关注心理需求，引领思维方法

陆启成　蒋惠清

一、教材改编的基础和依据

参照苏教版小学《科学》四上《空气中有什么》和旧人教版《自然》五上《二氧化碳》两课的相关内容，并在其基础上进行拓展延伸。这两课虽涉及二氧化碳，但只是以讲解的形式一带而过，并未进行深入的研究。本教材不光对二氧化碳有较深入的研究，还在研究中带出一般气体的研究方法。

改编《二氧化碳》一课的目的是开发单一气体的研究，弥补教材上气体研究的空白。综观目前全国及各省编教材，关于物质三态中的固体和液体的研究内容非常丰富，但唯独缺少对某种单一气体的研究。在长期的教学实践中，我们发现，小学生对一些气体非常感兴趣，并在生活中也给予了很多关注。其间，在孩子们的自发了解和探究中，也积累了一些感性的认知经验，深究起来并不太难。因此，科学教学中，开发和研究一些重要的气体知识非常必要。开发本课，是一个冒险，更是一次尝试和挑战。

二、教学设计的意图和思想

通过细致深入的实验，把二氧化碳气体的性质和特点直观鲜明地呈现在学生面前，让学生能够真切地感受和体验到“二氧化碳”。本设计在如何突破二氧化碳作为气体所具有的认知上的难点（看不到、摸不着，甚至闻不出）上给予较大关注，旨在用直观的实验和丰富的活动，把二氧化碳本身的抽象内涵以较浅显的、易于被学生接受的方式呈现出来。做到删繁就简，化难为易，使学生轻松领悟。同时，本课的设计流程也是一个研究方法的引领过程，并在引领中涉及对过去自然教学的回顾与反思，继承了自然教学的传统优势和经典做法，传达了新课标下科学教学的自然情结。

三、教学过程

（一）导入——引出问题

课件打出意大利阿尔卑斯山山洞之谜，设置悬念。（主人牵着一条小狗进洞，出来后小狗死了，而主人却没事。）

师：这是什么原因呢？

生：里面没有空气。

生：山洞里缺少氧气。

师：你认为谁是杀死这条小狗的凶手？

生：二氧化碳。

师：为什么？

生：二氧化碳不能用来呼吸。（老师示意学生自我纠正说法：二氧化碳能供植物呼吸，不能供人畜呼吸。）

师：那为什么主人没事呢？（学生疑惑不解）

师：别担心，今天的学习一定会让你找到其中的答案。

（二）揭题——一切从学生中来

师：刚才有的同学提到了二氧化碳，关于二氧化碳，你都了解了哪些知识？

（老师一一板书学生所答，并要求学生具体谈谈自己了解的内容：无色？无味？能灭火？比空气重或轻？光合作用？）

师：对二氧化碳气体，你还想了解什么？

（老师一一板书学生还想了解的内容：温室效应？制干冰？二氧化碳从哪来？……）

师：（举一瓶汽水）这是一瓶汽水，看清楚了吗？（与一般的水看上去相同）

师：（打开瓶盖并摇晃）看到了吗？你有什么要说的？

生：有很多气体跑出来了。

师：没打开瓶盖前你看到气体了吗？（没有）

师：那刚开始时气体跑哪里去了？

生：在水里。

生：气体溶解在水里了。

师：那你还想研究什么？

生：二氧化碳能溶于水吗？

（老师板书：能溶于水吗？）

注：老师板书时，注意把“无色？”、“无味？”、“灭火？”、“比空气重还是轻？”、“能溶于水吗？”五个方面竖列放在一起。这五个方面是这节课要重点研究的内容，也是研究气体的基本内容。

点评：通过阿尔卑斯山山洞之谜，引发学生求知的兴趣，继而在学生尝试释疑中引出二氧化碳气体，课题揭示自然准确。接下来，老师完全遵从学生的认知主线，把学生了解的和想要研究的内容全都板书出来，并依照这些内容进行研究。最大限度地尊重了学生的认知需求和主体地位。

（三）、研究——注重方法引领

师：（出示学生桌上的一瓶二氧化碳）这是一瓶二氧化碳气体，我们一起来认识一下。

师：先观察一下，二氧化碳是什么样子的？

生：看不到。

生：没有颜色。

（老师把黑板上的“无色”后面的“？”擦去。因为原先的说法得到实验证实了。）

师：不借助任何其他工具，还可以了解它的什么情况？

生：味道。（老师纠正：气味）

师：怎么知道它是什么气味？

生：闻一闻就知道了。

师：怎么闻？

（老师进行方法指导：把瓶口上的一片玻璃盖往一边移动，露出一点瓶口，然后把瓶口水平放在鼻孔附近，用手对着瓶口往鼻孔处轻轻地扇。学生照做。）

师：二氧化碳是什么气味？

生：没有气味。

（老师把黑板上的“无味”后面的“？”去掉。）

师：（建议各组熟悉桌上材料）看看老师都为你们准备了哪些材料？（请学生介绍）

师：对照黑板上的这些内容，看看这些材料可以帮助你们完成哪些方面的研究？（讨论交流）

师：哪个小组先来，你们想研究什么？怎么研究？（学生汇报实验方案）

如上图是一个灭火装置，即用一根铁丝把高低不同的两截蜡烛拴住，并挂在一只大烧杯的内侧底部。

生：我们想研究二氧化碳能不能灭火。先从烧杯里取出蜡烛并点燃，再把蜡烛挂入烧杯里。然后把一瓶二氧化碳气体往蜡烛上倒？

师：同意他的做法吗？

生：我不同意。直接往蜡烛上倒没有效果。因为蜡烛火焰的上方都是热空气，热空气上升，把二氧化碳往上倒就会被热空气冲走，根本不能接触到火焰。

师：你认为怎样做最有效果？

生：把二氧化碳往蜡烛对面的空地上倒。

（老师指导倒二氧化碳的方法：蜡烛点燃后要立即往杯里倒二氧化碳，否则一旦烧杯里温度升高产生热空气就不容易倒进去了。同时倒二氧化碳时，要把集气瓶口放在烧杯内侧后再打开玻璃盖，并把瓶口往下稍作倾斜就行，切忌瓶底朝上。）

师：其他的实验呢？

生：我想吹肥皂泡。研究二氧化碳比空气重还是比空气轻。

师：说说你是怎么知道的？

生：我吹出来的是二氧化碳气体，吹出的肥皂泡如果向上升，就说明二氧化碳气体比空气轻。往下沉就比空气重。

师：怎样吹效果最明显？

生：水平吹，如果二氧化碳重很容易见到它往下沉。

师：还有什么要研究的？

生：我们想研究二氧化碳能不能溶在水里。

师：怎么研究？

生：我把这只装有二氧化碳气体的矿泉水瓶盖打开，然后往瓶里装一些水，再把瓶盖拧紧就行了。

师：怎么知道二氧化碳溶不溶于水？（学生迟疑并思考片刻）

生：摇动瓶子，如果水里有气泡说明二氧化碳溶于水了。

师：（拿一只空的矿泉水瓶，现场装一些水进去并摇动）你看这瓶里没有二氧化碳但水里也有气泡呀！（学生挠头并再作思考，但尚无想法。）

师：平常，我们用吸管喝牛奶时，会发现什么现象？（学生即刻顿悟）

生：矿泉水瓶里的二氧化碳气体如果溶于水，瓶子会往里瘪。因为瓶里的二氧化碳减少了。

师：假如二氧化碳能溶于水，怎样让它溶在水里多一些，快一些？

生：使劲摇晃瓶子。摇晃会使大部分二氧化碳卷入水里，溶解在水里的机会自然就多多了。）

师：看来，每个小组都作好准备了，接下来可以开始了。（提醒：谨慎操作，仔细观察。）

学生汇报实验情况：老师依据学生所答，依次把黑板上“灭火？”和“能溶于水？”中的“？”擦去；把“比空气重还是轻？”中的“还是轻？”擦去。

师：（取一只装有澄清石灰水的小烧杯）刚才同学们吹肥皂泡的时候，兴致非常高，现在老师也来吹一样东西，我可以把这杯子里的水吹成“牛奶”，信不信？（学生惊异并期待，老师演示实验）

师：怎么样？知道这是为什么吗？（学生不解）

师：你想试试吗？

师：请各组组长到前面来取材料，下去试试。不过试完后要说说你的想法。（提醒学生吹的时候要轻轻的，否则水花会喷到脸上）

生：水变浑了。

生：里面有白色的沉淀物质。

生：二氧化碳气体能把水变浑。因为我吹出来的是二氧化碳气体。

师：告诉大家，这不是一般的水，是一杯澄清的石灰水。现在你有什么要说的？

生：二氧化碳气体能使澄清的石灰水变浑浊。

师：这是二氧化碳一个非常重要的性质，今后我们会经常遇到。（板书这一性质）归纳研究气体的基本内容：老师对照黑板总结研究某一气体的一般内容：无色（颜色）、无味（气味）、比空气重（比重）、能溶于水（溶解性）、能灭火（对燃烧的作用）。指出，由于时间关系，黑板上其他的内容，今后继续研究。

点评：以上是实验研究阶段，其突出特点是：完全遵从学生的认知需求，放手由学生自主实验，自行探究。由于研究的问题都是学生自己提出来的，研究的方案是自己制定的，研究的过程更是自己操纵的，学生探究兴致异常高涨，问题研究细致入微，收到良好的教学效果。同时，此环节老师注重方法的引领，并总结出研究单一气体的一般方法，强调科学研究的严谨性与规范性，既训练了学生的科学思维，又强化了学生的认知体验和实验技能，这在研究习惯和科学素养的形成上都是必备的。

（四）拓展应用:

师：(示意学生再看死狗洞的视频)现在，我们再回过头来看看前面的那个故事，知道是怎么回事了吗？

（生答：二氧化碳比空气重，处在低处，狗窒息而死，而主人处在高处所以没事。）

师：每逢放长假的时候，很多同学都到外面旅游，尤其是一些勇敢的男同学，特别喜欢钻一些险峻的山洞。哪些同学钻过的？（许多学生举手）

师：你都钻过什么山洞？有什么体会？

师：看来，你很有经验。如果钻一些比较深的山洞，你有什么要提醒大家的？为什么？

生：深洞里会有很多二氧化碳，最好别进去。

生：深洞如果不通风，进去后人会窒息的。所以进去时要带上氧气装备。

生：进去时，带上一只火把，如果火把熄灭了，说明里面的二氧化碳太多，不能往里去。

师：如果当地的旅游部门要将这个山洞改造成游客可以安全出入的景点，应该怎么做？

生：给游人带上氧气装备。

生：给山洞的其他地方再开出一些洞口，使山洞通风。

生：在山洞里面种植一些花草。

师：为什么要种植花草？

生：花草会释放出氧气，吸收二氧化碳。

师：看来，从道理上讲这些方法都没错，不过，比比看，哪一种方法更好些。

（学生比较并总结：给每个游客带上氧气装备，太麻烦，而且耗费资金；深的山洞一般不见天日，种花草很难成活，种耐阴的菌类植物又恐供氧不足；通风，里面的空气基本上和外界相同，简便易行，自然是最好的办法。）

师：（出示一瓶汽水，并把瓶盖打开摇晃）我们再看看这瓶汽水，你发现了什么？

生：有很多气体直往上冒。

生：里面都是二氧化碳气体。

师：你怎么知道的？

生：我爸早就告诉过我了，我还知道啤酒里也有二氧化碳气体。

师：怎么证明你说的是对的？

（学生上来做实验：先摇动汽水，待气泡往上冒时，再把一根火柴点燃迅速放在瓶口，火顿时熄灭。）

师：我们还可以用什么方法证明？

生：可以把汽水倒一些在澄清的石灰水里，摇晃一段时间后看石灰水是不是变浑浊了。

生：可以把集气瓶盖上涂一些石灰水，然后把玻璃盖放在往上冒的气体上，过一会看看玻璃表面是不是变白了。

师：现在，如果给你二氧化碳气体，你最想做的是什么？

生：灭火。

生：把一只小虫放在里面看看会不会死掉。

生：把一袋二氧化碳套在一盆花上不透气，看看花会有什么变化。

生：我想制一瓶汽水喝。

师：（课件：一瓶汽水及配制材料。）夏天，很多同学都喜欢喝汽水。图上就是老师自制的一瓶汽水，怎么样，看着就让你眼馋吧。不过要制出一瓶像样的汽水，需要很多工序，而且每道工序都很讲究。有兴趣的同学，课后老师和你们边研究边制作。

点评：在二氧化碳的应用上，老师并不是把二氧化碳所涉及的生活现象随便引入课堂，而是有选择，有甄别，仍以学生的认知心理为基点，选取学生有体验，并且饶有兴致的内容。可以说，“钻山洞”是孩子们，尤其是男孩子特别喜爱的一项活动。“喝汽水”更是孩子们的一大嗜好和惯常行为。老师从这两个话题入手，自然深得学生的关注和参与。探究的内容也便在更大的平台上得到实质性的开掘和拓展，效果甚好。

教后记：一堂课研究下来，并非课前一些老师预想的那样难，整体进程情趣盎然，自然流畅。尽管老师把所有内容放手给学生自己研究，学生并未因为初次接触气体而显得生疏或不知所措，相反，却抱以更大的兴趣和热情，心态积极主动，思维异常活跃。课后调查，学生一致认为本课内容不难，而且全新的研究对象和独特的研究方式让他们非常欣喜和激动，给了他们全新的体验和感受。同学们一致要求，今后多上一些专门研究气体的课或更新颖的课。