第四单元
流动的空气
教材编写说明 本单元是三年级上册的第四单元，这是一个综合探究单元。
本单元的学习目标是：知道空气占有一定的空间，空气总会充满各处；通过观察，描述热空气上升的现象。知道空气的流动是风形成的原因。列举生活中常见的形成风的一些方法。
课程标准中关于空气的主要概念描述是：“空气是一种常见而重要的混合物质。”在教材编写和教学实践过程中，关于空气的主要概念的学习可以从“四个方面、三个视角”进行关注。
四个方面：
由课标中物质科学领域主要概念3的描述，关于空气的学习可以围绕“常见性、重要性、混合性和物质性”这四个方面进行。
与本单元最直接相关的是本套教材一年级下学期第四单元《空气》，本单元教学之后是四年级上学期第四单元《人体的呼吸器官》和六年级下学期第四单元《物质的变化》。
一年级《空气》单元主要是引领学生对空气的客观普遍存在性及一些一般物理特征进行认知，所以体现的是对空气的“常见性”和“物质性”方面的了解。四年级《人体的呼吸器官》及关于植物光合作用的学习过程中，学生会知道空气中的氧气和二氧化碳对生命具有重要意义，这是对空气“重要性”方面的了解。六年级《物质的变化》单元中关于空气主要组成成分的认知则是对空气“混合性”方面的了解。而本单元《流动的空气》达成的是空气“常见性、物质性、重要性”方面的了解，在整体关于空气的主要概念的学习过程中，起到的是承上启下的衔接作用。
三个视角：
对小学生而言，空气是一种熟悉而且常见的物质，但是这种物质又比较特别，它的特殊之处在于它不像一块岩石、一瓶饮料那样容易直接感知到，也不像水那样只含有一种物质。所以认识空气这种特殊的物体和物质，可以从“物体视角、物质视角、运动与变化视角”三个视角进行。从物体视角认识空气的特征，从物质视角认识空气的物质组成，从运动与变化视角认识空气的流动。所以，本单元主要是从运动与变化的视角进行对空气的认知。
本单元侧重培养的科学探究要素是“作出假设”，其3～4年级的学段目标是“在教师引导下，能基于已有经验和所学知识，从现象和事件发生的条件、过程、原因等方面提出假设”。之所以将本单元培养探究要素定位为“作出假设”，是因为空气不易直接观察的特殊性，无论是空气占据空间，还是空气的流动，都需要学生在直接与间接观察的基础上，进行推理与预测等思维活动的参与。另外，本单元对知识学习而言，是从事实性知识的学习到因果性知识的学习过渡的时期，也标志着小学生所学习的物质科学知识的类型和水平的提高。因果性知识具有解释力，科学解释属于高阶思维，需要一定的推理、想象、假设等思维活动的参与。
本单元一共由5课组成，分别是《空气占据空间》《会上升的热空气》《空气的流动》《大自然里的风》《我们来制造风》，课题即表明了每节课要达成的科学概念学习目标。
第1课《空气占据空间》，就科学概念而言，可以说，这是一篇经典课文，它曾多次出现在赛课课堂上，因此也有着许多教学经验与技巧。在此基础上，本次教材编写，关于“空气占据空间”概念的学习，我们主要侧重于学生思维活动的参与。即引领学生解释“瓶子里的气球吹不大”和“水中纸团不会湿”的事实，在解释的过程中，学生的预测与假设等思维能力得到发展。再有，本课实验还关注了对假设的验证，这样就没有把“作出假设”探究要素的培养孤立，也提高了学生解决问题的能力。
第2课《会上升的热空气》，热空气会上升是事实性知识，它是低年级事实性知识学习的延续，而热空气上升的事实又是不易直接观察到的，必须借助于其他物体的运动变化而得
以经过假设与推理的思维活动的参与而得出。所以本课编写，我们从生活中一个经验“排风口设在窗户的上方”开始，先由学生自己提出假设，然后，组织学生设计实验验证假设，并对实验现象进行解释，在这一过程中我们将会发现学生已经开始了由事实性知识的学习向因果性知识的学习开始过渡。
第3课《空气的流动》，紧密联系第1课“空气占据空间”和第2课“热空气会上升”的概念，自然过渡到本课，提出“热空气上升后留下的空间被谁占有”的问题，这个问题提出对于学生来讲是有着思维活动参与的。学生进行假设时很容易想到是空气流动过来补充，这也就开始了空气流动特点的关注。还是那个难点，空气流动的观察不易直接感知，所以，经典实验装置“风的形成演示箱”进入课堂，帮助学生形成“空气流动”的概念，并使这种概念形象化。最后的风门小知识的阅读可以帮助学生从技术的角度了解科学与技术的关系问题，达成STSE学习目标。
第4课《大自然里的风》，空气的流动特征的学习在前面的科学课里，多是停留在身边和教室里的，从空间上来讲，这节课将空气流动现象扩展至自然界中，先组织学生寻找大自然里的空气流动现象，并强调证明空气流动的事实，帮学生形成证据意识。关于风的形成原因，已经到了因果性知识学习的层面了，它具有解释力，强调思维的参与。所以本课以“海陆风”的形成为突破口，利用模型进行一步步的推理，最后将“空气占据空间”“热空气会上升”“空气会流动”这些概念整合到一起，既强调了概念间的联系，建立概念系统，又发展了学生的思维能力。最后在迁移应用活动“解释中国季风形成原因”中得以深化。
第5课《我们来制造风》，课标中提出“列举生活中常见的形成风的一些方法”，这个学习目标的提出一方面是落实空气“常见性”的认知，另一方面还引领我们关注人类创造工具改善生活的方面，即技术与工程领域的学习，科学技术环境与社会目标的落实。最后的科学辩论会“可爱又可恨的风”，丰富了科学学习的活动类型，增强了学生的学习动机，并使学生对于科学唯物辩证世界观的形成有了萌芽，将科学哲学引入了课堂。
表4-1 第四单元框架表 单元标题 培养主线 科学探究目标 科学知识目标 要领单元目标 学习目标 素 域 在教师引导3.1知道空气下，能基于已具有质量并占有经验和所有一定的空学知识，从事间，空气总会件发生的过充满各处。 程提出假设。 3.3-1通过观察，描述热空气上升的现象。 3.3-2知道空气的流动是风形成的原因。 作物3.3-3列举生出质活中常见的形假科成风的一些方设 学 法。 课标题 科学态度目标 设计意图与具体构想 维度 学段目标 ? 能在好奇心的驱使下，表现出对现象和事件发生的条件、过程、原因等方面的探究兴趣。 科学技术与日常生活的联系 科学、技术社会与环境目标 关学段目标 系 ? 了解科学技术对人类生活方式和思维方式的影响。 流动的空气 ? 引入活动。在空气中，气球可以吹得很大，在瓶子里，气球只能吹大一点点。提出问题：瓶子里的气球为什么只能吹大一点点？ ? 猜想假设。引领学生基于自己的生活经验和学过的知识对瓶子里吹气球的过程与吹不大的原因提出自己的假设。 1? 实验。1.证明瓶子里的空间被空气占有一部分。瓶子下部打孔后再吹气球，空发现气球可以吹大，引领学生进行进一步假设。然后把孔洞放入水中后吹气球，气发现气球变鼓的过程中，孔洞中有气泡逸出，从而证明瓶子里原有部分空间是由占空气占有的。 据2.不会湿的纸团。杯子倒扣着压到水底后，再竖直退出，发现杯子里纸团不空湿；如果在水中慢慢倾斜杯子至横卧，纸团变湿，观察现象，比较分析，形成解间 释。空气占有杯子里的空间。 ? 得出结论。联系生活，归纳概括得出：空气占有着一定的空间，总会充满各处。 ? 拓展活动。科学小魔术-听话的小球。引领学生应用所学知识，对魔术进行解密的假设。 ? 导入活动。家里厨房的排风口都安装在窗户的上部，这是为什么？提出问2题。 会? 猜想假设。引导学生能依据已有经验和所学知识对排风口位置安排这个事上件的原因进行猜想，形成热空气会上升的假设。 升? 事实证据。 的? 实验1.转动的纸蛇。 热? 实验2.放飞塑料袋。仔细观察，比较打开电吹风前后塑料袋的变化，试着空解释一下这些现象。 气 ? 得出结论。热空气会上升。 3? 提出问题。引领学生关注暖气片，提出问题：暖气片旁边的空气变热上升空后，留下的空间被谁占有呢？ 气? 猜想假设。风的形成模拟试验箱。引领学生对箱内空气流动情况进行假设，的并用示意图的形式画出各种假设。 探究兴趣 流? 动 ? ? 4大自然里的风 5我们来制造风 ? ? ? ? ? ? ? ? ? 搜集证据。实验：把点燃的线香放在进风口，使得箱内空气流动情况可视，验证假设。 得出结论。画一画空气流动实际路线图，经过分析得出结论：热空气上升后，周围较冷的空气会流动过来，补充热空气上升后留下的空间。 阅读。巧妙地设计——风门。炉子的下方的风门打开的大小不同，可以控制炉外冷空气流入炉子里参加煤炭燃烧的量，从而控制火力的大小。 提出问题。顺着上一节课的思路，对大自然中是否也有类似于家里的热空气上升，冷空气流动过来过行补充的现象进行思考。 活动。寻找大自然里流动的空气。到室外寻找空气流动的事实，并思考证明空气流动的事实证据。 猜想假设。是谁让大自然中的空气流动起来的？ 阅读。海陆风的形成原因。 得出结论。大自然里也有空气流动的现象，空气流动会形成风。 导入活动。运动后很热，希望能有风来帮助散热。 活动。我们来制造风。引领学生列举生活中人们主动造风方便生活的事实。体验人类利用自然、改造自然的积极作用。 表达交流。可爱又可恨的风。进行科学辩论，关注风对人类生活的双面影响。 拓展阅读。新能源——风力发电。
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