1.3空气占据的空间会改变吗 （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“空气占据空间会改变”核心知识点，通过空塑料瓶压入水槽观察少量水进入的现象导入，关联前两课“空气占据空间”基础，以实验现象为支架引发对空气与水占据空间特性差异的探究。 特色在于分层实验设计，从塑料瓶挤压定性观察到注射器定量记录，结合微粒示意图建模（科学思维），通过空气压缩枪游戏落实生活应用（探究实践）。帮助学生具象理解抽象概念，提升证据意识，为教师提供可操作的实验流程和可视化教学工具。

教科版四年级科学上册第一单元第 3 课《空气占据的空间会改变吗》教学设计 一、基本信息 1. 教材版本：2026 秋教科版四年级科学上册 2. 课时内容：第一单元空气 第 3 课《空气占据的空间会改变吗》 3. 课时时长：40 分钟 4. 学情分析 四年级学生已经通过前两节课知道空气会占据空间，能完成 “杯子入水纸巾不湿”“塑料瓶倒扣入水” 基础实验，能区分空气、水都占据空间，但不知道二者占据空间的特性差异；学生动手操作欲望强，但对 “压缩、微粒间隙” 抽象概念理解困难，需要分层实验、可视化示意图辅助理解。 5. 教材解读 本课分四大探究板块：塑料瓶入水激趣导入→挤压空瓶 / 水瓶对比实验→注射器定量对比核心实验→研讨拓展生活应用。核心科学概念：空气占据的空间容易被压缩，水占据的空间不容易被压缩；压缩的空气有弹性。教材由浅入深，从定性观察到定量记录，最后结合生活皮球、空气压缩枪落实知识运用。 二、教学目标 （一）科学概念目标 1. 知道空气占据的空间大小可以改变，空气容易被压缩；水占据的空间很难被压缩。 2. 理解空气微粒之间存在间隙，挤压时间隙变小，空气体积缩小；水分子间隙极小，无法压缩。 3. 明白压缩空气具有弹性，能解释生活中充气球、皮球、打气筒等现象。 （二）科学探究目标 1. 能完成三组对比实验：塑料瓶压入水中、挤压装满空气 / 水的塑料瓶、注射器空气与水压缩实验，规范观察、记录实验现象。 2. 能根据刻度数据对比，归纳空气和水占据空间的不同变化；会用微粒示意图解释压缩原理。 3. 能基于实验证据回答研讨问题，形成完整逻辑表达。 （三）科学态度目标 1. 养成细致观察、如实记录实验数据的习惯，尊重实验事实。 2. 乐于动手探究空气的特性，愿意用科学知识解释生活现象，树立实证意识。 3. 实验中遵守安全规范，不将注射器管口对准人。 （四）科学、技术、社会与环境目标 能说出压缩空气在生活中的应用（皮球、打气筒、空气枪、充气玩具等），感知空气特性给生活带来的便利。 三、教学重难点 1. 教学重点：通过对比实验证明空气容易被压缩，水不容易被压缩；能根据实验现象总结二者占据空间的变化差异。 2. 教学难点：用微粒间隙模型解释空气可压缩、水不可压缩的本质原因；结合实验证据逻辑回答研讨思考题。 四、教学准备 教师演示材料 透明塑料瓶、水槽、清水、两个相同注射器、记录单板书、空气微粒示意图 PPT、皮球、打气筒、橙子皮、注射器演示套装。 学生分组材料（4 人一组） 水槽、塑料瓶 2 个（1 个空、1 个装满水拧紧瓶盖）、2 支同款注射器、清水、实验记录单、铅笔、示意图草稿纸。 五、教学过程（40 分钟完整流程） （一）情境聚焦，导入新课（5 分钟） 1. 演示激趣：教师拿出空塑料瓶，瓶口朝下竖直压入装满水的水槽，学生观察现象：无大量气泡，但有少量水慢慢进入瓶内。 2. 抛出核心问题（课本聚焦板块） 师：瓶子里明明装满了空气，空气占满了瓶内全部空间，为什么还会有少量水钻进瓶子？ 3. 学生自由猜想 预设回答：空气跑出去了、空气变小了、空气被挤扁了…… 4. 板书课题：今天我们就一起探究 ——空气占据的空间会改变吗。 （二）分层探究，动手实验（25 分钟） 探究活动 1：挤压塑料瓶，初步对比空气与水（8 分钟） 1. 实验任务：每组两个塑料瓶，一瓶装满空气、一瓶装满水拧紧瓶盖，用相同力度挤压瓶身，对比手感和瓶子形变。 2. 操作提示：两只手用差不多的力气挤压，仔细观察瓶子外形变化，记录感受。 3. 小组交流现象 · 装空气的瓶子：一挤压就变瘪，松手后恢复原样，很容易压扁； · 装满水的瓶子：用力挤压外形几乎不变，很难压动。 4. 初步小结：空气占据的空间能变小，水占据的空间很难变小。 5. 衔接过渡：塑料瓶只能定性观察，我们用注射器做定量实验，精准看空间变化。 探究活动 2：注射器定量对比实验（核心实验，12 分钟） 1. 实验步骤讲解（课本三步操作） ① 取两支相同注射器，一支抽 20ml 空气，一支抽 20ml 清水，记录初始刻度； ② 手指紧紧堵住注射器管口，缓慢用力向内压活塞，压到完全不动，记录最终刻度； ③ 松开堵住管口的手，观察活塞回弹情况，重复 2 次实验保证结果准确。 2. 小组填写《注射器内空气和水占据的空间》记录单 注射器内物体 初始刻度 用力压活塞刻度 空气 20ml 约 5-8ml 水 20ml 接近 20ml，几乎不变 3. 小组总结 “我的发现” 抽空气的注射器活塞能压下去，空气占据空间变小；抽水的注射器活塞几乎压不动，水占据空间基本不变；松开手，装空气的活塞会弹回原来刻度。 4. 示意图建模突破难点 出示课本微粒示意图：空气的微粒间距大，挤压时间隙缩小，整体空间变小；水的微粒紧紧靠在一起，没有多余间隙，无法压缩。板书简单微粒图辅助理解。 探究活动 3：示意图解释变化（5 分钟） 学生在草稿纸上画图：分别画出压缩前、压缩后注射器内空气微粒；再画水的微粒分布，标注 “间隙大、可压缩”“间隙极小、不可压缩”，同桌互相讲解自己的示意图。 （三）研讨交流，梳理知识（7 分钟） 结合课本 3 个研讨题，结合实验证据完整作答，全班梳理知识点： 1. 问题 1：挤压装空气的塑料瓶，瓶内空气被压缩，这个说法对吗？理由是什么？ 答：说法正确。挤压空瓶时瓶子变瘪，内部空气体积变小；注射器实验也证明空气能被压缩，和塑料瓶现象原理一致。 2. 问题 2：空塑料瓶倒扣入水，为什么有水进入瓶中？ 答：水的压力挤压瓶内空气，空气微粒间隙缩小，空气占据的空间变小，空出来的位置就被水填充。 3. 问题 3：已经鼓起来的皮球，为什么还能继续打入空气？ 答：皮球里原本的空气可以被压缩，内部还有容纳更多空气微粒的空间，持续打气会不断压缩原有空气，皮球越变越硬。 （四）拓展小游戏 + 课堂小结（3 分钟） 1. 拓展：空气压缩枪小游戏（安全强调） 教师演示：注射器吸入空气，管口堵橙子皮，按压活塞，橙子皮弹出；着重提醒：注射器管口严禁对准人。原理：压缩的空气瞬间释放弹力，推动橙子皮射出。 2. 课堂小结 师生共同梳理：空气占据的空间容易被压缩，压缩空气有弹性；水、液体很难被压缩。生活中皮球、打气筒、充气玩具都利用了空气可压缩的特点。 六、板书设计 空气占据的空间会改变吗 1. 对比实验现象 空气：易压缩 → 空间可变，松手回弹（有弹性） 水：难压缩 → 空间几乎不变 2. 原理：空气微粒间隙大；水微粒间隙极小 3. 生活应用：皮球、打气筒、空气压缩枪、充气垫 七、课堂作业设计 1. 填空：（ ）容易被压缩，（ ）很难被压缩；压缩空气具有（ ）。 2. 简答：为什么篮球没气时，打气可以打进很多空气？ 3. 实践：回家挤压装满水和空的矿泉水瓶，把观察到的现象讲给家长听。 八、教学反思预设 1. 优势：三组梯度实验从直观到定量，微粒示意图把抽象概念可视化，贴合四年级学生具象思维特点；研讨题紧扣课本实验，做到用证据说话。 2. 注意事项：注射器实验要提醒学生堵紧管口，防止漏气影响数据；小游戏必须反复强调安全，禁止学生互相对准；对理解较慢的学生，单独指导微粒画图，帮助区分空气和水的间隙差异。 学科网（北京）股份有限公司 $