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“空气占据空间吗”实验改进

“空气占据空间吗”是教科版三年级科学上册“水和空气”这一单元中的一课，教材有两部分探究内容，一是空气占据空间吗？二是空气占据空间的变化。

对于空气占据空间探究，课本原来是这样设计的：在瓶子里装一些水，用几根吸管和一块橡皮泥，在不倾倒瓶子的情况下，我们能不能利用空气把水从瓶子中挤出来？因为空气是看不见、摸不着的，让学生理解“空气占据空间”也有一定难度，因此，我通过其他层次的活动，帮助学生理解空气占据空间的科学概念。

我对实验进行了改进。先在一个塑料瓶的瓶盖上打一个孔，安装上一根吸管，再在瓶中装满水，将瓶口密封好。如果用手挤压瓶子，水就会顺利地从吸管的顶部溢出；如果用手堵住吸管口，再挤压塑料瓶，这时吸管里的水面就不可能被挤压到管口。这是因为水面到管口有一段空间被空气所占据，使得水面不能上升。

课本上随后设计了另一个实验来证明空气占据空间。这是一个非常有趣的实验，把纸巾放在杯底，将杯子竖直倒扣着全部浸入水中，杯底的纸巾会湿吗？大多数学生都认为一定会湿，教师就可以当一次“魔术师”，将装了纸巾的杯子小心翼翼地竖直倒扣入水中，入水时杯口和水面要持平。取出杯子的时候也要做到竖直，以免空气出来水流进去。教师将纸巾取出，让学生看看杯底的纸巾到底会不会湿。

杯子倒扣入水中，杯底的纸巾会不会湿？绝大多数学生认为是会湿的。当教师演示完“魔术”后，学生们非常好奇，因为这种现象与他们认为杯子进入水中纸就会湿的认知产生强烈冲突。

学生积极地亲自动手进行实验，大部分能够成功，但是对于纸巾为什么不湿的思考，显然是有难度的。经过教师的引导，学生会想到有东西挡在前面，但是到底是什么挡住了？经过推测，我们得出一个结论：杯子里有空气，占据着杯子的空间，水无法进入，所以杯底的纸巾没湿。

这仅是推测，学生并不能直观看到。我在这里也做了改进。我选用塑料杯来实验，将水中的塑料杯底扎个小孔，气泡会从杯底冒出来，随后水位上升，杯底的纸团就被浸湿了。通过前后的推测和验证，学生会加深对空气占据空间的理解，原来真的是因为空气占据了杯子的空间，水无法进入。

经过前面的实验，同学们已经知道，空气和水、石头一样，可以占据空间。可空气占据的空间与水相比，又有什么不同呢？

课本上的实验设计是用两只注射器，分别抽进同样多的水和空气，然后用橡皮堵住管口，用同样大小的力向下压活塞，我们观察到了什么？水和空气有什么不同？学生通过实验会发现拉注射器的活塞，水的体积没有变化，空气的体积变大；向下压注射器的活塞，水的体积没有变化，空气的体积变小。

学生在实验结束后，教材上的设计是让学生“想象一下，注射器空气发生了什么变化？把它画下来”。在课本上附上了注射器里空气发生的变化的引导图。这样的设计，对于三年级的孩子来说，学生非常难理解。对于看不见，摸不着的东西，怎样用一种更形象直观的方式来帮助学生进行观察并理解呢？

我对实验进行了改进。我想到用塑料泡沫来进行实验，把塑料泡沫的颗粒看做是空气的微粒的话，那么在向下压注射器活塞时，就相当于空气的微粒受到压力，它们之间的距离就会变得更小，这说明空气可以被压缩；反之，向外拉注射器活塞，受到拉力后微粒之间的距离会变大，这说明空气可以被拉伸。这样，学生就很容易观察到空气微粒之间由于距离的变化而造成的体积的变化，自然而然就明白空气占据空间的大小是可以改变的道理了。而水则不同，水占据空间的大小在压缩或拉伸时是不会发生变化的。

实验改进之后，实验效果比课本的要好许多，也可以鼓励同学们想出更多方法，证明空气占据空间，及空气占据空间的变化。

（作者单位山东省滨州市邹平县长山镇范公小学）