一、實(shí)驗(yàn)背景：為什么選擇針筒作為探究工具？演講人CONTENTS實(shí)驗(yàn)背景：為什么選擇針筒作為探究工具？實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備與操作：從“會(huì)做”到“做對(duì)”的細(xì)節(jié)把控檢查針筒氣密性（關(guān)鍵前提）現(xiàn)象背后的科學(xué)原理：從“看現(xiàn)象”到“懂本質(zhì)”拓展與延伸：從課堂到生活的科學(xué)遷移總結(jié)：讓科學(xué)探究成為思維的“針筒”目錄2025小學(xué)四年級(jí)科學(xué)下冊(cè)針筒吸水空氣排出實(shí)驗(yàn)課件作為一名從事小學(xué)科學(xué)教育十余年的教師，我始終相信：最生動(dòng)的科學(xué)課，一定是讓孩子的雙手先動(dòng)起來(lái)，再讓思維活起來(lái)。今天要和大家分享的“針筒吸水空氣排出實(shí)驗(yàn)”，正是四年級(jí)下冊(cè)“物質(zhì)的狀態(tài)與變化”單元中最具代表性的探究活動(dòng)。它不僅能直觀呈現(xiàn)“空氣占據(jù)空間”“液體與氣體的流動(dòng)性差異”等核心概念，更能通過(guò)動(dòng)手操作培養(yǎng)學(xué)生的觀察能力、問(wèn)題意識(shí)和科學(xué)思維。接下來(lái)，我將從實(shí)驗(yàn)背景、操作流程、現(xiàn)象解析、拓展思考四個(gè)維度，帶大家深入理解這個(gè)實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)邏輯與教學(xué)價(jià)值。01實(shí)驗(yàn)背景：為什么選擇針筒作為探究工具？1與教材內(nèi)容的緊密銜接四年級(jí)下冊(cè)“物質(zhì)的狀態(tài)與變化”單元，核心目標(biāo)是幫助學(xué)生通過(guò)觀察、實(shí)驗(yàn)，認(rèn)識(shí)固體、液體、氣體的基本特征。教材中明確提出：“通過(guò)簡(jiǎn)單實(shí)驗(yàn)，知道空氣占據(jù)空間，空氣可以被壓縮，水和空氣都是流體但流動(dòng)性不同?！贬樛沧鳛樯钪谐Ｒ姷墓ぞ?，其透明、可刻度的特性恰好能直觀呈現(xiàn)“體積變化”這一關(guān)鍵變量——當(dāng)活塞推拉時(shí)，針筒內(nèi)物質(zhì)（空氣或水）的體積變化會(huì)通過(guò)刻度清晰顯示，這正是突破“空氣占據(jù)空間”這一抽象概念的最佳載體。2生活中的科學(xué)原型在設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)時(shí)，我常思考：如何讓科學(xué)課與生活建立真實(shí)聯(lián)結(jié)？針筒（注射器）在醫(yī)療場(chǎng)景中用于抽取藥液、排出空氣，這是學(xué)生可能觀察過(guò)或聽說(shuō)過(guò)的場(chǎng)景。例如，家長(zhǎng)打針前，護(hù)士會(huì)推動(dòng)針筒排出氣泡，這一行為背后的原理正是“空氣占據(jù)空間，若不排出可能影響藥液劑量或造成醫(yī)療風(fēng)險(xiǎn)”。將這一生活現(xiàn)象轉(zhuǎn)化為課堂實(shí)驗(yàn)，能讓學(xué)生深刻體會(huì)“科學(xué)源于生活，服務(wù)于生活”的本質(zhì)。3能力培養(yǎng)的階梯性對(duì)于四年級(jí)學(xué)生（9-10歲），其認(rèn)知特點(diǎn)是從具體形象思維向抽象邏輯思維過(guò)渡。本實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)恰好符合這一特點(diǎn)：操作步驟簡(jiǎn)單（推、拉、觀察），但需要細(xì)致記錄（刻度變化、氣泡移動(dòng)）；現(xiàn)象直觀（水進(jìn)入針筒、氣泡消失），但需要深度思考（為什么氣泡會(huì)排出？空氣和水的“占據(jù)空間”有何不同？）。通過(guò)“動(dòng)手-觀察-提問(wèn)-解釋”的完整探究鏈，能有效提升學(xué)生的科學(xué)探究能力。02實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備與操作：從“會(huì)做”到“做對(duì)”的細(xì)節(jié)把控1實(shí)驗(yàn)材料的選擇與規(guī)范工欲善其事，必先利其器。為確保實(shí)驗(yàn)效果，材料的選擇需兼顧安全性、可見性和可操作性：針筒：建議選擇10mL或20mL的透明塑料針筒（避免玻璃材質(zhì)以防破損），刻度清晰且活塞推拉順暢（新針筒需提前測(cè)試，避免因老化導(dǎo)致活塞卡頓）。水源：使用常溫清水（避免熱水燙傷或冷水結(jié)冰影響觀察），若需增強(qiáng)可見性，可滴入1-2滴食用色素（如藍(lán)色），但需提前告知學(xué)生“色素僅為觀察，不可飲用”。輔助工具：燒杯（用于盛水）、抹布（用于擦拭針筒外壁水漬，避免打滑）、記錄單（設(shè)計(jì)“操作步驟-觀察現(xiàn)象-疑問(wèn)”三欄，幫助學(xué)生有序記錄）。2.2操作流程的分步解析（以“用針筒吸水并排出內(nèi)部空氣”為例）03檢查針筒氣密性（關(guān)鍵前提）檢查針筒氣密性（關(guān)鍵前提）操作：將針筒活塞推至底部（刻度0mL處），用手指堵住針筒前端小孔，緩慢向后拉活塞至5mL刻度處，松開手指，觀察活塞是否自動(dòng)復(fù)位。目的：確保針筒無(wú)漏氣（若活塞不復(fù)位，說(shuō)明針筒老化或有裂縫，需更換）。這一步是實(shí)驗(yàn)成功的基礎(chǔ)——若針筒漏氣，后續(xù)吸水時(shí)空氣會(huì)從縫隙進(jìn)入，無(wú)法準(zhǔn)確觀察“空氣排出”的過(guò)程。學(xué)生常見問(wèn)題：部分學(xué)生可能忽略“堵住前端小孔”的細(xì)節(jié)，直接拉活塞后松手，導(dǎo)致誤判氣密性。教師需強(qiáng)調(diào)“堵住小孔”是模擬“封閉空間”的關(guān)鍵動(dòng)作。檢查針筒氣密性（關(guān)鍵前提）步驟2：吸入半針筒空氣（建立初始狀態(tài)）操作：保持針筒前端小孔開放，將活塞拉至10mL刻度處（針筒內(nèi)充滿空氣），觀察針筒內(nèi)物質(zhì)的狀態(tài)（透明、無(wú)顏色）。提問(wèn)引導(dǎo)：“現(xiàn)在針筒里有東西嗎？”（學(xué)生可能回答“沒有”或“有空氣”）“如果我們把前端堵住，推動(dòng)活塞，里面的空氣會(huì)被壓縮嗎？”（為后續(xù)對(duì)比水的不可壓縮性做鋪墊）步驟3：吸水并觀察空氣與水的“空間爭(zhēng)奪”操作：將針筒前端浸入水中（水面需完全覆蓋小孔），緩慢向后拉活塞至20mL刻度處（此時(shí)針筒內(nèi)會(huì)同時(shí)進(jìn)入水和空氣，形成“水+氣泡”的混合狀態(tài)）。觀察重點(diǎn)：水從小孔進(jìn)入針筒時(shí)，活塞如何移動(dòng)？針筒內(nèi)的氣泡是如何分布的？（氣泡通常聚集在針筒頂部，因?yàn)榭諝饷芏缺人。z查針筒氣密性（關(guān)鍵前提）學(xué)生記錄提示：用文字或簡(jiǎn)筆畫記錄此時(shí)針筒內(nèi)的狀態(tài)（如“15mL水+5mL氣泡”），標(biāo)注氣泡的位置（頂部）。步驟4：排出空氣（核心操作）操作：保持針筒前端仍浸在水中（避免空氣再次進(jìn)入），將針筒傾斜45度（使氣泡聚集在針筒前端），緩慢向前推動(dòng)活塞，觀察氣泡如何變化（氣泡逐漸變小，最終消失，水填滿針筒）。關(guān)鍵細(xì)節(jié)：推動(dòng)活塞時(shí)需“緩慢”，若速度過(guò)快，氣泡可能被“壓碎”成小氣泡分散在水中，難以徹底排出；傾斜針筒是利用“氣泡上浮”的特性，讓空氣集中在容易排出的位置。對(duì)比實(shí)驗(yàn)：可讓學(xué)生嘗試“不傾斜針筒直接推活塞”，觀察現(xiàn)象差異（氣泡分散，無(wú)法完全排出），從而理解“操作方法影響實(shí)驗(yàn)結(jié)果”的科學(xué)嚴(yán)謹(jǐn)性。檢查針筒氣密性（關(guān)鍵前提）步驟5：驗(yàn)證空氣是否完全排出（評(píng)估實(shí)驗(yàn)效果）01操作：將針筒前端離開水面，保持活塞位置不變（假設(shè)此時(shí)針筒內(nèi)是20mL水），用手指堵住前端小孔，嘗試推動(dòng)活塞。02現(xiàn)象預(yù)期：若空氣已完全排出，活塞幾乎無(wú)法推動(dòng)（水不易被壓縮）；若仍有空氣殘留，活塞可輕微推動(dòng)（空氣被壓縮）。03學(xué)生反思：“如果活塞能推動(dòng)，可能是哪里操作失誤了？”（可能未傾斜針筒、推活塞速度過(guò)快、吸水時(shí)拉活塞過(guò)急導(dǎo)致大量空氣進(jìn)入）0404現(xiàn)象背后的科學(xué)原理：從“看現(xiàn)象”到“懂本質(zhì)”1空氣與水的“空間占據(jù)”特性對(duì)比通過(guò)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，我們可以總結(jié)出空氣與水的核心差異：空氣：易被壓縮，能占據(jù)任意形狀的空間（針筒內(nèi)的氣泡會(huì)因活塞推動(dòng)而縮?。?；空氣密度小，會(huì)在液體中上?。馀菥奂卺樛岔敳浚?。水：不易被壓縮（推動(dòng)活塞時(shí)阻力大），體積固定（吸水后刻度變化與活塞移動(dòng)量一致）；流動(dòng)性強(qiáng)，但受重力影響會(huì)下沉（在針筒中占據(jù)下方空間）。2大氣壓力的“隱形作用”當(dāng)我們將針筒前端浸入水中拉活塞時(shí)，針筒內(nèi)部空間增大，氣壓降低，外部大氣壓將水壓入針筒——這正是“吸水”的本質(zhì)。而排出空氣時(shí)，推動(dòng)活塞壓縮內(nèi)部空間，內(nèi)部氣壓升高，將空氣（氣泡）從前端小孔排出。這一過(guò)程雖未直接講解“大氣壓力”，但通過(guò)現(xiàn)象已能讓學(xué)生感知“看不見的力”在起作用，為后續(xù)學(xué)習(xí)“空氣的壓力”埋下伏筆。3科學(xué)探究的思維模型觀察現(xiàn)象：吸水后針筒內(nèi)有氣泡。設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)：傾斜針筒推活塞vs垂直針筒推活塞。本實(shí)驗(yàn)完整呈現(xiàn)了“觀察現(xiàn)象→提出問(wèn)題→設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)→驗(yàn)證假設(shè)→得出結(jié)論”的科學(xué)探究流程。例如：提出問(wèn)題：如何讓氣泡消失？驗(yàn)證假設(shè)：傾斜時(shí)氣泡易排出，垂直時(shí)氣泡分散。得出結(jié)論：利用氣泡上浮的特性，調(diào)整針筒角度可更高效排出空氣。01020304050605拓展與延伸：從課堂到生活的科學(xué)遷移1生活中的“排空氣”場(chǎng)景1科學(xué)的價(jià)值在于解釋和解決生活問(wèn)題。教師可引導(dǎo)學(xué)生列舉類似場(chǎng)景：2醫(yī)療場(chǎng)景：護(hù)士抽取藥液后推動(dòng)針筒排出氣泡（避免空氣進(jìn)入血管）。4水族箱場(chǎng)景：魚泵向水中打氧時(shí)，氣泡上浮是因?yàn)榭諝饷芏刃∮谒?廚房場(chǎng)景：用吸管喝飲料時(shí)，先吸走管內(nèi)空氣，大氣壓將飲料壓入吸管。2進(jìn)階探究：改變變量看現(xiàn)象STEP4STEP3STEP2STEP1學(xué)有余力的學(xué)生可嘗試以下拓展實(shí)驗(yàn)，深化對(duì)“空氣與水特性”的理解：變量1：針筒大?。?mLvs20mL）：觀察不同容量針筒排出空氣的難易程度（小針筒氣泡更少，更易排出）。變量2：液體種類（水vs油）：油的黏稠度更高，氣泡上升速度更慢，排出空氣需要更長(zhǎng)時(shí)間。變量3：溫度影響（冷水vs熱水）：熱水中空氣溶解度更低，吸水時(shí)可能產(chǎn)生更多氣泡（需教師指導(dǎo)，避免燙傷）。3科學(xué)態(tài)度的滲透實(shí)驗(yàn)中，學(xué)生可能會(huì)因操作失誤（如針筒漏氣、氣泡未排凈）導(dǎo)致結(jié)果不符合預(yù)期。此時(shí)教師需引導(dǎo)學(xué)生：“實(shí)驗(yàn)失敗不是錯(cuò)誤，而是發(fā)現(xiàn)問(wèn)題的機(jī)會(huì)。”通過(guò)分析失敗原因（如“是否堵住了前端小孔？”“推活塞時(shí)是否太快？”），培養(yǎng)學(xué)生“尊重事實(shí)、嚴(yán)謹(jǐn)求證”的科學(xué)態(tài)度。06總結(jié)：讓科學(xué)探究成為思維的“針筒”總結(jié)：讓科學(xué)探究成為思維的“針筒”回顧整個(gè)實(shí)驗(yàn)，我們通過(guò)針筒這一“微型實(shí)驗(yàn)室”，完成了對(duì)“空氣占據(jù)空間”“液體與氣體流動(dòng)性差異”的探究。更重要的是，學(xué)生在動(dòng)手操作中體會(huì)到：科學(xué)不是書本上的文字，而是可以觸摸、觀察、質(zhì)疑的真實(shí)存在。正如針筒需要排出空氣才能準(zhǔn)確吸