1.1 空气的成分（教学设计）科学青岛版五年级上册（新教材）

该小学科学教学设计聚焦“空气的成分”核心知识点，通过生活中蜡烛在敞开与密闭环境中燃烧现象的对比，引导学生猜想空气是否为单一气体，搭建“现象-问题-探究”的学习支架，梳理空气成分的探究脉络。 以学生自主探究为特色，通过递进式实验（蜡烛燃烧观察、剩余气体助燃性检测）结合拉瓦锡科学史料，培养“现象-证据-结论”的科学思维与严谨态度，数据分析环节提升数据推理能力。助力学生形成空气是混合物的科学观念，为教师提供可操作的实验方案与评价工具，提升教学效率。

青岛版（2024）科学五年级上册 《空气的成分》教学设计 课题 1.1 空气的成分 课型 新授课 教学目标 科学观念： 1. 知道空气不是单一气体，是由氮气、氧气、二氧化碳、水蒸气、稀有气体等多种气体组成的混合物。 2. 明确空气中的氧气可以支持燃烧、供给呼吸，氮气、二氧化碳等大部分气体不支持燃烧。 3. 了解氧气、氮气、二氧化碳等主要空气成分在生产生活中的广泛应用。 科学思维： 1. 能根据蜡烛燃烧的实验现象，通过观察、对比、推理，分析空气的组成特点，建立“现象—证据—结论”的逻辑思维。 2. 能通过数据分析，归纳海拔高度与空气含氧量的变化规律，学会运用数据推理科学结论。 3. 掌握依据物质性质对空气成分进行分类的科学思维方法。 探究实践： 1. 能自主结合实验器材设计“探究空气成分”的实验方案，规范完成密闭空间蜡烛燃烧、剩余气体助燃性检测实验。 2. 能准确观察、记录实验现象，通过小组交流分析实验结果，得出科学实验结论。 3. 能结合生活现象、科学资料、实验证据，多角度探究空气的组成成分。 态度责任： 1. 养成严谨细致、尊重证据、乐于探究的科学探究态度，树立实验安全意识。 2. 了解科学家拉瓦锡的探究历程，学习坚持不懈、勇于探索的科学精神。 3. 认识空气成分与人类生产生活的密切联系，体会科学服务于生活的价值。 教学重难点 重点：通过实验探究验证空气的成分，掌握空气中氧气、氮气的核心性质及生活应用。 难点：根据实验现象推理空气的组成，理解空气是混合物；通过数据分析归纳海拔与含氧量的关系。 教学环节 教学过程 课堂导入 一、聚焦 情境导入，抛出问题 生活现象激趣，引发思考 师： 同学们，在生活中我们经常会看到蜡烛燃烧的现象，谁能说说蜡烛在空气中燃烧是什么样子的？ 生1： 蜡烛点燃后会持续发光发热，火焰稳定燃烧。 生2： 只要有风不大，蜡烛就能一直烧下去。 师： 大家观察得非常仔细！那老师现在做一个小演示，大家认真看。（教师点燃蜡烛，用集气瓶完全罩住蜡烛）同学们，你们看到了什么变化？ 生： 蜡烛的火焰慢慢变小，最后熄灭了！ 师： 非常准确！那老师有一个疑问：蜡烛在敞开的空气中可以持续燃烧，但是在密闭的集气瓶中很快就熄灭了，大家大胆猜一猜，这是为什么呢？ 生1： 是不是集气瓶里的空气用完了？ 生2： 可能空气里有帮助燃烧的东西，用完了火就灭了。 生3： 空气里面不是所有气体都能让蜡烛燃烧。 师： 大家的猜想都很有价值！到底空气是不是单一的气体？密闭空间里蜡烛熄灭的真正原因是什么？今天我们就通过实验一起来探究——《空气的成分》。 板书课题：空气的成分。 课 程 学 习 二、探索 任务一：探究空气是单一成分的气体吗？ 1. 自主设计实验方案 师： 我们的核心探究问题是：空气是单一成分的气体吗？老师给大家准备了水槽、红色水、蜡烛、集气瓶、玻璃片这些器材，请各小组结合我们刚才的情境问题，讨论3分钟，自主设计实验方案，验证我们的猜想。大家可以思考：我们如何利用现有器材，观察密闭空间内蜡烛燃烧的变化，从而判断空气的成分特点？ （学生小组热烈讨论、设计方案，教师巡视指导，倾听各小组思路） 师： 时间到！哪个小组愿意分享你们的实验设计方案？ 小组1代表： 我们打算先在水槽里倒入红色的水，把蜡烛固定在玻璃片上，放在水槽中间，点燃蜡烛后，立刻用集气瓶罩住蜡烛，观察蜡烛和水面的变化。 小组2代表： 我们和第一小组思路一样，通过观察蜡烛燃烧时间、是否熄灭，还有集气瓶里水位的变化，来判断空气有没有变化。 2. 统一规范实验方案+安全提示 师： 两个小组的方案都非常科学、完整！老师结合大家的设计，整理出统一的标准实验步骤，我们一起来看： 第一步：将蜡烛固定在玻璃片中央，平稳放置在水槽底部； 第二步：向水槽中倒入适量红色清水，没过玻璃片底部即可； 第三步：用打火机点燃蜡烛，待火焰稳定后，将集气瓶竖直、匀速倒扣在蜡烛上方，完全密闭； 第四步：全程观察蜡烛火焰变化、集气瓶内水位变化，及时记录实验现象。 师： 在实验开始前，老师着重强调实验安全注意事项，所有人必须遵守： 1. 蜡烛、明火属于易燃物品，实验过程中严禁打闹、追逐，防止烫伤、失火； 2. 集气瓶为玻璃器皿，轻拿轻放，避免破碎划伤手； 3. 实验结束后，严禁触摸高温蜡烛烛芯，待器材冷却后再整理； 4. 小组内分工合作，专人操作、专人观察、专人记录，有序实验。 3. 分组实验，观察记录 师： 现在请各小组领取器材，开始实验，认真观察、详细记录实验现象。 （学生分组实验，教师巡视指导，纠正不规范操作，引导学生细致观察） 4. 实验现象交流与问题探究 师： 实验结束，请各小组整理器材！谁来分享你们观察到的实验现象？ 生1： 蜡烛点燃后在空气中正常燃烧，扣上集气瓶后，火焰慢慢变小，过一会就完全熄灭了。 生2： 蜡烛熄灭后，集气瓶里面的红色水位上升了一小截。 师： 大家观察得精准到位！老师这里有三个核心问题，请大家结合实验现象，小组内交流讨论。 问题一：蜡烛在敞开的空气中能持续燃烧，说明什么？ 问题二：扣上集气瓶后，蜡烛逐渐熄灭，说明了什么？ 问题三：蜡烛完全熄灭后，集气瓶内还有剩余气体吗？ （学生小组讨论2分钟，生生交流探究） 师： 谁来回答第一个问题？蜡烛在空气中能燃烧，说明什么？ 生： 说明空气中含有可以帮助蜡烛燃烧的气体。 师： 回答得非常好！第二个问题，密闭集气瓶中蜡烛最终熄灭，为什么？ 生1： 因为集气瓶里能帮助燃烧的气体被用完了。 生2： 说明空气里只有一部分气体能支持燃烧，不是所有空气都能助燃。 师： 逻辑非常清晰！第三个问题，蜡烛熄灭后，集气瓶里空空的，没有气体了吗？ 生： 不是！肯定还有气体，如果没有气体，瓶子会被水压扁，而且里面还有空间，一定有剩余气体。 5. 二次实验：检测剩余气体的性质 师： 大家的推理非常科学！那剩余的气体能不能支持燃烧呢？我们继续实验验证。请大家按照老师的要求操作：蜡烛熄灭后，迅速将点燃的木条伸入集气瓶中，观察木条的变化。 （学生分组完成二次实验） 师： 大家看到了什么现象？ 生： 燃烧的木条伸进瓶子里，瞬间就熄灭了！ 师： 这个现象充分证明了什么？ 生： 蜡烛燃烧后剩下的气体，不能支持燃烧！ 6. 科学史料补充 师： 其实早在三百多年前，科学家就开始研究空气的成分了。18世纪70年代，法国化学家拉瓦锡做了经典的空气实验：他将少量汞放在密闭容器中持续加热12天，发现一部分汞变成了红色粉末，同时容器内的空气体积减少了一小部分。 拉瓦锡经过反复研究证实：减少的这部分气体，可以支持燃烧、供给呼吸，这种气体就是氧气；剩余的大部分气体，既不能支持燃烧，也不能供给生物呼吸。 7. 任务一小结 师： 结合我们的实验和科学家的研究，大家能得出什么结论？ 生： 空气不是单一的气体，分为两部分，一部分是能支持燃烧的氧气，一部分是不能支持燃烧的其他气体。 任务二：探究空气的全部成分 师： 我们通过实验知道了空气中有氧气和不支持燃烧的气体，那这些不支持燃烧的气体是什么？空气里还有其他成分吗？请大家观察课件图片：水蒸发形成水蒸气、根瘤菌吸收空气中的氮气滋养植物。结合你的生活常识和课外知识，小组交流：空气中还有哪些成分？ （学生生生交流，自由发言） 生1： 我知道空气中有氮气，植物生长需要氮气。 生2： 燃烧会产生二氧化碳，空气里也有二氧化碳。 生3： 空气里还有水蒸气，下雨、雾都是空气中的水蒸气形成的。 生4： 我在书上看到，空气中还有稀有气体。 师： 大家的知识储备太丰富了！老师给大家做系统总结：空气是一种混合物，主要由氮气、氧气组成，还含有少量二氧化碳、水蒸气、稀有气体等气体。其中氧气支持燃烧，氮气、二氧化碳等气体不支持燃烧。 任务三：空气成分在生产生活中的应用 师： 空气的各种成分在我们的生产生活中用途非常广泛，请大家结合课件图片和生活经验，说一说这些气体的用途。 生1： 氧气可以用来炼钢、医院急救病人、潜水供氧。 生2： 氮气可以充进食品包装袋，保鲜防腐，还能制造氮肥，帮助植物生长。 生3： 二氧化碳可以用来灭火，还能制作汽水。 师： 大家总结得很全面！老师补充拓展：稀有气体可以制作霓虹灯、航标灯；水蒸气参与自然界的水循环，维持生态平衡。空气的每一种成分都有着不可替代的作用。 反思评价，梳理提升（5分钟） 1. 课堂思维梳理 师： 本节课我们从蜡烛燃烧的生活现象出发，通过自主设计实验、动手探究、数据分析，结合拉瓦锡的科学研究，不仅弄清了空气的组成成分和各成分的性质，更学会了一种重要的科学方法：根据物质的实验性质，对物质进行分类研究，这是我们今后科学探究的重要思维方式。 2. 多维课堂评价（学生自评+互评） 出示四维评价标准，学生自主完成课堂评价： 1. 科学认知：知道空气是混合物，掌握空气的主要组成气体； 2. 推理能力：能结合燃烧现象、生活现象推理空气的成分特点； 3. 探究能力：能自主设计、规范完成实验，准确检测空气成分； 4. 探究态度：乐于尝试多种方法探究科学问题，积极参与小组合作。 拓展迁移，数据分析（5分钟） 师： 老师给大家整理了我国多个城市的海拔高度和空气含氧量数据表，请大家仔细分析数据，小组讨论两个问题：第一，空气含氧量和海拔高度有什么关系？第二，根据规律推算珠穆朗玛峰（8848.86米）的空气含氧量特点。 地点 平均海拔 大约含氧量 上海 4米 20.95% 北京 50米 20.90% 济南 54米 20.90% 青岛 76米 20.90% 成都 506米 20.50% 太原 800米 19.67% 呼和浩特 1035米 19.30% 兰州 1517米 18.55% 西宁 2260米 17.30% 拉萨 3658米 15.09% （学生小组数据分析、交流讨论） 师： 谁来分享你们的发现？ 生1： 海拔越低的地方，空气含氧量越高；海拔越高，含氧量越低。 生2： 平原地区含氧量基本稳定，海拔越高，含氧量下降越明显。 师： 总结非常准确！规律：空气含氧量随海拔高度的升高而降低。按照这个规律推算，海拔8848.86米的珠穆朗玛峰峰顶，空气含氧量极低，远远低于平原地区，这也是为什么登山运动员攀登珠峰必须携带氧气瓶的原因。 课堂 小结 师： 本节课我们收获满满，谁来整体梳理本节课的知识点？ 生1： 空气是由氮气、氧气、二氧化碳、水蒸气、稀有气体组成的混合物。 生2： 氧气支持燃烧和呼吸，其他大部分气体不支持燃烧。 生3： 海拔越高，空气含氧量越低，各种空气成分在生活中有很多用途。 师： 老师做最终总结：我们通过实验探究证明了空气不是单一气体，掌握了各成分的核心性质与生活应用，学会了现象推理、数据分析的科学探究方法，同时学习了科学家勇于探索的科学精神。 板书设计 空气的成分 1. 探究结论：空气→混合物 氧气：支持燃烧、供给呼吸 氮气、二氧化碳、稀有气体：不支持燃烧 补充：水蒸气 2. 空气成分的应用 氧气：炼钢、医疗急救 氮气：食品保鲜、制造氮肥 二氧化碳：灭火、制作饮品 3. 科学规律：海拔越高，空气含氧量越低 教学反思 本节课以生活中蜡烛燃烧的常见现象为切入点，创设问题情境，充分激发了学生的探究兴趣，贴合五年级学生的认知规律。课堂核心以学生自主探究为主，让学生自主设计实验方案、动手操作、观察现象、推理结论，真正落实了新课标“以学生为主体”的探究理念，有效培养了学生的探究实践能力和科学思维。 在实验环节，通过两次递进式实验，层层突破重难点，学生能够直观感知空气的组成特点，结合拉瓦锡的科学史料，让学生体会科学探究的严谨性，培养了科学探究态度。拓展迁移的数据分析环节，将实验结论与生活实际、自然现象相结合，锻炼了学生的数据推理和归纳总结能力，实现了知识的延伸应用。 同时本节课存在可优化之处：第一，部分小组实验操作速度较慢，水位变化观察不够细致，后续教学中可提前演示关键操作要点，提升实验效率；第二，对于稀有气体、水蒸气等次要成分的性质讲解较为简略，可增加更多生活化实例，加深学生认知；第三，小组评价环节可增加互评细节，让评价更具体、精准。 后续教学中，将进一步优化课堂时间分配，细化实验指导，丰富生活化教学素材，持续培养学生自主探究、逻辑推理的核心科学素养，让科学课堂更高效、更生动、更贴合学生学情。 1 学科网（北京）股份有限公司 $