小学科学课程所选取的科学学习内容是以大概念的形式构建出小学科学概念体系。概念与判断的性质是不同的，我们要对小学科学教学设计进行逻辑分析，就必须区分出科学概念和科学判断。因此，我们考察小学科学知识体系，用语词或短语表达的思维形式或思维成果，才可称为逻辑学上的概念。尤其是在科学中运用符号表达概念，能在使用各种语言的世界范围保持概念的统一性。因此，判断反映的是概念间的关系。......
2023-11-20
基于逻辑的小学科学教学设计：揭示空气占据空间
【摘要】：提供“塑料袋”“气球和打气筒”“医用针管”“透明水槽和玻璃水杯、纸团、水”，构成能出现“空气占据空间”特征的典型实例。）5.空气占据空间将上面各个单称判断排列在一起。这种特征具有普遍性，则可以去掉具体情境得到一般性结论，也就是全称判断——“空气占据空间”。
提供“塑料袋”“气球和打气筒”“医用针管”“透明水槽和玻璃水杯、纸团、水”，构成能出现“空气占据空间”特征的典型实例。
教学主题：空气占据空间。
1.空气占据塑料袋内的空间
教师出示塑料袋，强调“这是一个塑料袋，现在是扁平的，能让它变鼓吗？”
教师操作：将塑料袋在空中一兜，然后迅速将开口扎紧，塑料袋是鼓的。
学生判断：塑料袋兜入了空气，将开口扎紧，空气跑不出去，就把塑料袋撑鼓了。
（思维过程：对塑料袋灌入空气各个环节的感知认识过程是分析过程，认识到空气撑鼓了塑料袋是综合过程。比较体现在塑料袋“瘪”与“鼓”的区别，塑料袋“开口”与“封闭”的区别，塑料袋“有”和“无”空气的区别，也隐含着塑料袋与“布袋”“纸袋”的透气与不透气的区别。教师的问话是对塑料袋体积变化和是否有空气的比较的指导。）
教师问：塑料袋是鼓鼓的，谁占据了塑料袋里的空间？
学生回答：空气占据了塑料袋里的空间。
（思维过程：抽象的过程，即将经历具体过程得到的形象结果用语言表达出来。
思维结果：得到一个单称直言判断，即空气占据了塑料袋里的空间，为求同归纳推理做准备。）
2.空气占据气球内的空间
教师问：往气球内充气，气球会怎样变化？
学生回答：气球变大。
教师问：你怎样描述气球变大的过程？
学生回答：气筒把空气压进气球，气球就变鼓。继续打气，气球内空气多了，向外压力大了，气球就更鼓。不打气了，就是大大的、鼓鼓的气球。
（思维过程：分析、综合的过程。对各个操作环节的认识是分析过程，对操作结果的现象认识是综合过程。气球体积变化、气球内空气多与少、气球瘪与鼓的区别，都是比较。）
教师问：气球膨胀变大了，是谁占据了气球内的空间？
学生回答：空气占据了气球内的空间。
（思维过程：抽象过程，是对综合后现象的语言表达。而教师的问话是指导学生进行抽象。
思维结果：得到一个单称直言判断，即空气占据了气球内的空间，为求同归纳推理做准备。）
3.空气占据针管内空间
教师出示针管，强调“这是一个没有针头的针管，我把针管手柄拉出来，用胶塞堵住出液孔。现在要把手柄再推回去，大家看，能不能推进去？”
教师操作：向空针管推手柄，手柄推不到底端，松手后手柄又被推出。
学生判断：出液孔被堵住了，针管里是空气，空气顶住手柄，手柄很难推进去。
（思维过程：对针管是封闭的、针管内空气顶住手柄又推回手柄的各个环节的感知认识是分析过程。对出液孔“堵住”和“开口”是比较。先拉出手柄，堵住出液孔，再推入，也是比较。针管封闭空气前后的推拉效果，同样是比较。）(www.chuimin.cn)
教师问：空气顶住手柄，说明谁占据了针管里的空间？
学生回答：空气占据了针管里的空间。
（思维过程：综合和抽象的过程。认识到针管被封闭的里面是空气，是综合。将经历具体过程得到的形象结果用语言表达出来，是抽象。
思维结果：得到一个单称直言判断，即空气占据了针管里的空间，为求同归纳推理做准备。）
4.空气占据玻璃杯内的空间
教师介绍装置。将一张废纸揉成一团，塞入玻璃杯内（不脱落），然后倒置玻璃杯，竖直压入水槽内的水中（水槽内的水面最好高于玻璃杯底部），再把玻璃杯竖直拿出，取出纸团展开。
教师问：纸团为什么没湿？再重复一遍实验让学生观察，强调重点看玻璃杯被压入水中的状态。
学生回答1：水槽内的水没有进入玻璃杯，玻璃杯内是空的，水没接触到纸团。
学生回答2：玻璃杯内有空气，空气是压入水里之前玻璃杯内的，空气阻挡水进入玻璃杯。水进不去，就接触不到纸。
（思维过程：对实验器具的认识，对各操作步骤的认识，是分析过程。其中隐含着“竖直”与“倾斜”的比较，“湿”与“不湿”的比较，“空”还是有“空气”的比较，还包括玻璃杯压入水之前、之后，里面空气的“开放”和“封闭”的比较。）
教师问：玻璃杯内是空气，空气阻挡了水，说明谁占据了玻璃杯内的空间？
学生回答：在玻璃杯内封闭了空气，说明空气占据了玻璃杯内的空间。
（思维过程：综合和抽象的过程。对实验操作各个环节认识的分析过程，形成玻璃杯内封闭了空气、阻挡水进入杯内导致纸不湿的整体认识，是综合。而将这种认识的关键特征表达出来，即空气占据了玻璃杯内的空间，就是抽象。
思维结果：得到一个单称直言判断，即空气占据了玻璃杯内的空间，为求同归纳推理做准备。）
5.空气占据空间
将上面各个单称判断排列在一起。
空气占据了塑料袋内的空间。
空气占据了气球内的空间。
空气占据了针管内的空间。
空气占据了玻璃杯内的空间。
教师问：上面各实验现象说明空气具有什么特征？
学生回答：空气都占据了空间。
（思维过程：抽象与概括的过程。由多个单称判断得到的抽象结论，概括出普遍性结论，得到抽象度更高的判断。
思维方法：在各种具体情境中都呈现出空气占据空间的现象，这是空气具有的共同特征。这种特征具有普遍性，则可以去掉具体情境得到一般性结论，也就是全称判断——“空气占据空间”。这个过程，是由若干个具有共同特征的科学实例为前提，采用归纳方法进行的归纳推理。概括的过程，就是应用归纳方法进行归纳推理的过程。
思维结果：普遍性结论——空气占据了空间。）
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