教科版三上科学2.3《压缩空气》教学设计（新课标版）

3.压缩空气【教材简析】通过前面两节课的研究，学生已经认识到空气和石块、水等一般的物体一样，能占据空间。在此认知基础上，本课以及此后的学习内容要对空气的物质属性进行更深入地研究和理解。学生经历前面课程的学习或根据平时经验可能对空气可以被压缩有一定的认识，但无法说出有力的证据证明空气可以被压缩。因此本课通过推拉注射器活动，比较得出空气可以被压缩和拉伸，而水不能，并且发现压缩的空气有弹性这一特征。在科学的大概念里，宇宙中所有的物质都是由很小的微粒构成的，空气当然也不例外。本课重点就是借助注射器让学生分别对空气和水向下压和向上拉进行对比观察，寻找空气是否容易被压缩、压缩的空气具有弹性的证据。再尝试用微粒来解释有关空气压缩和扩张的现象，利于学生构建物质微粒的概念，提升学生的思辨能力。最后再通过制作空气枪，解释其中原理，让学生从玩中思，将知识迁移到生活中。【学情分析】学生在前面感受空气一课中，通过抱一抱装有空气的塑料袋或压一压气球，可能已初步感受到空气可以被压缩。但对于“空气占据空间是否有变化”，学生较难解释清楚。因此本课借助有刻度、不易变形的硬质材料——注射器，帮助学生寻找空气可以被压缩的证据。三年级学生对于对比实验的认识还比较模糊，如何公平的进行实验？哪些条件需要相同？这是学生需要思考的，因此在教学中注意引导学生对实验操作进行公平性的设计，让其认识到严谨的实验才具有说服力。最后，本课是学生第一次尝试用微粒解释现象，教师要做好引导，关注学生所画圆圈，哪一种更合理，激发学生之间的矛盾，引起他们思考和辩证。【教学目标】科学观念：通过注射器压缩空气活动，知道空气占据的空间可被压缩或扩张，认识到压缩的空气是有弹性的。科学思维：用比较的方法，区分空气和水相同条件下被压缩时的不同特点。探究实践：通过探究压缩空气和水的活动，能用图画来记录压缩的现象，简述空气很容易被压缩的原理。态度责任：通过体验空气被压缩，认识到压缩的空气可以制成救援的气垫、玩具气枪等，感悟科技发展对生活的影响。【教学重难点】重点：通过对比实验感受空气是可以被压缩或扩张的，并且压缩的空气是有弹性的。难点：解释空气为什么可以被压缩或扩张。【教学准备】教师：1.教学课件。学生：1.每组提供注射器、烧杯、水；2.观察记录单。【教学过程】温故知新，揭示课题（预设2分钟）材料准备：课件1.出示气泡图提问：通过前两节课的学习，我们已经知道了空气是一种怎样的气体？（它是看不见、无色、无气味、会流动、可以被压缩）2.讲述：空气和水、石块一样，都能占据空间。空气和水相比，又有什么不同呢？今天我们将继续来研究空气的其他特征。揭示课题：压缩空气（板书）。【设计意图】用气泡图形式帮助学生梳理之前的知识，引导学生发现更多空气的秘密，激发学生继续探究空气的兴趣。空气能否被压缩（预设20分钟）材料准备：注射器、记录单1.出示注射器。提问：你认识它吗？用手握住的地方叫什么？针筒上面还有什么？这个可以动的部分叫什么？2.提问：注射器可以怎么玩？学生体验使用注射器，提问：借助注射器，你发现空气有哪些特征？（预设：会流动，可以被压缩等。）3.提问：如何公平地比较水和空气是否可以被压缩？引导：水和空气的量要相同（10ml）；要用相同的力；堵住注射器，避免水和空气泄漏。4.提问：现在老师如果把活塞往里推，手不放开，你觉得推得动吗？（预设：推得动或者推不动）如果能推得动，能推倒哪里？出示记录单，学生进行预测，指导学习如何记录，提示用力不能太大。5.学生实验：记下初始刻度，堵住管口，慢慢用力向下压活塞，手不放开，记录水和空气占据空间的变化情况，然后松开手，观察有什么变化。慢慢用力向上拉活塞，手不放开，再次记录水和空间占据空间的变化情况，然后松开手，观察又有什么变化。6.汇报交流，问题指向：能不能压缩？压缩的程度怎么样？扩张的程度是多少？【设计意图】从玩注射器引入，通过体验压和拉的动作，将学生的注意力集中到注射器内物体空间的变化。在教师引导下，学生经历对比实验的设计过程，意识到对比实验需要控制其他条件相同才能更有效地进行比较。交流发现以及解释原因（预设15分钟）1.学生交流反馈：通过刚才对空气往里推和往外拉的活动，活塞所指的刻度有什么变化？说明空气有什么特征？小结：水不可以被压缩，空气可以被压缩，压缩的空气有弹性。2.提问：为什么空气容易被压缩呢？3.教师解释：空气是由微粒组成的，我们可以用一个个小○表示空气微粒。思考：当空间变小时，微粒会怎么变化？当空间变大时。微粒又会怎么样？（学生画出自己的猜想）4.交流观点，发现问题。（预设：数量不同，分布不同，大小变化）5.模拟空气微粒的运动，解释原因。6.学生修正观点。【设计意图】将学生预测和实测结果暴露在黑板中，让学生比较发现预测和实测的不同，让学生能够在有力的证据面前，可以修正自己的观点。四、拓展：知识应用（预设3分钟）1.学习了今天的知识，补充单元气泡图2.空气压缩在生活中的应用。3.小游戏：空气压缩枪。【板书设计】3.压缩空气特征空气可以被压缩和扩张特征水不可被压缩和扩张原因向下压原因向下压向上拉向上拉【疑难解答】用微粒来解释有关空气压缩和扩张的现象时，如何帮助学生理解微粒大小、数量的不变，只是间距的变化？在黑板上利用固定大小的圆圈表示空气微粒，可以简单地规避学生关注微粒大小的变化引起占据空间大小的变化，而更多地关注微粒的数量、间隙和分布，进而接近更为真实的解释。如果有学生提出微粒大小的变化导致空气占据空间大小的变化，我们应该予以表扬，因为这个基于学生的角度来讲是解释得通的，我们还没有可见的证据证明是微粒之间的间隙发生变化。4.空气有质量吗【教材简析】本课是在感知过空气，认识到空气能占据空间，空气可以被压缩之后对空气是否有质量进行探索和求证的一课。要让学生用“质量”一词替换学生常说的“重量”一词，但不需要向学生解释什么是质量。空气就在我们周围，但学生很少能直接感受到空气的质量。相反，学生根据飘浮在空中的气球，或者可以上升的氢气球，会认为空气没有质量或者无法判断。质量作为物质的重要属性之一，如果要学生认同空气是一种物质，那么，对空气是否有质量这个问题进行研究就势在必行了。【学情分析】学生在一年级下册研究过《认识一袋空气》，但是这堂课更多的是对空气基本特征的观察，而对于空气是不是像木块、水那样有质量呢？学生还是有很大疑惑的，有的孩子说很轻，另外一些孩子直接反驳，那不是空气的质量，感受到的是装空气的袋子的质量（重量），所以，对于研究空气的质量，他们是非常感兴趣的。在一年级下册《谁轻谁重》一课中，学生对天平这种测量工具已经有一个初步的认识，知道天平的倾斜可以反映出轻重，这是本课主要实验的基础，基于轻重的判断学生才能论证空气究竟有没有质量。【教学目标】1.科学观念：通过称量皮球以及称量前后的质量变化，知道空气是有质量的，而且空气的质量是可以被称量的。2.科学思维：在测量空气质量的活动中，通过比较皮球前后两次的质量变化，理解空气是有质量的。3.科学实践：将称量空气的质量活动贯穿在预测、实验、论证的一系列活动中，掌握用称量的方式来测量空气的质量，建构空气有质量的概念。4.态度责任：通过“空气有质量吗”，发展进一步研究物体的兴趣和愿望；意识到应该尊重事实、实事求是的态度。【教学重难点】重点：学生思考提出判断空气是否有质量的方法。难点：学生通过去判断后加入的空气是否有质量去得出空气有质量的结论。【教学准备】教师：1.教学课件；2.《空气》气泡图；3.学生实验材料一套。学生：1.实验材料一套；2.实验记录单；【教学过程】一、聚焦任务（预设5分钟)材料准备：课件、学生实验套装、《空气》气泡图、活动记录单1.出示气泡图，引入对“空气是否有质量”学习活动；提问：你认为“空气有质量吗”？你这么猜想的理由是什么呢？你会怎么证明自己的想法呢？【设计意图】：出示气泡图，展示学生对空气理解的前概念，帮助学生回忆当时的想法，而在经过前面三课的学习之后，现在的想法是什么样的？引入交流，你会怎么去设计实验呢？让学生在交流中，完善自己的实验设计。二、探究与研讨（预设30分钟)1.出示简易天平，引入测量空质量的学习活动；（1）说说简易天平的使用方法；（2）说明：使用简易天平测质量的方法：①在简易天平的两端，分别放一个皮球和绿豆，出现以下情况，你可以得出什么结论呢？小结：天平平衡时，左边皮球的重量=右边绿豆的重量②如果在天平的右边再放入几颗绿豆，你预测会出现什么情况？你的理由？小结：天平不平衡时，重的一端会往下沉（2）测量：研究“空气是否有质量”的学习活动①如果往左边皮球打入20筒空气，简易天平会怎么变化呢？在记录单的对应位置，记录自己的猜测；（你觉得天平会出现哪种情况，就在对应的框里打个“√”）②轻轻取下皮球，利用打气筒往皮球里打入20筒空气；③再轻轻地将皮球重新放到左边的天平，观察现象，记录实验结果；（3）平衡：怎么让天平再次平衡？①小组内再让天平平衡的方法——增加绿豆或皮球放气（学生提出）；②往右边的右边盘子里添加绿豆：一颗一颗加入绿豆，直到天平平衡③记录你的实验数据：添加的绿豆数量；（4）研讨：交流“空气是否有质量”①组内讨论；我们小组认为“空气有质量”；②组间讨论：统计并展示每个小组的实验结果；展示每个小组的实验结论；对以上的结论，你有什么看法？③小结：空气有质量【设计意图】：将研究的步骤进行细化，更好地帮助学生去理解每一个环节出现的结果，可能代表什么意义，我们可以得到什么结论，大家的实验结果是这样的吗？那我们又可以得到什么结论呢？不一样的原因是什么呢？从预测到实验，从推理到验证，更好地解决“空气有质量”，而在对实验结果的不完全一致性时，让结论趋向于更加完善“空气有质量，可能是很轻的”，留待后面，继续完成。三、拓展（预设5分钟)1.思考：如果将皮球里的空气放出一部分后，再把皮球放回左盘，天平会怎样？并说说理由。（预设：放掉气的皮球放上去后，左盘变轻了。这也能说明空气有质量。）2.教师演示。学生尝试解释现象。（有时间的话学生也可以马上试一试。）3.小结：通过今天的实验，我们知道了空气是有质量的，但是质量很轻。【设计意图】丰富和完善结论，采用逆向、倒推的方式，帮助学生更好地认识和建构本节课的科学观念。【板书设计】4.空气有质量吗？空气有质量，但很轻副板书：【疑难问题】天平平衡后，再往皮球里注入空气，皮球端并不是都比绿豆端重如何解决？在称量空气的实验时，并不是每个小组都能达成了教材或者老师想要的实验效果，没有一个班级的所有小组，都刚好是左边重。每个班级都有个别小组的实验结果，和预期不一样，这恰恰说明空气有重量的同时，也说明了空气的质量是很小的，很轻的。解决的方法，可以增加注入空气的量，从20筒到40筒，甚至更多。另外，测量用的“天平”灵敏度不够也是造成实验现象不够明显的重要因素。附：记录单P2.4空气有质量吗？班级：小组：实验研究：空气是否有重量的实验研究