《大气压力》教学设计

《大气压力》教学设计
张东旭
一、教学内容分析
（一）课标分析
小学科学课程是一门实践性课程，探究活动作为学生学习科学的重要方式，强调从学生熟悉的日常生活出发，通过学生亲身经历动手动脑等实践活动，了解科学探究的具体方法和技能，理解基本的科学知识，发现和提出生活实际中的简单科学问题，并尝试用科学方法和科学知识予以解决，在实践中体验和积累认知世界的经验，提高科学能力，培养科学态度，学习与同伴的交流、交往与合作。

空气属于物质领域当中看不见的物质，它可以产生力更可以对其他物体施加力。

在地球上的物体，无时无刻不在承受这种力，但它的存在往往又被人们忽视或者是误解为其他的力。

课标涉及的学习内容如下：
（二）教材分析
《大气压力》是首师大版小学科学教材五年级上册《力与生活》单元第四课时内容。

作为《力与生活》单元的最后一课，在学生对于“力与运动（或者说形变）”的关系有了一定的理解，并且认识了几种简单的力——推力、拉力的基础上，相对于不能直接用肉眼观察到施力物体的大气压力，通过受力物体的形变和与之的接触物进而进行推导和验证出大气压力的存在。

本课从建构主义和探究教学的思想出发，从生活实例入手，揭示大气压力的存在，引领学生在动手动脑的实践中开展研究与发现问题，使其学会在“做”中学。

本课内容是按照“观察推
导、验证推导、延伸解决问题，”三个环节的活动进行编写的，让学生亲历：问题——猜想——验证——再猜想——再验证——结论——延伸的科学探究过程。

学生完成了从发现和提出生活实际中的科学问题，并且通过假设、实践、讨论等活动解决了相关问题，从而提高科学能力，培养科学思维。

二、学情分析
对于吸盘式挂钩及其相似的大气压力应用的生活用品，学生都十分的熟悉，也能够正确的进行操作，但对于它们的工作原理——大气压力，绝大部分学生根本不了解，甚至错误地以为是粘力、吸力在起作用。

虽然大气压力无处不在，但是由于我们生活在地表正常状态下感知不到它的存在，因此造成了人们对大气压力存在的忽视，这恰是我们教学中需要探究、解决的问题，也正是学生逻辑思维得以提高的关键。

三、学科核心素养
科学思维是科学学科核心素养的核心。

它是从科学视角对客观事物本质属性、内在规律及相互关系的认识方式，是对科学中的基础理论、理想模型和经验事实之间关系的理解，是分析综合、抽象概括、推理论证等科学思维方法的内化，是基于事实证据和科学推理对不同观点和结论提出质疑、批判，进而提出创造性的见解。

本课的教学设计是通过学生对常见现象的观察、分析，发现他们错误的前认知，进而提出要探究的科学问题。

再通过对问题进行分析综合、抽象概括、推理论证，让学生在做中学、在学中思，从而获取新的知识，发展学生的科学思维能力。

四、教学目标及重难点
（一）教学目标
1.科学概念
●知道空气是有质量的，可以对处于其中的物体产生压力。

2.科学探究
●通过挂钩实验，让学生认识大气压力的存在。

●通过对吸盘式挂钩实验的观察、讨论，学习对实验现象进行正确的
逻辑分析。

3.科学态度
●培养学生认真观察、通过现象进行逻辑分析的科学学习习惯。

在科
学实践中养成证伪、修正、延展的科学基本素养。

4.科学、技术、社会与环境
●能够从生活中发现科学问题，并用学到的科学知识去解决生活中的
实际问题。

（二）教学重点
通过挂钩实验，让学生认识大气压力的存在。

（三）教学难点
通过对吸盘式挂钩实验的观察、讨论，学习对实验现象进行正确的逻辑分析。

五、教学准备：1、吸盘式挂钩、钩码、透明胶带、打孔塑料片
吸管（两长一短一组、单独一根一组）、纸杯（内装多半杯饮料）
2、教学课件
六、教学过程
（一）发现问题初步分析
1.教师提问：（出示吸盘式挂钩）这是什么？
你还在什么地方见过类似的物体？（出示课件、图示）
学生回答后，教师追问：（把挂钩按压在玻璃上）是什么力量在起作用让挂钩能
牢牢地待在了玻璃上？
预设：学生的解释是 1、有粘性粘在玻璃上 2、有吸力吸在玻璃上
【设计意图】以学生的生活常见的生活实物为切入点，引发学生思考，了解学生的前概念。

2.分析论证挂钩是否有粘性、是否有吸力
预设1：挂钩有粘性
策略：教师打开挂钩，让学生观察、触摸挂钩内壁，学生发现挂钩没有粘性，之后触摸玻璃表面，学生同样发现玻璃也没有粘性。

预设2：挂钩有吸力
策略：教师将挂钩慢慢靠近玻璃，挂钩待不住；将挂钩轻轻贴在玻璃上，挂钩也待不住。

将挂钩靠近学生的皮肤（手臂或者脸颊），都感觉不到挂钩有吸力，玻璃、人体的皮肤也没有吸力。

【设计意图】通过学生的观察、论证否定错误的前认知，引导学生从其他方面分析力的来源。

（二）提出新问再次分析
1.教师引导学生从挂钩外部的物体进行猜想
教师提问：既然力量不是来自于挂钩和玻璃，那么可能来源于什么物体？
预设回答：力量只能来源于其他物体。

因为手与挂钩有过接触，所以学生会猜测是手的力量。

2. 分析论证是否是手的力量在起作用
教师提问：为什么会猜想是手的力量？
预设回答：因为要让挂钩待在物体表面，手要先按压才可以，所以应该是手的力
量。

策略：教师演示用力挤压挂钩，然后松开手，让学生观察挂钩没有从玻璃上掉落。

教师追问：为什么手拿开，挂钩依然不会掉落？
预设回答：手的力量可能会持续作用在挂钩上。

策略：教师多次演示把挂钩挤压在黑板上、电子屏幕上，佯装无意的把挂钩挤压在墙面上，出现挂钩落地的现象。

【设计意图】通过学生的观察、论证，否定之前的猜想，让学生再次更换角度去发现问题、进行新猜想，从而养成学生的批判性思维的意识，能够基于证据大胆质疑，从不同角度思考问题。

（三）反复论证聚焦核心
1.讨论分析，是不是手的力量在持续作用
教师提问：如果手的力量能够持续作用在挂钩上，那么挂钩可以在任何物体表面牢牢待住，不掉落。

事实是这样吗？
学生验证在桌面、墙面、书本表面……挤压挂钩，汇报实验结果。

预设分析结果：按压后挂钩不能在所有物体表面待住，所以说明不是手的力量在持续起作用。

2.观察分析，结合原有知识，提出新的猜想
教师提问：不是手的力量持续作用在挂钩上，说明还有其他的力量作用在挂钩上？
这种力量来源于谁？我们再来仔细观察挂钩的工作过程。

教师引导学生观察挂钩在不同表面，按压前后的变化，松开手后的变化。

预设1：按压前的挂钩按压时的挂钩
教师提问：按压时挂钩怎样了？是谁的力量在起作用？
预设回答：按压前，挂钩是鼓的，按压后，被手的力量压扁了。

预设2：松开手后
平滑的表面粗糙的表面
教师提问：根据我们之前学过的弹性原理，松开手后，挂钩应该怎样？
预设回答：挂钩具有弹性，在弹力的作用下应该恢复原状。

教师追问：在平滑的物体表面，挂钩没有恢复原状，说明什么问题？
预设回答：还有一个力作用在挂钩上，并且比挂钩本身的弹力大，所以挂钩无法恢复原状。

教师引导学生分析，还有什么被我们忽视的问题？
预设：在挂钩周围还有空气，也有可能是发力物体。

教师小结：通过我们的分析，找到了一个全新的发力物体，空气（板书）是不是它的力量（板书）在起作用呢？我们还是通过实验来证实。

【设计意图】通过教师的引导，尤其是环环相扣的提问，结合前期所学习的弹力的性质和力的作用，从挂钩的结构变化提出有针对性的猜测。

这一过程中培养学生尊重事实，并根据事实进行反复推导，多角度的分析，进而培养学生的逻辑思维能力。

（四）实验探究验证猜想
1．设计实验加强演绎（教师为学生准备不同的实验材料（塑料片有的有孔，有的没孔），让学生根据之前的假设，利用手中的实验材料设计实验，验证假设。

）（1）师：我们推断出空气有力量，怎样证明空气有力量呢？看实验盒中的材料，想一想你能用这些材料证明空气有力量吗？
教师展示实验材料：挂钩、塑料片（有孔、无孔）、钩码、透明胶带
（2）学生组内讨论一下。

（3）学生以小组为单位汇报。

预设回答：把挂钩按压在塑料片后，再反方向的拉挂钩，感觉力的大小。

一拉就开，说明不是空气的力量在起作用，不容易拉开就应该是空气的
力在起作用。

如果还能挂上几个钩码，那说明空气的力量还很大。

（4）师生讨论：注意事项，填表、画图方法。

附：
空气力量实验记录单
班级：组别：
注意事项：从侧面观察挂钩的状态，按压时用力按压。

【设计意图】实验的自主设计，有利于培养学生的辩证分析能力和演绎推导能力。

对于实验重点部分的强调，避免学生操作失误引起的实验偏差，让学生的实验观察更有针对性。

2．分组实验验证猜想
教师巡视指导各组实验，由于材料的不统一，各个小组的实验结果不相同：挂钩有的能待住，有的待不住。

貌似相同的材料，实验结果差别巨大，再次引发学生观察并且深入思考。

学生汇报实验结果，发现问题：
教师提问：为什么有的组挂钩能够牢牢地待在塑料片上？还能挂上几个钩码。

而有的组的挂钩待不住？是不是操作失误？
预设回答：不是操作失误，是实验材料不相同。

有的塑料片上有孔，挂钩就待不住，没空的塑料片，挂钩就能待住。

师生讨论分析问题：为什么塑料片有孔，挂钩待不住？
有孔与无孔的本质上的差别在哪里？
学生讨论回答，与教师一同分析、交流。

预设回答：塑料片没有孔，挤压后松开手，挂钩内没有空气或者有很少量的空气，可以忽略不计，有且只有外面空气的力量，克服了弹力把挂钩压在了
塑料片上。

（板书画图）
塑料片有孔，挤压后，松开手，空气又顺着孔流进了挂钩内，挂钩内
外都有空气，它们的力量相互抵消，在弹性的作用下，挂钩恢复原状，
没有其他力量让可以使挂钩待在塑料片上。

（板书画图）
【设计意图】通过对比实验的分析，推导出空气的力量是如何作用在挂钩上的。

整个分析过程建立在“力的作用”这一核心概念的基础上，从而培养学生演绎推理能力既科学思维能力。

3.修正实验逆证猜想
教师提问：既然我们知道了挂钩外部的空气有力量，能够克服弹力把挂钩压在塑料片上。

那么那些有孔的塑料片，你能不能想办法把实验材料修正一下，也能让挂钩外的空气把它压住？
学生观察实验材料，讨论修正方法和实验方法。

预设回答：用胶带把塑料片上的孔粘住。

如果按压后挂钩待在了塑料片上，证明内部没有空气后，外部的空气就能克服弹力把挂钩压在塑料片上；如
果还能挂上几个钩码，那说明空气的力量还很大。

学生分组实验，教师巡视。

实验后汇报。

【设计意图】通过材料的不同，让学生发现问题、分析问题、最终通过所学、分
析解决了问题，进一步巩固对空气力量的认识，同时还培养了学生的逆向思维能力和演绎推理能力。

（五）拓展延伸巩固所学
1.知识拓展：通过刚才的实验我们发现，让挂钩牢牢待在塑料片上的力量，就是我们看不到的空气的力量。

其实许多科学家都对空气的力量进行过研究，发现空气的力量不但存在，而且力量相当的巨大。

下面我们就来回顾一下科学家们的研究。

课件出示：我们生活的地球表面包裹着一层厚厚的空气，我们把这层空气叫做大气层。

大气层有2000-3000千米厚，世界最高峰珠穆朗玛峰高约8844
米，大气层的厚度要相当于大约340个珠穆朗玛峰摞在一起那么高！
我们感觉空气很轻，其实地球上的空气总重量有5300万亿吨，这么大
的重量会产生巨大的压力，我们把这种力量叫做大气压力。

（修改板书：
大气压力）
教师介绍：对于大气压力的研究，早在十七世纪就有科学家做了一个著名的实验。

课件出示：1654年5月8日，德国马德堡市市长格里克就做了一个实验：他把两个直径30多厘米的空心铜半球紧贴在一起，用抽气机抽出球内的
空气，然后用两队马向相反的方向拉两个半球。

2匹、4匹、8匹、
直到用了16匹马才把两个铜球分开。

而如果把铜半球上的阀门拧开，
空气经阀门流进球里，用手一拉球就开了。

这就是著名的马德堡半球
实验。

【设计意图】教师由实验结论引申拓展到大气层的介绍和大气压力的大小，以及第一个证明大气压力存在的科学家，激发学生的学习兴趣，唤起学生的求知欲。

2.实验拓展：其实，生活中很多现象都和大气压力有关，比如我们用吸管喝水，就是大气压力在起作用。

预设：学生质疑是大气压力在帮我们“吸”饮料。

策略：引导学生完成对比实验。

（一根吸管吸水，三根连在一起的长短不一的吸管吸水）
学生完成实验后，讨论思考，结合本堂课的知识进行解释。

教师小结：我们用吸管喝水或者饮料，用力吸的时候其实只是把口腔和吸管里的空气排空，之后是靠大气压力把水或者饮料压进了嘴里。

一但口腔里有
空气流通，和饮料外的大气压力就会抵消，我们就无法喝到饮料了。

【设计意图】实验的拓展，可以训练学生解决实际问题的能力，并建立“科学就在身边”的学习意识。

教师总结：其实生活中的许多现象都和大气压力有关，同学们课下可以仔细观察，能不能用我们今天所学的知识解释生活中的一些现象。

七、板书设计
空气力量
↓
大气压力
八、教学反思
《大气压力》一课如何培养学生的逻辑思维
“教育最主要的目标是引导学生的思维。

”我们的科学课堂中不乏热热闹闹的探究活动，但在活动的背后往往却是对思维培养的缺失。

当我们放手让学生进行探究的时候，其实更不能放弃对学生思维的引领，让学生在知识、能力、思维等方面都得以成长。

人们生活在厚厚的大气层底下，每天都要呼吸空气，大气压力的存在与人们生活息息相关，但是由于它看不见、摸不着，我们的感官正常状态下感知不到它的存在，这就客观上增加了学生认知大气压力的难度，但同时也为学生逻辑思维的培养提供了一个难得的机会。

为此，本堂课的设计作了以下的努力：
一、环环相扣，搭设思维发展的支架。

本堂课的设计没有把重点放在通过多种实验证明大气压力的存在上，而是通过一个简单的实验——吸盘式挂钩实验，在教师的启发下，让学生自行探求大气压力存在的证据以及大气压力的工作原理。

课堂教学是以生活中的现象引发学生的思考，提出猜想，在教师的引导下验证猜想，在师生的讨论中，在通过已有知识的迁移修正猜想、提出新猜想，通过小组合作验证新猜想，得出结论，拓展延伸。

整个思维过程是在一个个思维阶梯的更替中，逐渐趋于成熟的。

二、对比实验，构建思维碰撞的平台。

实验材料的不统一，也是本堂课的一个特点。

通过不同材料，引出不同实验现象，给学生构建了一个思维碰撞的平台，进而引起学生有意观察，发现问题，从而引发思考，解决问题。

通过挂钩操作感知大气压力的存在，这是本节课的重点与难点所在，学生由于受生活经验的影响，把大气压力对挂钩的作用力误认为挂钩或是玻璃的吸力。

在之前的学习推导中解决了这一问题后，又会认为是手的力量的延续，把挂钩压在了玻璃上。

因为大气看不见摸不着，这就增加了学生理解知识的难度。

为了让学生弄明白这个问题，本堂课选择了有孔、无孔的塑料片对比实验的方法，实验结果的不同，直接引起学生思维的碰撞——是手的力量的延续？还是其他力量？如果手的力量能延续，那两个不同的实验应该结果相同，但现在结果不相同，说明手的力量无法延续，让挂钩待在玻璃上。

而是有另外一个力，这个力就直接并且只能指向了大气压力。

从而纠正了学生前认知上的误区，也就突破了教学的重点和难点。

三、适时酌量，提供思维提高的空间。

学生在这堂课中，虽然多次经历了从发现问题、提出问题——提出假设——验证假设——得出结论的过程，但是从头到尾，教师为学生提供了总购的思维空间和探究时间，也经历了一个帮、扶、放的过程。

最初的问题分析，教师帮引学生思考；重点实验的分析，教师只做重点的引导，其余由学生自己分析思考；最后的拓展思考，则完全让学生自主完成。

学生在实践中养成证伪、修正、延展的科学基本素养，逻辑分析能力逐渐养成并提高。

本节课在教学设计营造了浓厚的探究氛围，让学生始终处于积极的逻辑思考和探究活动中，使学生充分经历知识的形成过程。

思维支架的搭设更是通过环环相扣的问题和探究、新问题、再探究，激励学生进行逻辑分析，将探究活动不断推向新的高潮，引导学生的逻辑思维的发展。

本堂课教给学生的不止是科学知识、科学方法，更重要的是教会了学生科学探究的方法和逻辑思维的方向。