1、问题探究教学 小学科学课程标准解读中指出问题探究教学是指学生在教师的引导下基于科学事实、现象，发现问题，提出假设，验证假设，得出结论的过程。问题探究教学始于问题，以问题为核心，其目的在于使学生通过经历问题发现、假设提出、问题解答的过程，通过亲身实验、操作、推理，获得科学知识，掌握科学方法，培养解决问题的能力。我认为，问题探究教学强调从问题出发，获取科学事实，在科学事实的支撑下进行逻辑思维加工，最终达到概念认识，解决相关问题。其中，无论是提出问题、分析问题、解决问题，都离不开思维，可以说这是在借助思维方法解决问题的过程，在探究过程中学生的思维能力、和解决问题的能力相辅相成，共同发展。理论依据：
2、小学科学课程标准在课程的性质中指出，小学科学是一门基础性课程，通过小学科学课程的学习，使学生“能够利用科学方法和科学知识初步理解身边的自然现象和解决某些简单的实际问题”。同时，在科学探究总目标中指出：“要使学生能初步了解分析、综合、比较、分类、抽象、概括、推理、类比等思维方法，发展学习能力、思维能力、实践能力和创新能力，以及运用科学语言与他人交流和沟通的能力。”可见，科学课不仅要让学生学习科学知识，培养学生利用所学解决问题，提高学生学以致用的意识必不可少。我认为：科学的思维方法对于解决问题十分重要，因此，在教学中根据学习内容，创设问题情境，设计适合的探究活动，基于科学实验、促进学生思维发现，可
3、以作为培养学生解决问题能力的策略之一。基于以上指导思想与理论依据，我在课堂教学中，设计不同层次的探究活动，帮助学生在对不同场景的观察、分析中逐步建构空气占据空间的概念，首先创设“怎样吹大瓶中气球”的问题情境，瓶子里有水占据空间，气球吹不大，把水到处去，气球还是吹不大，分析是什么占据着瓶子的空间呢，引导学生用类比的思维方法，提出空气像水一样会占据瓶子的空间的猜想。再引导学生用剪开瓶子，解决吹大气球的问题，从而验证假设。然后引导学生迁移刚才的观察方法，自主研究用多种方法解决“证明空气会占据杯子的空间”的问题。列举生活中还真有哪些地方被空气占据着，归纳所收集的实施证据，建构概念。最后利用空气占据空间
4、的性质去解释“水瓶不动，让水流出来”的真实问题。在问题探究过程中，让学生亲身去经历猜想、假设、设计实验、收集证据、整理分析、结论与解释等活动，最终让学生借助思维方法解决问题的能力得以提高。教学背景分析教学内容：本课，属于首师大版科学第一册人与空气单元的第二课，第一课空气寻找空气，证明空气的存在，观察空气的性质。第三课空气的用途回顾空气的性质，了解空气在人们生活和生产中的用途。第四课空气和生命知道空气是动植物生存的必要条件，理解空气对生命的重要性。教材在第二册和第四册还分别安排了变化的空气与生活中的空气，分别研究的热空气、流动的空气、风、空气的组成等内容。所以本课是在前期掌握的知识、技能基础上对
5、空气性质的深入探究，也为以后的学习奠定了基础。本课，教材共安排两课时，一是指导学生认识空气占据空间的性质，二是了解压缩空气有弹性。以上两点概念全部指向核心概念“空气是一种常见而重要的混合物”，突出空气的物质性，针对3年级，课标的具体要求是“3.1知道空气具有质量并占有一定的空间，空气总会充满各处”。本次教学针对第一课时，空气占据空间进行设计。教材安排两组实验，和两个扩展性的活动。我结合课标、教材的要求和三年级学生的心理特点，围绕“空气占据空间吗”的核心问题，设计了几个子问题，形成问题串儿，开展富有儿童情趣的逐层递进的探究活动。首先创设情境，提出的“瓶子里的气球能出大吗”的子问题，让学生先通过几
6、次吹气球的活动，聚焦“空气占据空间”的问题，分析气球在瓶内有水、空气、空气可流动几种情况下能吹大或者不能吹大的原因，推理空气像水一样会占据空间。然后提出“空气会占据杯子的空间吗”的问题，学生结合对空气的认识展开思辨，再引导学生迁移前面观察空气的方法，利用杯子、水槽、废纸、气球等材料证明自己的观点，解决这个小问题。接着，引导学生由空气占据杯子和瓶子的空间展开联想，思考“生活中还见到过哪些地方的空间被空气占据着？”的问题，最终分析综合众多证据，归纳概括出“空气占据空间”的性质，最后学生利用“空气占据空间”知识解释或者解决生活中的问题，学以致用。学生情况： 三年级学生刚刚接触科学，怎样观察、描述事物
7、、动手实验能力、合作能力还处于初级阶段，在遇到需要解决的实际问题时，在方法策略上，还要教师加以耐心、细致的引导。思维以具体形象思维为主，抽象逻辑思维尚处于萌芽状。态在幼稚的心灵里，“好奇”“兴趣”是他们的主要特点。在上一节课，学生通过简单的观察、实验活动已经认识到空气的基本性质。虽然学生已经认识了“空气无处不在”，但大部分学生在遇到具体情境时仍然意识不到空气的存在。在充分了解学生年龄特点的基础上，以解决“空气占据空间吗”的问题为主线，引领孩子进行科学探究，并借此培养学生分析、假设、归纳等思维方法解决问题的能力。教学方式： 问题探究教学方式。教学手段：1.以问题为主线，促进学生深入探究 创设真实
8、的问题情境，围绕“空气占据空间吗”的核心问题，设计了“怎样吹大水瓶中的气球”、“怎样吹大空瓶中的气球”、“怎样证明是空气从洞跑了，气球才吹大”、“怎样证明空气会占据杯子的空间”等系列子问题，形成问题串儿，开展富有儿童情趣的逐层递进的探究活动。从问题出发，获取科学事实，在事实的支撑下进行逻辑思维，最终随着问题的解决建构“空气占据空间”的概念。2.适时放手，促进学生主动思考首先，在达成空气会占据塑料瓶空间的共识后，教师把气球套在瓶口外面，把底下有洞的瓶子竖直放入水中，“气球不用嘴吹，为什么也能变大”，学生深化水和空气占据空间的认识，分析是因为水从洞进入了瓶子里，瓶子的空间是固定的，空气只能流动到瓶
9、口的气球里，所以气球就吹大了。由“气进气出”到“水进气出”的深化与过渡。在解决“证明空气能占据杯子的空间”的问题时。有了前面研究空气占据塑料瓶空间的方法经验，学生会不自觉的把借助水、风、气球等观察手段迁移过来。此环节对于学生来说的意义不仅是概念的建构，更多的是分析、比较、迁移、实验等能力的训练和发展，也就是独立运用科学思维方法解决问题能力的训练。3.以事实为依据，用逻辑思维解决问题 通过“吹大气球”、“扣杯子”、“生活中实例”等，各种现象中多种方法寻找证据，分析出空气占据瓶子、杯子、充气城堡、棉被、暖气的空间，最后在积累大量事实证据的基础上，归纳概括出空气占据空间的概念。4.运用科学知识解决问
10、题，提升能力 在归纳出空气占据空间的概念后，引导学生运用此概念去解决“不放到瓶子，让水流出来”的问题，一方面强化概念，一方面训练学生将所学科学知识应用于真实情境的问题解决能力的培养。技术准备：（一）分组材料水槽、擦布、矿泉水瓶、气球、剪刀、杯子。（二）演示材料1.装满水的瓶子、2气球、杯子、水槽、纸。2.多媒体课件 3. 实验图片（磁力板贴） 教学目标（内容框架）科学概念：学生通过亲历不同层次的几个探究活动，描述空气可以像水一样占据空间。科学探究：生在探究“吹大气球”、“扣杯子”的过程中，学生能够联系空气的性质，解释各种与空气占据空间相关的科学事实，培养借助分析、假设、归纳概括的思维方法解决问
11、题的能力。科学态度：在解决“空气占据空间”的问题中，认真观察、尊重事实、研究兴趣浓厚。STSE:举例说出空气占据空间性质在日常生活中的应用。教学重点：学生通过对科学事实进分析、归纳和推理初步建构“空气占据空间”的科学概念。教学难点：问题框架（可选项）教学流程示意（可选项）教学过程（文字描述）一、提出问题（4分钟）1.提问：吹气球大家都会吧，可是今天老师带来的气球和以往有所不同，出示气球套在装满水的瓶子上，这瓶子里的气球能吹大吗？ 学生观察水瓶子里的气球分析推测：瓶子里有水、瓶口封闭，水出不来，瓶子是满的，吹不动（黑板贴图，板书学生对水瓶的想法）2.一个学生到前面演示：吹水瓶中的气球。发现吹不大
12、，吹气球的同学说说感受。3.解释:气球吹不大的原因？学生分析并描述：水占据瓶子的空间，瓶口密闭，外面的空气进不来。板书：水占据瓶子的空4.提问：怎么样才能把气球吹大？学生提出把水倒掉气球就可以吹大。【设计意图】创设“怎么把瓶子里气球吹大”的问题情境，因起认知冲突，激发积极思考，聚焦探究问题。同时，通过水瓶的分析，帮助学生明确“空间”这一概念，指导空间固定的封闭容器，如果被谁水占满，空气是进不来的。为理解空气像水一样会占据空间的打下基础，突出水、空气的物质性。二、 探究空气占据瓶子的空间（15分钟）把水倒出去，气球就真的可以吹大了吗？为什么？学生一致认为把水倒出去就可以把气球吹大，理由是倒掉水，
13、为气球让出了空间。2.小组讨论：已经把水倒出去了，气球为什么还是吹不大？学生意识到是空气占据了瓶子的空间，气球吹不大。因为空气是无处不在，看不见、会流动的，倒水时，空气偷偷跑进去，套上气球，瓶口封闭，里面空气出不来，气球里空气进不去。 （板书：学生对空气瓶的想法）3.根据对空气瓶的分析，提出猜想：空气像水一样也会占据瓶子的空间。【设计意图】当学生一致认为把水倒出去后，空瓶子里面的气球可以吹大时，教师此时不提示，让学生说理由后马上尝试，暴露认知冲突，学生亲自试过这样不行后，再开展讨论，学生自然利用空气的基本性质对空瓶子展开分析，同时将两次吹气球活动建立联系，第一次水占据瓶子空间，气球吹不大，第二
14、次，气球还是吹不大，此时瓶子里面只有空气，类比推理空气像水一样会占据瓶子的空间。4. 验证假设：如果瓶子里有空气，像水一样占据瓶子的空间，气球吹不大，那么怎么做就可以成功的把气球吹大了？为什么这样就可以？学生想到把瓶子剪破：理由是让空气能跑出去，让出空间，气球就可以吹大了。5.实验观察：剪开一个洞就真的可以了吗？迅速试一试。学生惊喜的发现瓶底剪开一个洞，气球真的吹大了。6.分析解释：瓶底剪开后，我们能成功吹大气球的原因是什么？这说明了什么？学生描述：空气从洞跑了，让出了空间，气球能吹大，说明空气真的会像水一样占据两瓶子的空间。贴图，学生分析）7.进一步验证：气球吹大了，就能说明是空气占据空间吗
15、？空气是看不见的，怎么证明空气真是从瓶底跑掉了呢？凉凉的风 气泡 袋子变鼓学生实验观察：借助气泡、风等方法进一步感受空气，证明在吹大气球的同时有空气从瓶子底下的洞流了出来。【设计意图】鼓励孩子利用多种方法解决“怎样证明空气真是从洞跑了，气球才吹大”的问题，培养学生解决问题时的创新精神。8.小结：今天我们吹了3次气球，谁能总结一下经验，为什么一开始气球吹不大，后来就可以了？学生综合分析：第一次，有水占据着空间，气球吹不大；第二次，把水倒出去，瓶里有空气占着空间，气球还是吹不大；第三次，把瓶底剪开一个洞，空气从洞口跑了出去，让出空间，气球能吹大。水像空气一样会占据瓶子的空间。9.小结:看来空气虽然
16、看不到，但是它真的像水一样， 是要占据瓶子里的空间的。外面的空气想进来，就需要想办法让里面的空气流出去，让出空间。【设计意图】科学研究的过程是提出问题与解决问题的过程，整个过程均离不开思维。在解决了“怎么吹大瓶子中的气球”的问题后，对解决问题的方法和搜寻的事实进行思维加工，通过分析与综合的方式，将观察实验中获取的感性材料，上升为理性的思维材料。10.演示：就用你们刚才实验的瓶子，不用嘴吹，气球也能变大，看我是怎么做到的？学生观察并解释：瓶子下面有个洞，瓶子放进水中，水从洞进入瓶子里面，占据了原来空气的空间，空气只能跑到上面的气球里面去。13.把瓶子从水槽中取出来，又会发生什么现象？学生分析后再
17、演示。学生分析：水流出来，让出空间，气球变小。【设计意图】一是评价学生对概念的理解状况，二是深化概念，前面瓶内吹气球属于“气进气出”，而此时属于“水进气出”的场景，在应用习得概念解决问题中，培养思维的灵活性。三是为后面解决“证明空气占据杯子空间”的问题提供迁移的模型。三、探究空气占据杯子的空间（15分钟）1.谈话：我们刚才借助吹气球实验认识到空气占据塑料瓶的空间，现在老师出示一满杯水，问：杯子的空间被什么占据着？2.教师把水倒掉，再问：现在呢？空气能占据杯子的空间吗？引发学生思辩：猜想空气会占据杯子的空间，说理由，因为空气无处不在。3.过渡：你们说的听起来都有道理，到底空气会不会占据杯子的空间
18、？还希望能以实验的方法证明，这样更能让人信服。4.老师出示相应的实验材料（底部带塞子的杯子、水槽、一张纸、气球），学生根据现有材料，小组讨论，设计证明杯子里面是否有空气占据着空间的实验。在这个过程中，教师要巡视指导。5.交流方法：空气真的能占据杯子的空间吗？你们用什么方法证明的？（根据学生的汇报板书） 学生汇报以下几种方法：竖直扣入杯子，有些费劲，感觉有股力量往上顶着，杯子里面有空气占据空间，水进不来。先扣，再打开底部的塞子，看到了气泡，说明有空气跑了出来，这时候水也进入了杯子里。斜着把杯子放进水中，也能看到气泡，说明空气从杯子里面跑了出来。打开杯子底部的塞子，再往下扣杯子，看到水进入杯子里，
19、同时手在洞口感觉到了凉凉的风。我把气球套在杯子上，往下扣，发现气球鼓了，和刚才的实验一个道理，原来是空气占据着杯子的空间，水进入了杯子里，空气挤到气球里了。把纸塞在杯子里，竖直扣入杯子，空气占据着杯子的空间，水进不来，纸不会湿；打开塞子，看到气泡从杯顶部冒出来，空气让出空间，水进入杯子里面，纸湿了。纸塞在杯子底部，不打开塞子，斜着扣入水中，纸也会湿。水进入杯子里面时看到了气泡跑出去，原来是空气在占据着空间，空气让出空间，水会进来，于是纸湿了。6.归纳：通过你们这么多种方法实验的观察，证明了什么？学生概括：空气像水一样会占据杯子的空间。【设计意图】有结构的材料，应为学生提供手脑并用、解决问题的机
20、会。经过“吹气球”活动，学生有了初步的探究空气占据瓶子空间的经验，此时，提高探究难度，让学生主动迁移运用前面的研究方法，根据现有材料自主设计实验、证明水占据杯子的空间，尝试放手，让学生自主解决问题。四、空气占据其他物体的空间（3分钟）1.刚才我们通过实验证明了空气能占据塑料瓶和杯子的空间，你还知道生活中哪些空间被空气占据着？学生举例：塑料袋、气球、乒乓球、注射器、教室2.教师举一些生活中的实例，压缩被子、跑风阀、充气玩具。3.归纳概括：通过以上现象我们知道了什么？ 学生概括：空气无处不在，会像水一样占据空间。4.小结：空气在地球表面的大气层内，无处不在，它像水和固体一样会占据空间。（板书课题）
21、【设计意图】从问题出发，获取科学事实，在获取事实的支撑下进行逻辑思维，最终达到概念认识，完成科学探究的整个过程，训练学生收集证据能力、逻辑思维能力，从而有效的提高学生解决问题的能力。五、迁移应用（3分钟）1. 出示：谁能不倾斜瓶子，倒出水来？为什么对着短吸管吹气，水会从长管流出来？2.如果对着长管吹气，你会观察到什么现象，为什么？3.今天和老师一起玩的开心吗？我们今天都做了什么事情，你通过这些事情知道了什么？【设计意图】迁移是指将所学的知识与方法应用迁移到实际情境或其他领域中去，解决实际问题。培养将知识应用于真实情境的问题解决能力。板书设计学习效果评价设计评价方式：发展性评价1.在教学过程中渗
22、透评价：例如，在学生设计实验的过程中教师可以积极参与到学生的设计过程中，并在适当的时候发表自己的观点和看法；及时发现学生实验中亮点并给予充分的肯定，在学生实验出现问题的时候给予适当的帮助；通过小组合作学习的方式为每个学生创造机会进行展示，关注学生的思维发展，激发他们的自信心。2.在学生合作学习的过程中，教师要关注学生的主动参与程度和合作交流意识，及时发现问题并给予鼓励、强化和指导。3.实验记录单的成果化评价：实验前为每个学生准备实验记录单，学生变实验边进行记录，实验后，学生对照记录单的数据进行汇报，同时作为学习的重要资源，课后要收集所有记录单，评价学生的学习效果。评价量规 科学概念： 初级水平
23、：知道空气可以像水一样占据空间，但是不能迁移运用。中级水平：学生在老师和伙伴儿的帮助下描述空气可以像水一样占据空间，能列举生活中的一些空气占据空间的现象。优秀水平：学生通过亲历不同层次的几个探究活动，独立描述空气可以像水一样占据空间，并且能用此去解释一些现象。学生在探究“吹大气球”、“扣杯子”的过程中，能配合小伙伴完成实验操作，对实验现象分析解释不到位。 中级水平：学生在探究“吹大气球”、“扣杯子”的过程中，能配合小伙伴完成实验操作，能对实验现象进行分析。学生在探究“吹大气球”、“扣杯子”的过程中，学生能够联系空气的性质，对实验现象进行准确的分析，能够自主设计简单的实验，来证明空气占据空间。初
24、级水平：在学习过程中不能和同学进行合作，探究兴趣不高。在学习过程中主动与同学合作，探究兴趣浓厚。在学习过程中主动与同学合作，积极发表自己的观点，认真听取并虚心接受同伴的建议，自主探究兴趣浓厚。本教学设计与以往或其他教学设计相比的特点（300-500字数）1.问题情境小巧，适于学生解决由于空气自身的基本性质，其存在容易被忽视。我为学生创设了“怎样吹大瓶中气球”的问题情境，学生意外发现瓶子里的气球吹不大，与原有认知引起冲突，激发探究欲望。为了解决这个问题，学生想到把水倒出去，瓶底剪开洞等方法，提出空气像水一样会占据瓶子的空间的猜想。又想办法借助风、气泡观察气球吹大时空气的流出，从而验证假设。吹瓶中
25、气球这个问题情境，操作简单，引领孩子深入思考探究，适于三年级学生解决。2.学具简单易操作，适于学生用多种方法解决问题学具是学生探究的载体，为学生提供手脑并用、解决问题的机会。我仅给学生提供了塑料瓶、气球、水槽、报纸、剪刀这些常见、易于操作的材料。围绕这些材料，学生通过多种方法寻找“空气占据空间”的证据，从提出问题、到解决问题，层层深入的探究活动，高度的吸引着学生的探究兴趣，建构概念的过程中培养学生运用创造性思维和逻辑推理解决问题的能力。3.关注生活现象，引导学生学以致用。 通过实验证明了空气能占据塑料瓶和杯子的空间，引导学生联系生活实际，从生活中寻找空间被空气占据着的证据，归纳概括“空气占据空间”的性质，最后学生利用“空气占据空间”知识解释或者解决生活中的问题，学以致用。
