子中和水中的现象。

学生分组实验，师指导方法。

（5）生上前演示方法。

【预设：倾斜、拔塞。重点指导学生说出方法和看到的现象。】

（6）教师演示两种方法（去掉纸，去掉塞，用手堵住孔），引导学生观察气泡跑出和水面上升现象。

（二）通过对比，形成“空气占据杯子空间”的概念

1.讨论：为什么第一次实验纸没湿，第二次实验纸湿了？这是怎么回事呢？

学生充分发表自己的意见。

【策略：学生会说到“空气”，此时引导学生联系空气的属性及看到的现象，确认杯子中确实有空气。】

2.总结板书：有空气，水进不去，纸没湿；空气出去，水进去了，纸湿了。

3.引导：第一次实验，空气在杯子中占着地方，换一种说法，还可以怎样说呢？

【策略：联系固体、液体占据空间（图片：杯子中装入豆子、水），引导学生迁移到“空气占据空间”。问：为什么杯子中已经装满了豆子，还能再装入水？】

师：可以说成“空气占据着杯子的空间”。第二次实验，空气从杯子中出去了，我们也可以说成“空

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气让出了杯子的空间”。

二、形象展示空气占据空间，体验“占据”的过程：倒气实验

1.导语：空气能占据杯子的空间，空气也能占据瓶子的空间吗？

出示装水的瓶子，问：空气能占据这个瓶子的空间吗？

2.师：现在水占据了瓶子的空间，你有办法让水出去，让空气占据瓶子的空间吗？

预设1：把水倒掉，当时演示；

问：空气真的进入瓶子了吗？你们看到了吗？空气是怎样占据瓶子的空间呢？

【策略：联系空气的属性：看不见，摸不到，引导学生观察倒水时，水发出咕嘟咕嘟的声音，空气一点一点进入了瓶子。】

预设2：用吸管向水中吹气。

（1）出示吸管，问：如果不把水直接倒掉，你还有什么办法让空气占据瓶子的空间？

（2）若学生说到用吸管往水里吹气，可找一个学生上前尝试（用水槽接着，低着头）。

【生1：吹满瓶水，能把水吹出一部分。问：如果给你时间，让你不断地吹下去，能把瓶子里的水都吹出来，让空气占据瓶子的所有空间吗？】

【生2：吹少半瓶水，吹不出来水。问：为什么不能把水吹出来，让空气占据瓶子的空间呢？】

（3）教给学生方法，把瓶口倒着放入水中，再用吸管吹气；

【生3：吹满瓶水。问：空气是怎样占据瓶子的空间的？】

【意图：通过几个学生吹瓶子中的水，联系上一课“空气会流动”的性质，体会“占据”的过程。】

预设3：用杯子中的空气占据瓶子的空间。

（1）你能用刚才杯子中的空气来占据瓶子的空间吗？

【策略：对于这个环节所用的方法，学生不容易想到，所以教师先让学生联系前面吹瓶子中水的方法想一想，如果学生想不到，教师再采用教方法的策略。】

（2）生尝试用杯子中的空气占据瓶子的空间。

【意图：学生通过自己的尝试，发现杯子中“气出水进”和瓶子中“气进水出”的过程，体会水和空气不能同时占据同一个空间。】

（3）说一说你们是怎样让杯子里的空气占据瓶子的空间的？

【意图：通过对实验过程的描述与解释，使学生真正体会到水和空气不能同时占据同一个空间。】

三、认识“空气占据空间”

1.通过刚才的活动，我们知道了空气能占据杯子的空间，空气也能占据瓶子的空间，你还知道空气能占据哪儿的空间呢？

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【预设1：学生能联系上节课所学，思考后回答。】

【预设2：学生不能回答。引导：上节课，我们还在砖缝中找到了空气，也可以说空气占据了砖缝的空间。】

2.引导：空气能占据xx的空间，也能占据xx的空间，……空气到底能占据哪儿的空间呢？

【预设：空气能占据所有物体的空间，空气能占据所有地方（地球上）的空间……】

3.总结：地球上只要有空间的地方，空气就能去占据它的空间。空气像我们认识的豆子、桌子、水一样，也能占据空间。

四、认识固体、液体、气体的共同特征

1.利用维恩图1，联系前两节课，思考固体、液体、气体有什么共同特征？ 2.利用维恩图2，师：气体、液体、固体都能占据空间！你们是不是又产生有了新的问题呢？

维恩图1 维恩图2 板书设计：

学习效果评价设计

评价方式

1. 在教学过程中渗透教学评价。例如，在学生进行实验的过程中教师可以充分的参与到学生的设计

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过程中，并在适当的时候发表自己的观点和看法；及时发现学生实验中的亮点并给予充分的肯定，在学生实验出现问题的时候给予适当的帮助；通过小组合作学习的方式为每个学生创造机会进行展示，关注学生的思维发展，激发他们的自信心。

2.通过实验现象的汇报了解学生课堂的学习实际情况。依据学生课堂的发言与实验现象汇报，观察纸湿了的实验现象、把空气装入瓶子中的实验汇报等了解学生在细致观察、描述现象等方面的能力情况。

3.通过后测了解学生的学习情况。在上课前，我已经给学生做过了前测，上完课，我会用同样的形式对学生进行后测。用前测与后测的对比，了解学生本节课的学习情况。

评价量规

概念

水平1 知道倒扣在水中的杯子里有空气，但不能用“占据空间”来描述。

水平2 知道“空气可以占据空间”。

水平3 知道“占据空间”是固体、液体、气体的共同特征。

能力

水平1 能简单描述实验现象，但不能用“占据空间”来描述空气的存在。

水平2 能具体描述实验现象，能够用“占据空间”来描述空气的存在。

水平3 能够用“气体能占据空间”来解释生活中的现象。

态度：

水平1 在学习过程中不能与同学进行合作，学习兴趣不高。

水平2 在学习过程中主动与同学合作，学习兴趣浓厚。 水平3 在学习过程中主动与同学合作，认真听取并虚心接受同伴的建议，学习趣浓厚。

本教学设计与以往或其他教学设计相比的特点(300-500字数) 1.依据学习进程调整单元内容

基于此课前本套教材的教学内容安排以及学生的已有概念，我对“人与空气”这一单元进行了改造。把原来的《空气》、《空气占据空间》、《人与空气》三课内容改为《固体和液体》、《空气》、《空气占据空间》、《空气有重量》四课。希望在学习此课前学生能多一些与“空气占据空间”有关的概念，为此课的学习打好坚实的概念基础和能力基础。并希望通过这样的一系列教学活动，不光建立“气体占据空间”的概念，还希望学生能认识固体、液体、气体的物质性，建立“固体、液体、气体都能占据空间且有重量”这一概念。

2.依据学习进程合理进行类比

“空气占据空间”这一概念是比较抽象的，学生理解起来有一定困难。当学生已经收集了倒扣

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水中的杯子里空气存在的事实，该如何引导学生去描述这样的现象呢？教师先让学生用语言描述一下“空气是怎样占着杯子的地方？”，预期学生能把“空气占着杯子的地方”与前面学习的“水占着杯子的地方”、“黄豆占着杯子的地方”联系起来。当学生不能与之建立联系的情况下，教师出示《固体与液体》一课的图片，帮助学生把空气与黄豆、水占据杯子空间的现象进行类比，初步建立“空气占据杯子的空间”的概念。

3.依据进程需要使用维恩图

在课前，教师利用维恩图带领学生回顾前两节课所学知识。维恩图的利用既展示了前两课的主要概念，又展示了各个概念之间的关系，为本课的学习做好了铺垫。

在这节课的最后，从“气体占据空间”提升到“气体、液体、固体都能占据空间”时，教师依然利用维恩图。学生通过观察图中对固体、液体、气体的描述，发现新概念：“占据空间”是固体、液体、气体共有的特征。同时也发现新问题：“固体、液体都能占据空间，也有重量”，“气体也能占据空间”，那么“气体有没有重量呢？为下一课打好基础。

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