科学课堂教学中的探究实践设计
——以空气占据空间的实验为例
【摘要】科学课堂中的探究实践活动的设计至关重要。而探究实践活动的实施要求、目标、方法等贯穿新课标，其重要性也在其中充分体现。作为一线教师我们更要在课堂教学中合理安排实践探究活动，充分发挥学生主观能动性，促进其思维、动手能力等方面的培养。本文以空气占据空间这一实验为例，将课堂中的三个探究实践活动重新组合，进行教学。
【关键词】新课标、探究实践、空气占据空间
【正文】
一、新课标中对于探究实践的要求
（一）课程性质
新课标中提出义务教育科学课程是一门体现科学本质的综合性基础课程，具有实践性。
（二）课程理念
新课标要求科学学科立足学生核心素养的发展，让学生初步形成基本的科学观念，重点培养科学思维能力、科学探究和实践能力、科学态度与社会责任，促进学生学习能力、创新能力的发展。
科学学科要遵循“少而精”原则，聚焦学科核心概念，精选与其相关的学习内容，设计相应的系列学习活动。活动要做到适合年龄特征、突出重点、明确要求，确保学生有充足的时间探究、实践与思考。
科学课堂上的学习活动要从简单到综合，将学习内容和学习活动有机整合，探究和实践活动的难度要针对学段的不同有序递进。
活动设计方面，倡导设计学生喜闻乐见的科学活动，创设愉快的教学氛围，保护学生的好奇心，激发学生学习科学的内在动机，突出学生的主体地位，利用学校、家庭、社区的各种资源，创设良好的学习情境，设计适宜的探究问题，引发学生认知冲突，激发积极思维。倡导以探究和实践为主的多样化学习方式，让学生主动参与、动手动脑、积极体验，经历科学探究以及技术与工程实践的过程；重视师生互动和生生互动，引导学生对所学知识和方法进行总结、反思、应用和迁移，促进学生自主学习和合作学习。
（三）课程目标
科学课程要培养的学生核心素养，包括科学观念、科学思维、探究实践、态度责任等方面。其中探究实践方面要求学生了解和探索自然，以达到获得科学知识、解决科学问题的目的，并在在技术与工程实践的过程中，形成科学探究能力、技术与工程实践能力和自主学习能力。
总目标中提出在科学学科学习中，学生需要掌握基本的科学方法，具有初步的探究实践能力，并且在各学段明确提出需要达到的实践探究方面的分目标。
二、科学学习过程中学生必做的探究实践活动
探究实践活动包括学生在学习过程中进行的观察、实验、记录测量、制作、调查等。新课标中规定了不同学段对探究实践活动的基本要求。
以我目前所任教的三年级为例，在三年级的上学期学生需要完成以下八个探究活动。
（一）空气占据空间的实验
（二）观察热空气上升现象
（三）观察水沸腾和结冰的现象
（四）用尺子、温度计等工具测量物体特征
（五）探究影响物质溶解快慢的因素
（六）根据物质特点分离混合在一起的物质
（七）观察物体热冷缩的现象
（八）使用仪器测量和记录气温、风力风向、降雨量等气象数据
实践探究的实施要求、目标、方法等贯穿新课标，其重要性也在其中充分体现。作为一线教师我们更要在课堂教学中合理安排实践探究活动，充分发挥学生主观能动性，促进其思维、动手能力等方面的培养。
三、实践探究活动的设计——以空气占据空间的实验为例
空气占据空间的实验出现在教科版三年级上册“空气”单元第二课《空气能占据空间吗》，在第一课，学生已经感受到空气的存在，了解到空气的诸多特点，在第二课将通过空气占据空间的实验，认识到空气和其他物质一样，能够占据空间。
为了让学生更好的进行探究实践，本课我将分成四个环节完成。
（一）引入
在学生进行实验前，教师先引出问题“空气能否占据空间吗”，让学生预测将杯子竖直倒扣到水里，粘在杯底的纸团会不会，并说出理由。
示例：
材料准备：课件，纸巾，透明塑料杯，水槽，水
1.提问：如果把纸团粘在杯子底部（出示纸巾、透明塑料杯），将杯子竖直倒扣入水中（出示装满水的水槽），水要淹没杯底（同时PPT出示图片），里面的纸团会湿吗？
2.学生预测炳解释预测的理由。（会湿，因为水能进入杯子；不会湿，空气已经占满了杯子，水进不去。）学生预测时，教师引入“占据空间”的概念。
3.揭示课题：空气能占据空间吗？杯底的纸团会不会湿呢？我们怎么来证明？（通过实验）
本环节通过预测纸巾是否会湿以及学生的解释，了解学生对占据空间的概念的了解，并适当进行占据空间概念的补充，通过实验的展示激发学生对探究空气是否占据空间的兴趣。
（二）探索——空气占据空间的实验
第二个环节是基于“空气能占据空间吗”这一问题进行的三个空气占据空间的实验活动。
示例：
A.压杯入水实验
材料准备：视频，纸巾，塑料杯，水槽，泡沫小球，活动记录单，红色记号笔
1.播放实验操作视频，进行实验步骤的指导。
2.实验注意事项：（1）纸团粘在杯底（2）杯子竖直倒扣，且水槽的水没过杯底（3）观察实验现象，并用红色记号笔画线记录杯中水面位置（PPT图文出示画线方法）（4）泡沫小球的使用方法。
3.学生领取材料，开始实验，教师巡视指导。
4.讨论分析空气是否可以占据空间，并反思实验过程中导致失败的错误操作。
B1.扎孔实验
材料准备：视频，纸巾，塑料杯，水槽、泡沫小球，活动记录单，红色记号笔
1.提问：如果我在杯子底下扎一个小孔，实验现象和压杯入水实验一不一样呢？
2.师：杯底的小孔已经扎好了，拔掉杯底红色橡胶帽，就可以进行扎孔实验。具体操作见视频。（播放实验操作视频）
3.实验注意事项：（1）先按住小孔，压杯入水进行观察（2）松开手指，观察变化（3）观察实验现象，并用红色记号笔画线记录杯中水面位置。
B2.打气实验
材料准备：视频，塑料杯，水槽、泡沫小球，打气筒，活动记录单，红色记号笔
1.提问：如果再往小孔里打气，又会有怎样的实验现象呢？
2.播放实验操作视频。
3.实验注意事项：（1）先将底部有小孔的杯子竖直倒扣进水中，再进行打气。（2）打气过程中按住杯子（3）观察实验现象，并用红色记号笔画线记录杯中水面位置。
4.（出示打气筒）完成扎孔实验后，可以凭实验记录来找老师换取打气筒。
5.学生进行B1、B2两个实验教师巡视指导。
在学生完成压杯入水、打孔观察、打气观察三个实践探究活动时，教师需在一旁进行指导。本次活动设计中，将原本分散的三个活动重新安排。第一个压杯入水实验操作相对较为简单，成功率较高，可以激发学生对于本次活动的兴趣，并帮助学生初步认识到空气可以占据空间这一特点，也可以及时进行改正实验中出现的错误操作，为后两个实验提供操作的经验。而后，我又根据本校学生学情较好的特点，将后两个活动组合进行，可以在45分钟的课堂中让学生充分实践，不会频繁打断学生思维，给学生提供了充分的时间试错。
（三）研讨交流
第三个环节是研讨交流三个探索实验的现象，并进行解释及小结。包括纸团是否打湿及其原因的讨论，水为何会被挤出去的解释等。根据三个实验的交流讨论，最后得到空气可以占据空间的结论。
示例：
1.提问思考（投影展示学习单）
（1）在刚才的三次实验中，你们分别看到了哪些现象？（如杯子里的水位变化，纸团打湿情况，有没有其他现象。）
（2）这些现象告诉我们什么？（如水是否进入杯子，为什么？占据杯中空间的物体是谁。）
2.分析特别小组实验失败原因。（预设：杯子压下去倾斜了，空气泄露了，水进到杯子里，纸团就湿了）
3.小结：现在大家能回答一开始的问题“空气能占据空间吗？”（预设：能）划去“吗”
在本环节我将引导学生通过论证交流将前面三个活动中出现的实验现象与空气占据空间的事实之间建立起一个逻辑联系，也就是做出基于事实的科学的解释。
（四）拓展挑战
最后，通过挑战活动，让学生更加灵活运用空气可以占据空间这一特点
示例：
1.（出示洗气装置）提问：你能利用今天所学的知识把水从瓶中挤出来吗？谁来挑战一下？
2.请学生上来挑战。分析怎么样的情况下才能利用空气把水从瓶子里挤出来。
3.生活中还有很多利用空气占据空间这一特点的例子，分享讨论。
拓展小活动以及展示、分享空气可以占据空间在生活中的应用，让学生可以更加细心，主动的去观察周围的生活，培养科学的态度以及思维。
[参考文献]
[1]
义务教育科学课程标准(2022年版)
