《空气》单元教材分析

第二单元共设计13个活动5课时完成,主要活动如下:

一、了解空气专题

活动1: 感觉空气

主要活动内容,用塑料袋装空气,用感官感觉空气,说说对空气的感觉。

活动2: 纸的奇遇

组装实验器材,对纸是否湿做出假设,进行实验,验证假设并解释纸为什么不会湿。

活动3:谁敢走了杯中的水

准备器材,对可能发生的现象做出假设,实验验证假设并解释原因。



活动4:瓶里的空气

准备实验,对瓶内打入和抽出一些空气是否仍为一瓶做出假设,对瓶内打入和抽出一些水出现的现象做出假设,分别进行打入和抽出空气、水的实验。解设观察到的现象。

活动5:称称空气

称称瓶空气使天平平衡,将一瓶打入一些空气后再称,发现了什么并解释为什么会这样,与石头、水比较,空气有什么特别的地方,填写科学文件夹,整理文件夹获得对三者区别的认识,初步建立固体、液体、气体的概念。



二、被压缩的空气专题

活动6:打足气的足球

准备几个足球,有的气足有的气不足,猜测它们是否能跳得很高,实际拍打,观察现象。对原因和解决的方法做出假设,打入空气后再拍打,验证假设。

活动7:注射器里的空气

准备注射器,做压缩空气的实验并观察现象,在科学文件夹里做记录,整理记录获得空气能被压缩、压缩空气有弹性的结论。



三、流动的空气专题

活动8:谁闻到了香味

准备实验器材,进行闻气味的实验,解释香味的传播并画路线。

活动9: 烟带来的消息

点燃香味观察轻烟,观察门口的香烟飘动方向及教室各处的风向,画教室里风流动图,讨论大自然里的风。

活动10: 我们也能制造风

用书或扇子制造风,用其他方法制造风,想制造热风和冷风的方法。



四、空气和我们的生活

活动11:我们每分钟呼吸多少次

做平静和运动呼吸次数的测量并记录,分析数据获得结论。

活动12:离不开的空气

屏住呼吸的实验,想象人离开空气能活下去吗,想象潜水员为什么带上氧气瓶。

活动13: 收集资料讨论动物、植物、空气的关系

生活在陆地上、土壤中河水动物怎样呼吸,植物怎样呼吸,人们在生产和生活中如何利用压缩空气,整理调查记录。



二、教材分析

第一课时 了解空气(一)

第一部分:我们通过感觉就能知道空气就在身边

这是一个实验活动。教材以文字和插图图示的方式指导学生活动的过程和方法。

1.收集空气。教材指导学生用薄而透明的塑料袋收集空气,装满后扎紧袋口。原本看不到的空气就可以看到了。这也为用感官感觉空气提供了基础。

2.用感官感觉空气。教材指导学生用手摸、按,感觉空气充满塑料袋,有弹性,能变形; 扎一个小孔让空气吹在脸上感觉气流,体会空气像水一样能流动; 听一听气流发出的声音;体会空气像水一样没能流动。



通过运用感官充分感觉空气,使学生对空气形成多方面的感性认识。

3.说说对空气的感觉,让学生用口头语言把自己的感觉描述出来。通过描述,学生头脑中的空气会由零散的表象向概念化的方向发展。

第二部分:实验探究空气占据空间、空气能够流动。

这部分包括两个实验活动。教材的意图在于通过引领学生借助可见媒介——水,更加清楚地观察到空气不仅存在,并且还占据空间能流动。同时使学生感受一种新的科学研究方法,即借助不可见物质对可见物质的‘‘扰动’’来研究不可见的物质。



第一个实验活动是纸团不湿的实验。

这是一个比较传统的经典的实验,既具有魔术般的神秘色彩,又包含着有趣的科学道理,是小学生非常喜欢的一个活动。

教材用图示说明了实验所需准备的器材:一个水槽,一只玻璃水杯,一张废纸片。所需的的水自然是不用说的。

这个实验的做法不复杂,因此教材没有用过多的文字说明实验的步骤和方法。但有两点强调得比较清楚,一是把纸团紧紧塞到玻璃杯的底部,二是倒口着直立着按入水底。两点是实验成功的条件。



实验可以从两个方面给学生以启示:一是实验中,从水槽的侧面看玻璃杯,会十分清楚地看到玻璃杯里有一大截“空”着,水始终进不去;二、是将玻璃杯竖直提出后,纸团不会湿。

在实验的基础上,教材提出“纸会湿吗”和“为什么会这样呢”两个问题,启发引导学生推想空气占据空间。

第二个实验活动是倒空气的实验。

这个实验如同上一个实验一样是一个经典实验,也同样具有魔术般的趣味。教材以图文结合的形式为学生提供了实验的步骤和方法。这个实验的操作有一定难度,因此教材的指导是比较具体的。

当将两只杯子倾斜到一定角度时,第一只杯子中的空气就会以气泡的形式,通过水槽中的水转移到第二只杯子里。第一只杯子中的空气变为气泡、气泡通过水进入第二只杯子、气泡在第二只杯子里再汇集成较多的空气,这个过程是十分清楚的,这个实验也 正是通过气泡对水的“扰动”来证明空气的存在、占据空间并能流动。学生通过做这个实验不仅亲眼“看到”了空气和它的流动,而且能够潜移默化地感受到这种科学方法的魅力。



第二课时 了解空气(二)

第一部分:实验证明空气没有一定的体积和形状。

这一部分由一组对比实验活动组成,以图示和文字结合的形式指导学生完成这组对比实验。教材先安排学生做出一组猜想:一个装满空气的瓶子,如果再打人一些空气,还是一瓶空气吗?如果抽出一些空气,还是一瓶空气吗?学生的猜想可能是多种多样的。猜想就是猜想,结果是否正确,是否有道理并不重要,重要的是学生能够展开思考。

实验是证明学生猜想的“公平判官”。实验之后学生会十分清楚地发现一瓶空气无论是打人一些还是抽出一些,瓶中的空气仍然是充满着。这说明空气没有一定的形状和体积,随时充满它所在的空间,它的形状和体积取决于盛装它的容器的形状和体积。

假如将一瓶空气换成一瓶水,同样打人和抽出一些水,结果会怎样?教材先提出这样的假设,让学生去推测。即使不去实际做这个实验,学生凭借经验也会做出正确的推测:一满瓶水将不能再打人一些水,而同样一满瓶水抽出一些水后,则不再是一满瓶水,瓶内会有一个明显的水面,水只占瓶子的一部分。让学生实际做一做这个实验,将进一步验证学生的推测。

这个推测和实验目的在于使学生学习用比较的方法来认识物体的一些性质:通过比较瓶中的空气和水,进一步认识空气(一定量的)没有一定的形状和体积,随时充满它所在的空间,而水(一定量的)虽然没有一定的形状,但却有一定的体积,它不能随时充满它所在的空间。

第二部分:通过测量认识空气有重量。

这一部分是一个使用天平进行测量的活动的测量。这里的测量不是定量测量,只是一个比较性的测量,“重”和“轻”的比较。

在天平的两边各放一瓶空气,调整天平使其平衡,说明天平的两边一样重(不是两瓶空气的质量一样大)。

往其中一只瓶里打人一些空气(另一瓶不动),再放到天平上称,打人空气的一瓶比原来重了,原因是打人的那些空气使它变重了,说明打人的空气有重量,从而推断空气有重量。(也可用把两只气球吹到相同大小,并使它达到平衡。将一只气球刺破,气球还会保持平衡吗?)

第三部分:通过比较和综合认识空气的性质,初步建立固体、液体和气体的概念。

这部分主要是综合前面探究的收获,并进行整理,然后进行比较和分析,从而总结出空气的特殊性质,进而初步建立固体、液体和气体的概念。这部分内容又分为两层。



第1层,综合经验,整理资料。

教材引导学生根据前面的探究活动所获得的认识以及以往的经验,对石头、水、空气的一些性质进行概括,记录进科学文件夹里。这个过程就是整理资料的过程。

第2层,分析资料,获得认识。

学生通过整理资料,对比分析,会发现石头、水、空气分别具有一些特殊的性质。在学生建立这些认识的基础上,教材对这些性质进行了概括性描述,以帮助学生梳理和概括自己的认识,并给出固体、液体、气体的概念。



第三课时 被压缩的空气

第一部分:通过拍足球游戏,引领学生进一步感知空气可以被压缩、压缩空气有弹性初步感受压缩空气有弹力。

学生在第一专题的学习中,已经对空气可以被压缩、压缩空气有弹性有了初步的感受,这一专题将继续引领学生深入探究这个问题。

教材的第一段文字和第一幅插图是一个铺垫,是为了引出本单元的问题,激发学生的好奇心和探究欲望。有3层含义:一是足球运动员用很大的力踢足球,脚却不会受伤,暗示充满空气的足球所具有的弹性有保护运动员脚的作用;



二是足球被踢后能够飞出很远,暗示充满气的足球具有弹力,足球是靠弹力弹出去的;

三是足球是学生特别喜欢的球类,以此作为探究压缩空气的素材,有利于激发学生的兴趣,激发他们的好奇心和探究欲望。

教材下面的几段文字和第二幅插图引导学生通过做拍打足球的游戏,发现充足气的足球弹得很好,而气不足的足球却弹不起来,进而引导学生对此现象做出假设。

再下一段文字和第三幅插图是通过让学生给气不足的足球打足气后再拍打,以验证自己的假设。

第二部分:引领学生借助注射器,初步学习定量研究空气可以被压缩,压缩空气具有弹性和弹力。

教材的文字和插图为学生提示实验的做法,并提醒学生注意在实验中观察注射器中空气体积的变化,注意体会手的感觉。插图提示学生注意观察注射器里空气的刻度变化。

教材以模仿儿童笔迹的科学文件夹的形式,指导学生在自己的科学文件夹里进行记录,并对现象进行分析获得结论。这种方式贴近学生实际,有利于培养学生认真、细致、严谨的科学态度,有利于促进、提高他们记录、整理信息资料的水平和分析水平。科学文件夹也有辅助指导学生进行实验的作用。



第四课时 流动的空气

第一部分:认识风。

这是本专题的导言。

风是学生十分熟悉的自然现象,虽然他们对风产生的道理不清楚,但对风的存在具有非常丰富的感性生活经验,包括风的名称、风的各种状态(大风、小风、龙卷风等)。教材以学生的基本生活经验为基础,用简要的文字介绍了风是什么,什么是微风,什么是大风,从而也引出了研究风的话题。





第二部分:通过做香味在教室里传播的实验,使学生感知香味是由空气传过来的。

教材以图文结合的形式,告诉学生这个实验的做法,并提醒学生注意观察同学们闻到香味的先后顺序。这个实验能够比较直观地反映出香味在教室里逐渐扩散传播的过程,所以学生会有比较深刻的感性体验。

教材引导学生画出传播的路线图,意在引导学生把对香味传播的感性认识,逐步上升理性认识。学生绘图的过程是一个感性表象抽象成概念符号,然后再用符号表达出来的过程,因此,学生画在纸上的图像实际上是对香味传播轨迹的理解。画图也是学生记录和表达的一种重要能力。

这一部分通过闻、看和画,使学生初步认识香味是靠教室里的空气从瓶子里传到每个同学的鼻子里的,这就为后面研究空气的流动做了铺垫。

第三部分:借助观察香、烟的飘散轨迹,观察教室里空气的流动情况,进而感知风在教室里的运动情况。

教材以图文结合的形式告诉学生实验的方法,并提出要研究的问题。如果室外的风不是很大,教室的门窗是关闭的,则很难感觉到有风。在无风或风很小很小的环境里,香的烟是竖直往上的。如果门或窗开一点小缝,情况就会大不相同了,香的烟会比较明显地顺着风的流向飘散。烟的飘散是空气流动的结果。第一种情况是香周围的空气向上流动的结果,第二种情况是门(或窗)缝处的空气又橡教室内流动的结果。

由于教室内壁、温差的影响,在室内的不同地方,香的烟会有不同的飘散方向,说明室内各处空气流动的方向是不同的。这使学生初步认识空气的流动方向是受环境影响的,空气流动的方向不同,风的方向就会不同。

教材引导学生画出教室里空气的流动轨迹,其目的与前面画香味的飘散轨迹相同。

这部分是一个难点,比较难把握,学生感受起来也比较困难。在学生头脑中香的烟飘动与空气流动之间的关系有比较大的障碍。大家还需要研究更有效的方法。

这里我们可以只让学生通过感知教室内风向的不同,来初步认识空气流动的方向是不同的,从而体会空气的流动会因为环境条件的变化而改变方向和强弱。

第四部分:到大自然中寻找风的足迹。

这部分通过一段文字和一幅插图,引导学生通过回顾经验和其他信息渠道获得的资料,以交流的方式来认识自然界中风的各种表现,以加深学生对风的认识,同时培养学生利用已有经验和信息资料来认识问题的能力。

第五部分:自己制造风。

这部分的第一段文字和相对应的插图指导学生自己用扇子制造风,而且制造不同方向不同大小的风。第二段文字和相应的插图是引导学生思考其他制造风的方法,以及制造凉和热风的方法。

这部分启发学生初步认识风是空气靠力量推动产生流动形式的,同时也进一步证明推空气流动的力量不同,风的大小就不同,推动空气的力量大,产生的风就大,推动空气的量小,产生的风就小;风的冷热与空气的温度有关系,空气的温度不同,风的温度就不同 (风的温度还与人的感觉有关系)。



第五课时 空气和我们的生活

第一部分:我们离不开空气。

这部分引导学生通过实际感受,认识人的生命离不开空气,空气是我们维持生命的必需条件,包括两个活动。

第一个活动: “我们每分钟呼吸多少次”。

这是一项体验活动,实际上也是一项实验活动。这一活动设计的目的是使学生体会到呼吸是我们必不可少的活动,我们每时每刻都在呼吸空气。我们的活动越剧烈,呼吸的次数越多,说明需要的空气越多。教材的第一段文字和插图指导学生如何完成这项实验。教材的第二段文字和图表是指导学生做好记录,并通过对比分析了解我们的呼吸规律。

第二个活动:“离不开的空气”。包括两层内容,第一层同样是一项体验活动,使学生通过憋气比赛体会人离不开空气,即使用力憋气,也不会超过30秒就会使我们感到受不了了。通过这一体验使学生认识如果没有空气我们将无法生存。第二层是一项推想活动,通过引导学生推想潜水要带上氧气瓶,使学生推论人无论在什么地方都要呼吸。

第二部分:收集资料,讨论动物、植物、人类和空气的关系。

这部分是一项开放性的内容,通过这部分的活动使学生了解动物、植物也离不开空气,它们都以不同的方式呼吸空气。除了供人类和动植物呼吸,空气还被人类利用为人类服务,如压缩空气的利用。除了以上

所述知识性目标外,这一部分还有一项重要目标,就是指导学生学习运用收集资料和讨论的方法来研究和解决问题。收集资料和讨论是科学探究的重要方法,学生在前面的科学学习中已经初步接触过类似的活动,但正式提出来作为专题来学习,这是第一次。此外,这一部分也有向学生渗透珍爱生命、珍惜和保护我们的空气环境的情感教育的意义。

这部分的插图提示学生收集哪些方面的资料和调查压缩空气的哪些方面的作用。“我的调查记录表”则以儿童体笔迹的形式,指导学生学习调查记录表的写法。

这部分包括四层。

第一层,即教材的第一幅插图。这幅漫画插图包含人、动物、植物是一个和睦相处的大家庭,他们生活在美丽的环境里,具有情感教育的意义。同时插图也启示一个问题:动物 (包括空中的、陆地上的和水中的)、植物也需要呼吸空气。

第二层,提示学生收集关于生活在水中的动物是怎样呼吸空气的资料。

第三层,提示学生收集植物、昆虫、土壤里的小动物是怎样呼吸空气的资料。

第四层,以图文结合的形式,以气垫船、高压充气钻等为例,启发学生调查人类在哪些地方利用了压缩空气,并通过范例指导学生做好调查记录。

讨论活动是在学生拥有以上资料的基础上,针对收集资料过程中的问题展开的。

第三部分:举办展览会。

这部分是前面收集资料和讨论活动的后续活动。通过引导学生进一步收集关于“空气和我们的生活还有什么关系”的资料,开阔学生的视野,丰富学生的知识,并启发学生深入关注我们的生活和空气以及其他环境的关系。

用自己收集的图片、事例和实物举办展览会,是学生自己的成果展示,他们能从中享受到成功的快乐,从而进一步培养热爱科学、热爱大自然、关爱地球家园的情感。



四、教学建议

(一)本单元是本套教材引入“实验”这一科学探究方法的开始,尽管教材中没有明确写出“实验”这个名词,都是以活动的形式出现,教材中的“实验”也还不是十分严格的控制实验,但这些活动的的确确已经是实验了。因此,我们在教学时应当注意到教材的这一变化,研究如何引领学生从自然状态下的外在观察活动,顺利地过渡到在控制状态下的实验观察活动上来,并使学生知道实验是学习科学的重要方法,初步理解什么样的活动是实验活动。



(二)收集资料,讨论解决问题的方法也是在这一单元中首次明确提出来的,是学生正式学习这些方法的开始。我们应当在组织好这些活动的同时,使学生逐步理解收集资料和讨论的意义。

(三)本单元的有些活动对于三年级的学生来说有一定的难度,如往瓶中打人和抽出空气的实验、空气重量的测量、往足球中充气、观察注射器上的刻度及收集资料等。我们在教学组织时要细心指导,有的可以直接帮助学生去做,如往足球中充气,有的可以做演示实验,如往瓶里打气和抽气。

(四)关于空气流动形成风的部分内容是这一单元的难点。学生凭借香味和烟来想像空气的流动有较大的难度,我们在组织这部分内容的教学时要尽可能设计更加直观的方法。如斜对着手背吹气,用皮肤来感觉气流;吹排成一条直线的几支蜡烛的火焰,让学生通过观察蜡烛火焰倾斜的情况或熄灭的先后顺序来推断空气的流动,等等。

在本单元的教学中应当重视情感、态度、价值观的教育。如观察和实验中的认真、细致、实事求是的科学态度和合作意识,在讨论人类、动物、植物和空气的关系中的珍爱生命与保护环境的价值观教育等。