1.2《空气能占据空间吗》（教学设计）-2026-2027学年科学四年级上册教科版

该小学科学教学设计聚焦“空气能占据空间”核心知识点，通过倾斜与竖直压瓶入水的对比演示制造认知冲突导入，承接前课空气基本认知，为后续空气占据空间变化学习铺垫，以实验现象为学习支架。 此资料亮点在于用红色漂浮小球将抽象空气转化为直观水位变化，三组对比实验构建完整证据链，培养科学观念与探究实践能力。研讨结合实验证据推理论证，拓展“吸管挤水”挑战激发创新思维，助力学生建立实证意识，也为教师提供清晰教学流程与可操作实验方案。

教科版 2026 秋四年级科学上册第一单元第 2 课《空气能占据空间吗》教学设计 一、基础信息 教材分析 本课是单元核心基础课，承接第 1 课空气基本认知，为第 3 课《空气占据的空间会改变吗》铺垫。教材以塑料瓶浮沉实验为主线，分为聚焦、探索、记录、研讨、拓展五大板块：先用倾斜、竖直压瓶入水制造认知冲突，引出核心问题；再分三步对比实验，借助漂浮小球直观观察水位变化；配套专用实验记录单，最后通过研讨梳理概念、拓展 “吸管挤水” 趣味挑战，层层递进证明空气会占据空间。教材全程以具象动手实验为主，贴合小学生认知规律。 学情分析 四年级学生能直观看见水、石头占据空间，但空气无色透明，学生很难主动意识到空气也会 “占地方”。学生动手兴趣浓厚，但观察不够细致，容易忽略小球水位细微变化；具备基础小组合作能力，能按步骤操作实验，但需要教师明确观察要点、规范记录方法。本课的认知难点是理解 “空气和水不能同时占据同一处空间”。 二、教学目标 （一）科学概念目标 1. 知道空气和固体、液体一样，能够占据一定的空间。 2. 理解核心规律：空气占据瓶内空间时，水无法进入；空气流出，水才能进入；向瓶内吹气，空气变多，会把水挤出去。 3. 认识 “水位、水平线” 基础科学词汇。 （二）科学探究目标 1. 能规范完成三组对比实验：拧紧瓶盖压瓶、拧开瓶盖放空气、向瓶口吹气，准确观察小球（水位）变化，如实填写实验记录单。 2. 能根据实验现象推理水位变化的原因，能用完整语言描述空气与水争夺空间的过程。 3. 能自主思考其他证明空气占据空间的实验方法，完成拓展吸管挑战。 （三）科学态度目标 1. 实验过程细致观察、如实记录，尊重客观实验现象，建立实证意识。 2. 小组合作有序操作，吹气实验注意卫生，养成规范、安全的实验习惯。 3. 乐于探究看不见的空气，主动用实验现象解释科学问题。 （四）STSE 目标 了解空气占据空间在生活中的应用（水杯倒扣纸巾不湿、打气、潜水装备等），感受空气特性与生活的联系。 三、教学重难点 1. 教学重点：通过三组塑料瓶对比实验，证明空气可以占据空间；能结合小球、水位变化说出实验现象。 2. 教学难点：理解水位变化的本质 —— 空气占据空间，空气和水无法同时占据同一空间；能用实验证据回答研讨问题。 四、教学准备 教师演示器材 完整塑料瓶、剪去下半部分的塑料瓶上半段、透明大水槽、红色漂浮小球、清水、橡皮泥、两根吸管、板书、实验记录单 PPT、水位示意图。 学生分组器材（4 人一组） 剪好的塑料瓶上半部分、塑料水槽、红色小球、清水、实验记录单、铅笔、橡皮泥、两根吸管；备用干净纸巾。 五、完整教学过程（40 分钟） （一）情境聚焦，制造冲突导入新课（5 分钟） 1. 对比演示，引发思考 教师演示两个操作： ① 倾斜空塑料瓶压入水中：瓶口冒出大量气泡，水跑进瓶子里； ② 竖直瓶口朝下，把塑料瓶完整压入水里：几乎没有气泡，水很难进入瓶内。 2. 抛出课本核心聚焦问题 师：同样是空瓶子，倾斜压水有水进入，竖直下压时，水能顺利进入瓶内吗？为什么两种情况现象完全不一样？ 3. 学生自由猜想 预设回答：竖直时瓶口堵住了、瓶子里有东西挡住水、里面有空气…… 4. 板书课题：今天我们一起探究 —— 空气能占据空间吗 （二）分组探究，三步对比实验（22 分钟） 实验铺垫讲解（3 分钟） 出示剪去下半段的塑料瓶、红色漂浮小球：小球浮在水面，小球位置高低就代表瓶内水位高低，水位越高，小球位置越靠上；水位越低，小球越靠下。同时讲解科学词汇：水位、水平线。 安全提示：第三步用嘴吹气时，瓶口提前擦拭干净，保证卫生。 探究步骤 1：拧紧瓶盖，将瓶身竖直压入水中（6 分钟） 1. 操作要求：瓶盖拧紧密封，双手缓慢将塑料瓶竖直压进水槽底部，保持不动。 2. 观察要点：瓶内红色小球位置在哪里？水位高还是低？ 3. 小组现象记录：小球停在瓶子底部，瓶内水位很低，几乎没有水进入瓶子。 4. 小组讨论：为什么水进不来？ 小结：瓶子里装满空气，空气占满了瓶内全部空间，水没有地方进去。 探究步骤 2：拧开瓶盖，释放瓶内空气（6 分钟） 1. 操作要求：保持瓶子压在水下，慢慢拧开瓶盖，不要晃动瓶子。 2. 观察要点：瓶口出现什么？小球位置发生了什么变化？ 3. 小组现象记录：瓶口冒出气泡（空气跑出去），小球慢慢上浮，瓶内水位升高，大量水进入瓶内。 4. 对比思考：空气跑出去后，水就能占据原来空气的空间。 探究步骤 3：再次拧紧瓶盖，对着瓶口向内吹气（7 分钟） 1. 操作要求：瓶内有水、小球上浮，擦拭干净瓶口，嘴贴近瓶口向内吹气。 2. 观察要点：持续吹气时，瓶内水位、小球如何变化？ 3. 小组现象记录：不断吹气，瓶内空气变多，水位慢慢下降，小球向瓶底移动；吹入的空气挤占空间，把水挤了出去。 4. 填写《空气占据空间实验》记录单，画图标注三种状态下小球位置，写下小组发现。 5. 小组汇总 “我的发现”：空气会占据瓶子内部的空间，空气多，水就少；空气流出，水才能进来。 （三）研讨交流，梳理科学概念（8 分钟） 结合课本 2 道研讨题，依托实验证据全班交流总结： 1. 研讨问题 1：瓶中水位的变化是怎样产生的？ 完整解答： ① 拧紧瓶盖下压：空气封闭在瓶内，占据全部空间，水位低； ② 拧开瓶盖：空气变成气泡流出，让出空间，水进入，水位升高； ③ 向内吹气：大量空气进入瓶内，挤占水的空间，水被挤出，水位降低。 本质：空气和水不能同时占据同一个空间，二者会互相挤占。 2. 研讨问题 2：空气能占据空间吗？还有其他方法可以证明空气的这一性质？ （1）结论：空气可以占据空间。三组实验中小球、水位的变化都能证明。 （2）拓展证明方法： ① 纸巾塞杯底，杯子竖直倒扣水中，纸巾不会湿； ② 气球吹气膨胀，空气占据气球内部空间； ③ 空塑料袋兜住空气，袋鼓起来，证明空气占空间。 （四）拓展小挑战 + 课堂总结（5 分钟） 1. 拓展挑战：不用倾斜瓶子，利用空气把半瓶水挤出来 器材：半瓶水、橡皮泥、两根吸管 操作方法：橡皮泥密封瓶口，一根吸管深入水下，一根留在水面上方；向水面上方的吸管吹气，空气进入瓶内占据空间，水会从另一根吸管流出。 教师简单演示原理，课后学生可自主尝试。 2. 课堂总结 师生共同梳理核心知识点： ① 空气看不见，但可以占据空间； ② 空气、水不能同时占据同一处空间，会互相挤占； ③ 空气流出，水进入；空气增多，水被挤出。 六、板书设计 空气能占据空间吗 1. 三组实验现象 ① 拧紧瓶盖：空气占满瓶子 → 水位低，水进不去 ② 拧开瓶盖：空气流出 → 水位升高，水进入瓶内 ③ 向内吹气：空气变多 → 水位下降，水被挤出 2. 核心结论：空气能占据空间 空气 ↔ 水 互相挤占空间，不能共存同一位置 3. 证明方法：纸巾不湿实验、鼓塑料袋、吹气球 七、课堂作业设计 1. 填空：空气\\\\\\（能 / 不能）占据空间；空气和水\\\\\\（能 / 不能）同时占据瓶子里同一处空间。 2. 简答：把塑料瓶拧紧瓶盖竖直压水里，为什么水很难进入瓶中？ 3. 实践作业：在家用杯子、纸巾做 “纸巾不湿” 小实验，讲给家长听实验原理。 八、教学预设反思 1. 亮点：以漂浮小球为可视化观察载体，把看不见的空气转化为看得见的水位变化，降低抽象概念理解难度；三步对比实验层层对照，证据链完整，符合四年级实证科学课堂要求。 2. 课堂注意事项： ① 水槽水量适中，避免压瓶时水洒出； ② 吹气实验提前擦拭瓶口，强调卫生； ③ 部分小组拧瓶盖动作过快，气泡一闪而过，需要教师提醒缓慢操作、仔细观察； ④ 对理解薄弱学生，借助板书示意图，直观展示空气、水挤占空间的过程。 学科网（北京）股份有限公司 $