浙江省安吉縣第十小學(xué)(313300) 姚 平

教科版小學(xué)科學(xué)“空氣有重量嗎”一課中有兩個(gè)證明空氣有重量的實(shí)驗(yàn)，分別如圖1(a)和(b)所示。圖1(a)所示的實(shí)驗(yàn)中是先做一個(gè)小天平，一端先掛沒充氣的氣球，一端掛重物，移動(dòng)重物讓小天平保持平衡。然后給氣球充滿氣，再掛到小天平上，掛氣球的這端會(huì)向下傾斜，從而證明空氣是有重量的。圖1(b)所示的實(shí)驗(yàn)中采用了天平進(jìn)行稱量，先用天平稱出癟皮球的重量，再把皮球充足氣，稱其重量。用充足氣的皮球重量減去沒氣時(shí)的皮球重量，從而得出空氣的重量。

圖1 證明空氣有重量的實(shí)驗(yàn)

1 這兩個(gè)實(shí)驗(yàn)存在的問題

1.1 實(shí)驗(yàn)操作難度大，分組實(shí)驗(yàn)難以開展

圖1(a)中的實(shí)驗(yàn)，先要在小天平的右端掛重物，移動(dòng)重物讓小天平保持平衡，然后再把氣球拿下來充氣再掛上去。學(xué)生在操作中很容易使重物和氣球的懸掛位置發(fā)生改變，從而影響實(shí)驗(yàn)效果。將癟氣球取下來，充滿氣后再把氣球扎緊掛上去，對(duì)3年級(jí)的學(xué)生來說是一個(gè)高難度的技術(shù)活。圖1(b)中的實(shí)驗(yàn)，就天平的正確使用對(duì)3年級(jí)學(xué)生來說有很大的難度。這兩個(gè)實(shí)驗(yàn)，教師進(jìn)行演示是可行的，但要開展分組實(shí)驗(yàn)存在一定的難度和問題。

1.2 探究活動(dòng)流于形式，思維發(fā)展空間不大

這兩個(gè)實(shí)驗(yàn)從表面上看，學(xué)生經(jīng)歷了提出問題、設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)、實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證、得出結(jié)論這樣一個(gè)較為完整的探究活動(dòng)過程，并且得出了有效的科學(xué)結(jié)論。但在探究活動(dòng)過程中，學(xué)生的前后認(rèn)知并沒有產(chǎn)生激烈的矛盾沖突，通過實(shí)驗(yàn)學(xué)生僅僅獲得了“空氣是有重量的”這個(gè)科學(xué)概念而已。學(xué)生的思維能力、觀察能力都沒有得到有效的發(fā)展和提升，整個(gè)探究活動(dòng)流于形式，效果不佳，意義不大。

2 實(shí)驗(yàn)創(chuàng)新設(shè)計(jì)

為了讓學(xué)生充分參與到實(shí)驗(yàn)過程中來，在探究過程中產(chǎn)生認(rèn)知矛盾沖突，使他們的思維、能力得到更好的發(fā)展與提升，筆者對(duì)該實(shí)驗(yàn)進(jìn)行了重新設(shè)計(jì)與改進(jìn)。提供的器材有：天平、沒氣的籃球、打氣筒、兩個(gè)塑料燒杯(為了防止籃球打足氣后碰到分度盤，影響天平的靈敏度，籃球放在塑料杯上進(jìn)行稱量)、若干小鐵片，如圖2所示。

圖2 實(shí)驗(yàn)器材

讓學(xué)生先猜測(cè)空氣有沒有重量，然后再讓他們運(yùn)用這些材料自己去做實(shí)驗(yàn)。教師只提供一些建議：①先把沒氣的籃球放到天平上，把天平調(diào)整到平衡；②給籃球打氣，每打10下就稱量一次重量；③仔細(xì)觀察天平是否傾斜；④把籃球放到天平上時(shí)要輕拿輕放。

3 創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)，提升效果

3.1 人人動(dòng)手操作和觀察，充分經(jīng)歷探究過程

重新設(shè)計(jì)后的實(shí)驗(yàn)，大大降低了實(shí)驗(yàn)操作的難度，學(xué)生有了充分參與實(shí)驗(yàn)的機(jī)會(huì)。在實(shí)驗(yàn)過程中，學(xué)生可以輪流給籃球打氣，觀察籃球打入空氣后放在天平上的狀態(tài)，及時(shí)記錄狀態(tài)變化來推測(cè)空氣是否有重量。隨著不斷地向籃球中打入空氣，天平逐漸向有籃球的一邊傾斜。隨著給籃球打氣越來越難，天平向籃球這邊傾斜的角度也越來越大。通過實(shí)驗(yàn)操作和觀察，讓學(xué)生充分體會(huì)到空氣雖然很輕，但也是有重量的。這一實(shí)驗(yàn)不但讓學(xué)生獲得了“空氣是有重量的”實(shí)實(shí)在在的證據(jù)，更讓學(xué)生經(jīng)歷了操作、觀察、記錄、思考與發(fā)現(xiàn)的探究過程。

3.2 前后認(rèn)知矛盾，思維得到提升和發(fā)散

在學(xué)生的認(rèn)知中，有的學(xué)生會(huì)認(rèn)為空氣是有重量的，也有的學(xué)生會(huì)認(rèn)為空氣是沒有重量的。創(chuàng)新設(shè)計(jì)后的實(shí)驗(yàn)中，先讓學(xué)生猜測(cè)空氣是否有重量，然后讓學(xué)生給籃球打氣，每打10次氣就放在天平上稱量一次，對(duì)空氣有沒有重量進(jìn)行推測(cè)，并做好實(shí)驗(yàn)記錄，見表1。

表1 “空氣有重量嗎”實(shí)驗(yàn)記錄

通過實(shí)驗(yàn)，我發(fā)現(xiàn)：空氣________(有或沒有)重量。

由于空氣很輕，前3～4次的稱量，天平并不會(huì)發(fā)生明顯傾斜。這時(shí)，認(rèn)為空氣沒有重量的學(xué)生會(huì)很開心，因?yàn)閷?shí)驗(yàn)現(xiàn)象支持他的猜測(cè)。而認(rèn)為空氣有重量的學(xué)生，會(huì)思考“打了這么多空氣，天平為什么沒有傾斜呢？”，有的學(xué)生會(huì)產(chǎn)生疑惑，甚至?xí)岩勺约旱牟聹y(cè)。學(xué)生的認(rèn)知產(chǎn)生了第一次矛盾，他們根據(jù)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象進(jìn)行反思、推斷與修正。隨著繼續(xù)向籃球中打入空氣，天平開始向籃球這邊傾斜，而且傾斜的角度越來越大。這時(shí)，學(xué)生的認(rèn)知會(huì)發(fā)生第二次矛盾。堅(jiān)持認(rèn)為空氣有重量的學(xué)生終于松了口氣，而原來認(rèn)為空氣沒有重量的學(xué)生發(fā)愣思考“為什么會(huì)這樣呢？”。問題出來后，質(zhì)疑開始了，有爭(zhēng)議、聯(lián)想、討論，這正是科學(xué)探究需要達(dá)到的效果。學(xué)生在實(shí)驗(yàn)探究過程中經(jīng)歷了一個(gè)猜想、實(shí)證、修正、新的實(shí)證、再修正的過程。