《空氣》單元教材分析和教學(xué)建議

童海云

單元概述

三年級(jí)上冊(cè)《空氣》單元是以空氣為研究對(duì)象的主題單元，學(xué)習(xí)內(nèi)容主要涉及兩個(gè)方面——空氣的物質(zhì)屬性和資源屬性。

本單元教學(xué)內(nèi)容的設(shè)計(jì)有三個(gè)方面的意圖。一是體現(xiàn)課程標(biāo)準(zhǔn)的基本理念——指向主要概念的教學(xué)。本單元的學(xué)習(xí)有助于學(xué)生理解“空氣是一種常見而重要的混合物質(zhì)”和“地球是人類生存的家園”這兩個(gè)主要概念。二是體現(xiàn)教科版教材的基本特色——在教學(xué)中促進(jìn)科學(xué)概念和科學(xué)探究能力的協(xié)調(diào)發(fā)展。本單元通過一系列有聯(lián)系的觀察實(shí)驗(yàn)，逐漸發(fā)展學(xué)生對(duì)空氣的認(rèn)識(shí)，建構(gòu)相關(guān)的具體概念。三是強(qiáng)化學(xué)生的主體地位。本單元內(nèi)容的組織與教學(xué)統(tǒng)籌考慮知識(shí)、社會(huì)、學(xué)生三者的需求，強(qiáng)化學(xué)生的主體地位，在低年段學(xué)生對(duì)空氣特征有淺顯認(rèn)知的基礎(chǔ)上，設(shè)計(jì)了許多和學(xué)生生活相聯(lián)系的活動(dòng)，將科學(xué)本質(zhì)、科學(xué)思想、科學(xué)知識(shí)、科學(xué)方法等學(xué)習(xí)內(nèi)容滲透在學(xué)生喜聞樂見的科學(xué)主題內(nèi)容中。

本單元的教學(xué)內(nèi)容主要體現(xiàn)了以下課程標(biāo)準(zhǔn)中的學(xué)習(xí)內(nèi)容：

1.1 能夠使用簡(jiǎn)單的儀器測(cè)量物體長(zhǎng)度、質(zhì)量、體積、溫度等常見特征，并使用恰當(dāng)?shù)挠?jì)量單位進(jìn)行記錄。

1.3 知道固體有確定的形狀、體積和質(zhì)量;液體有確定的體積和質(zhì)量，液體的表面在靜止時(shí)一般會(huì)保持水平;氣體有確定的質(zhì)量，但沒有確定的形狀和體積。

3.1 知道空氣具有質(zhì)量并占有一定的空間，空氣總會(huì)充滿各處。

3.2 知道空氣中的氧氣和二氧化碳對(duì)生命具有重要意義。

3.3 通過觀察，描述熱空氣上升的現(xiàn)象。

知道空氣的流動(dòng)是風(fēng)形成的原因。

列舉生活中常見的形成風(fēng)的一些方法。

本單元確定了如下教學(xué)目標(biāo)：

科學(xué)概念目標(biāo)

空氣具有一定的質(zhì)量并能占有一定的空間，沒有固定的形狀和體積?？諝饪倳?huì)充滿各處。

空氣中的氧氣和二氧化碳對(duì)生命具有重要意義。

空氣受熱后會(huì)上升。

空氣的流動(dòng)是風(fēng)形成的原因。

科學(xué)探究目標(biāo)

運(yùn)用多種感官或者簡(jiǎn)單的工具觀察對(duì)象的特征及現(xiàn)象。

在教師引導(dǎo)下，能基于所學(xué)知識(shí)制訂簡(jiǎn)單的探究計(jì)劃。

在教師引導(dǎo)下，能運(yùn)用感官和選擇恰當(dāng)?shù)墓ぞ?、儀器，觀察并描述實(shí)驗(yàn)中所反映出來的空氣特征及現(xiàn)象。

以語言、繪畫、文字等形式進(jìn)行描述和交流信息，并對(duì)觀察結(jié)果進(jìn)行分析。

嘗試以氣泡圖、矩陣圖等圖表的形式整理信息。

在教師的引導(dǎo)下，能回顧和反思探究的過程和方法，做出自我評(píng)價(jià)與調(diào)整。

科學(xué)態(tài)度目標(biāo)

能在好奇心的驅(qū)使下，對(duì)常見物體的特征，以及生活中的科學(xué)現(xiàn)象、自然現(xiàn)象表現(xiàn)出探究興趣。

認(rèn)同以圖表形式組織和交流信息的重要性。

能如實(shí)講述事實(shí)，不盲從，當(dāng)發(fā)現(xiàn)事實(shí)與自己原有的想法不同時(shí)，能尊重事實(shí)，養(yǎng)成用事實(shí)說話的證據(jù)意識(shí)。

樂于小組合作探究，能主動(dòng)參與合作學(xué)習(xí)活動(dòng)，愿意傾聽他人的意見，積極分享自己的觀點(diǎn)。

具有分析、反思、嘗試運(yùn)用多種探究方法的創(chuàng)新意識(shí)。

科學(xué)、技術(shù)、社會(huì)與環(huán)境目標(biāo)

認(rèn)識(shí)到空氣是重要的資源，需要珍惜和保護(hù)，愿意采取行動(dòng)保護(hù)環(huán)境。

了解并意識(shí)到人類利用空氣的性質(zhì)改善生活，科學(xué)技術(shù)在生活中發(fā)揮著重要作用。

單元教學(xué)內(nèi)容分析

本單元共8課，這8課內(nèi)容的內(nèi)在邏輯關(guān)系是：整體感知空氣（第1課，感受空氣）—具體研究空氣的基本屬性（第2～7課）—調(diào)查、分析和總結(jié)空氣的特征和作用（第8課）。其中研究空氣的基本屬性主要是空氣能占據(jù)空間、有質(zhì)量、會(huì)流動(dòng)，這些內(nèi)容能幫助學(xué)生理解“空氣和水、石頭等一樣，是一種常見的物質(zhì)”。最后一課，引導(dǎo)學(xué)生通過調(diào)查分析認(rèn)識(shí)到空氣中的氧氣和二氧化碳對(duì)地球生命具有重要意義，空氣是一種重要的自然資源，從而培養(yǎng)學(xué)生保護(hù)環(huán)境、熱愛大自然的環(huán)保意識(shí)和社會(huì)責(zé)任感。

第1課《感受空氣》。本課作為單元的起始課，主要有兩個(gè)方面的內(nèi)容。一是了解學(xué)生對(duì)于空氣認(rèn)識(shí)的前概念，重點(diǎn)是從空氣特征和作用的兩個(gè)角度進(jìn)行了解。二是感知空氣的一般特征，通過一組有結(jié)構(gòu)的活動(dòng)，讓學(xué)生對(duì)“空氣是一種物質(zhì)”有初步而具體的感知。在活動(dòng)中，教師要引導(dǎo)學(xué)生將空氣與一種典型固體（石頭）和一種典型液體（水）進(jìn)行對(duì)比，找出異同。本單元后續(xù)課時(shí)的研究?jī)?nèi)容都是基于本節(jié)課的認(rèn)知基礎(chǔ)展開的。

第2課《空氣能占據(jù)空間嗎》。本課在學(xué)生認(rèn)識(shí)了空氣確實(shí)存在的基礎(chǔ)上，讓他們通過三個(gè)連貫的實(shí)驗(yàn)，認(rèn)識(shí)到空氣和其他物質(zhì)一樣，能夠占據(jù)空間。本課第一個(gè)實(shí)驗(yàn)是水中倒扣的杯子里的紙巾不濕，初步說明空氣占據(jù)了杯內(nèi)的空間，“保護(hù)”了紙巾;第二個(gè)實(shí)驗(yàn)是在杯底打孔，學(xué)生可以觀察到空氣溢出，水占據(jù)了原先空氣的空間，因此能將杯子中的紙巾浸濕;第三個(gè)實(shí)驗(yàn)是用打氣筒往杯子里打氣，空氣排開水后重新占據(jù)了空間。這三個(gè)實(shí)驗(yàn)環(huán)環(huán)相扣，證明了空氣像水、石頭等物質(zhì)一樣，能占據(jù)空間。

第3課《壓縮空氣》。學(xué)生通過前一課的學(xué)習(xí)，認(rèn)識(shí)到空氣能占據(jù)空間，但空氣占據(jù)空間與其他物質(zhì)（比如水）有何不同呢？本課通過推拉注射器的對(duì)比實(shí)驗(yàn)，證明空氣容易被壓縮和擴(kuò)張，并讓學(xué)生嘗試從物質(zhì)微粒的角度進(jìn)行形象化的表征和解釋。

第4課《空氣有質(zhì)量嗎》。本課研究空氣作為物質(zhì)的基本屬性——有質(zhì)量。學(xué)生通過簡(jiǎn)易天平進(jìn)行測(cè)量，最后證明空氣是有質(zhì)量的。簡(jiǎn)易天平是一個(gè)重要的測(cè)量工具，教師需要提前制作和調(diào)試好，保證天平能靈敏地反映皮球中增加的空氣質(zhì)量。學(xué)生的測(cè)量結(jié)果與他們的預(yù)測(cè)之間可能存在反差，會(huì)讓學(xué)生從質(zhì)量的維度上重新認(rèn)識(shí)空氣的物質(zhì)屬性。

第5課《一袋空氣的質(zhì)量是多少》。本課的目的在于讓學(xué)生嘗試解決一個(gè)復(fù)雜的問題。學(xué)生需要運(yùn)用測(cè)量和簡(jiǎn)單的數(shù)學(xué)計(jì)算技術(shù)，估計(jì)出一袋空氣（100筒空氣）的質(zhì)量。學(xué)生把這袋空氣和與其他質(zhì)量相當(dāng)?shù)某Ｒ娢矬w進(jìn)行比較，從而深化對(duì)空氣的認(rèn)知——與同質(zhì)量物質(zhì)比較，空氣占據(jù)空間（體積）較大。這為學(xué)生以后學(xué)習(xí)“密度”概念提供感性經(jīng)驗(yàn)。

第6課《我們來做“熱氣球”》。本課通過一個(gè)有趣的“熱氣球”模擬實(shí)驗(yàn)，讓學(xué)生通過實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象感受到冷熱空氣不同的物理性質(zhì)。

第7課《風(fēng)的形成》。在認(rèn)識(shí)了冷熱空氣不同的物理性質(zhì)后，學(xué)生對(duì)風(fēng)的形成會(huì)更容易理解。本課通過一套簡(jiǎn)單的風(fēng)模擬實(shí)驗(yàn)裝置，讓學(xué)生觀察到風(fēng)的流動(dòng)，并初步分析空氣流動(dòng)成風(fēng)的原因。

第8課《空氣和我們的生活》。本課作為單元的收尾課，通過調(diào)查活動(dòng)，讓學(xué)生意識(shí)到空氣對(duì)人類和動(dòng)植物生存的重要意義。同時(shí)，本課還引導(dǎo)學(xué)生對(duì)本單元的學(xué)習(xí)活動(dòng)進(jìn)行總結(jié)和概括，并把所學(xué)的知識(shí)用多種形式表達(dá)和展示。教師可以借此總結(jié)活動(dòng)來評(píng)估學(xué)生的認(rèn)知發(fā)展水平。

單元教學(xué)建議

1.整體理解單元的結(jié)構(gòu)和概念發(fā)展線索

在教學(xué)過程中，整體理解單元教學(xué)是十分重要的。本單元結(jié)構(gòu)和概念發(fā)展線索如圖1，由此圖我們可以看到本單元教學(xué)內(nèi)容與課程標(biāo)準(zhǔn)具體學(xué)段內(nèi)容的對(duì)應(yīng)關(guān)系，可以看到教材內(nèi)容的基本結(jié)構(gòu)為“總—分—總”，還可以看到具體內(nèi)容間的相互關(guān)系，比如空氣占據(jù)空間和壓縮空氣、熱氣球和風(fēng)等緊密相連。

教師整體理解單元教學(xué)，在教學(xué)實(shí)施過程中密切關(guān)注學(xué)生概念的發(fā)展，有助于發(fā)展學(xué)生的科學(xué)思維，同時(shí)也能逐步幫助他們真正理解和建構(gòu)科學(xué)大概念。

2.做好實(shí)驗(yàn)的可視化設(shè)計(jì)和實(shí)施

空氣的透明、無色、無味決定了它不易被感知，所以教師需要借助一些標(biāo)記物來幫助學(xué)生觀察。

比如，在空氣占據(jù)空間的實(shí)驗(yàn)過程中，杯中的紙團(tuán)、水面上的漂浮物（如塑料泡沫等）都是標(biāo)記物，用來標(biāo)記水位的變化，有助于學(xué)生借助水位的變化，觀察杯子中空氣占據(jù)空間的變化。風(fēng)的模擬實(shí)驗(yàn)中，用煙霧或紙條作為標(biāo)記物，可以幫助學(xué)生觀察空氣的流動(dòng)。

雖然教材中有這樣的設(shè)計(jì)，但是教師還可以在實(shí)際教學(xué)中增加一些標(biāo)記物，做好實(shí)驗(yàn)的可視化設(shè)計(jì)。比如，《空氣有質(zhì)量嗎》一課中，簡(jiǎn)易天平的平衡狀態(tài)是不易觀察的，教師可以增加可視化的裝置（比如指針等）來幫助學(xué)生觀察。

3.鼓勵(lì)學(xué)生做好實(shí)驗(yàn)過程的記錄和解釋

本單元的實(shí)驗(yàn)記錄有一個(gè)特點(diǎn)是強(qiáng)調(diào)過程性記錄。過程性記錄與實(shí)驗(yàn)結(jié)果的記錄有所區(qū)別，過程性記錄會(huì)把實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象和產(chǎn)生該現(xiàn)象的實(shí)驗(yàn)條件進(jìn)行綜合記錄，這對(duì)學(xué)生有一定的挑戰(zhàn)。為了降低記錄難度，教師在設(shè)計(jì)活動(dòng)手冊(cè)中的記錄表時(shí)，常常采用畫簡(jiǎn)圖的方式讓學(xué)生做記錄。教師應(yīng)特別強(qiáng)調(diào)學(xué)生在實(shí)驗(yàn)過程中要隨時(shí)記錄，也可以將實(shí)驗(yàn)分環(huán)節(jié)進(jìn)行，每完成一個(gè)環(huán)節(jié)就進(jìn)行記錄，記錄完成后才能繼續(xù)做下一步實(shí)驗(yàn)。

與過程性記錄相配套的是過程性解釋。課程標(biāo)準(zhǔn)關(guān)于探究目標(biāo)的中段要求中強(qiáng)調(diào)，在教師的引導(dǎo)下，學(xué)生能依據(jù)證據(jù)運(yùn)用分析、比較、推理、概括等方法分析實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，得出結(jié)論。在學(xué)生做過程性解釋時(shí)，教師要加以指導(dǎo)，特別要引導(dǎo)學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)過程中相關(guān)現(xiàn)象進(jìn)行前后比較，在比較中分析。由于三年級(jí)學(xué)生的解釋能力有限，通常我們只要求學(xué)生做描述性解釋，而不做因果分析的解釋。比如，在空氣占據(jù)空間的實(shí)驗(yàn)中，學(xué)生觀察到倒扣在水里的杯子中的紙團(tuán)未濕，學(xué)生要做的解釋是“紙團(tuán)未濕說明了什么”，而不是解釋“紙團(tuán)為什么未濕”。前者的解釋只需要學(xué)生說明杯中有空氣占據(jù)空間，后者的解釋不僅要說明杯子中有空氣，還要說明水沒有上升到紙團(tuán)的原因，這對(duì)學(xué)生來說難度太大了。