第3课 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“空气占据的空间可以被压缩”核心知识点，通过塑料瓶倒扣入水中少量水进入的情境问题导入，承接前课“空气能占据空间”认知，为后续“空气有质量”等内容铺垫，以实验探究为学习支架。 资料亮点在于实验驱动的探究实践，通过挤压塑料瓶、注射器对比实验（记录初始与压缩后刻度），发展学生科学思维（基于数据推理论证空气未消失），结合“空气压缩枪”游戏渗透态度责任（安全规则），跨学科融合数学测量与生活应用，助力学生构建科学观念，为教师提供完整教学方案与疑难解答策略。

第3课 空气占据的空间会改变吗 教科版四年级科学上册 第一单元《空气》 一、课程标准依据 本课属于《义务教育科学课程标准（2022年版）》中“物质与能量”领域，核心概念为“空气占据的空间可以被压缩”。通过挤压塑料瓶、注射器实验，让学生发现空气和水的不同性质，发展学生的对比实验能力和数据分析能力。 二、单元分析 本课是单元第3课，承接第2课“空气能占据空间”的认知。学生已通过实验证明空气占据空间，本课进一步探究“空气占据的空间是否可以改变”。通过对比空气和水的压缩性，学生发现空气占据的空间可以被压缩，而水占据的空间不容易改变。这为第4课探究“空气有质量”和第8课制作“自制打气筒”中的空气压缩原理奠定基础。 三、教学目标 （一）科学观念 1. 知道空气占据的空间可以被压缩，而水占据的空间不容易被压缩。 2. 认识到将装满空气的塑料瓶倒扣入水中，少量水能进入是因为空气被压缩了。 （二）科学思维 1. 能设计对比实验（空气 vs 水），控制变量，观察并记录现象。 2. 能根据注射器实验的数据，推理空气占据的空间被压缩了，但空气本身没有消失。 （三）探究实践 1. 能操作挤压塑料瓶和注射器实验，准确记录初始刻度和压缩后的刻度。 2. 能用示意图表示空气和水占据空间的变化。 3. 能规范使用注射器，注意安全（不将注射器管口对着人）。 （四）态度责任 1. 对空气可以被压缩的性质产生探究兴趣。 2. 愿意通过实验寻找证据，并与同学分享自己的发现。 3. 在“空气压缩枪”游戏中能遵守安全规则。 【教学重点】通过注射器实验证明空气占据的空间可以被压缩。 【教学难点】理解空气占据的空间被压缩了，但空气本身没有消失，只是被“挤”得更紧密了。 四、课前准备 （一）分组材料（每4人小组1套） 1. 空塑料瓶每组2个 2. 注射器（20mL）每组2个 3. 橙子皮每组1块 4. 记录单每人1份 （二）教师准备 1. 每组一套实验材料 2. 班级记录单（黑板用） 3. 空气和水压缩性对比表格（黑板用） 4. 准备“空气压缩枪”游戏材料（拓展环节用） 5. 强调安全：注射器管口不能对着人 五、教学过程（40分钟） 环节一：聚焦问题（5分钟） 【教师活动】 1. 出示情境：把空塑料瓶瓶口朝下竖直压入水中，没有气泡产生，但还是有少量的水进入瓶子里。 2. 提问：“既然空气占满了瓶子的空间，为什么还是有少量的水可以进入呢？” 3. 板书课题：空气占据的空间会改变吗。 【学生活动】 1. 观察情境，思考并讨论问题。 2. 提出自己的猜测和假设。 3. 产生探究兴趣。 【设计意图】通过情境激趣，激活学生已有经验，引出核心问题，激发探究欲望。 环节二：探索实验（18分钟） 【教师活动】 1. 组织学生讨论猜测：为什么少量水能进入？ 2. 出示实验材料，讲解实验步骤： 实验一：用手分别挤压装满空气和水的塑料瓶，说一说感觉有什么不同。瓶中的空气和水占据的空间发生变化了吗？ 实验二：用两个注射器分别抽进同样多的空气和水，记录初始刻度；用手堵住管口，慢慢压活塞，记录压缩后的刻度；重复实验。 实验三：用示意图解释注射器内空气和水占据空间的变化。 3. 强调实验安全：注射器管口不能对着人。 4. 巡视指导，提醒学生准确记录刻度。 【学生活动】 1. 分组讨论，提出猜测。 2. 分组实验，观察挤压塑料瓶和注射器时的现象。 3. 准确记录注射器初始刻度和压缩后的刻度。 4. 绘制示意图，表示空气和水占据空间的变化。 5. 小组内交流发现，尝试解释现象。 【设计意图】通过层层递进的实验，让学生从多个角度收集证据，发展科学探究能力。 环节三：研讨交流（10分钟） 【教师活动】 1. 组织学生汇报实验数据，汇总注射器实验结果。 2. 提问引导：“根据注射器实验我们可以推测，在探索2中当我们挤压装空气的塑料瓶时，瓶中的空气被压缩了，这样说对吗？说一说理由。” 3. 追问：“将装满空气的塑料瓶倒扣入水中，为什么还会有水进入瓶中？”“鼓起来的皮球为什么还可以继续充入空气？” 4. 引导学生归纳：空气占据的空间可以被压缩，而水占据的空间不容易被压缩。 【学生活动】 1. 各小组汇报实验发现。 2. 参与班级研讨，补充证据。 3. 根据证据得出结论。 【设计意图】通过研讨环节，将分散的实验证据整合起来，引导学生从证据走向结论，发展归纳推理能力。 环节四：拓展应用（5分钟） 【教师活动】 1. 出示小游戏：制作空气压缩枪。 2. 讲解操作方法：用注射器吸入一些空气，将橙子皮堵在注射器管口，用力压活塞，橙子皮会像子弹一样发射出去。 3. 强调安全：注射器管口不能对着人。 【学生活动】 1. 尝试完成拓展挑战。 2. 联系生活，举例说明。 【设计意图】将本课知识延伸到新的情境，激发学生持续探究的兴趣，为后续学习奠定基础。 环节五：课堂小结（2分钟） 【教师活动】 1. 回顾本课核心问题：“空气占据的空间会改变吗？” 2. 总结：空气占据的空间可以被压缩（如注射器实验），而水占据的空间不容易被压缩。 3. 布置课后探究：思考生活中哪些地方利用了空气可以被压缩的性质。 【学生活动】 1. 回顾实验过程，总结证据。 2. 明确课后探究任务。 【设计意图】帮助学生梳理知识要点，巩固本课核心概念。 六、板书设计 七、教学反思 1. 学生是否能通过注射器实验数据准确理解“压缩”概念？ 2. 学生对“空气占据的空间被压缩了，但空气没有消失”这一概念的理解程度如何？ 3. 实验过程中，学生是否能准确读取注射器刻度？ 4. 研讨环节中，学生是否能用“因为……所以……”句式解释空气被压缩的现象？ 5. 拓展游戏中，学生是否能遵守安全规则？ 6. 本课与第4课“空气有质量”的衔接是否顺畅？ 八、跨学科融合设计说明 （一）关联的数学概念：通过测量和记录注射器刻度，学习数据记录和简单计算（压缩比例）。 （二）关联的语文概念：用准确的语言描述“压缩”“占据空间”等科学概念，用示意图表示变化过程。 （三）关联的生活实践：了解生活中空气被压缩的例子，如自行车打气筒、汽车轮胎、气垫船等。 （四）关联的艺术领域：通过绘制示意图，发展学生的观察力和绘画表达能力。 九、学生疑难解答（附常见问题的应对策略） 疑难问题 解答策略 学生认为“空气被压缩后变少了”，而不是空间被压缩。 引导学生思考：压缩后空气还在注射器里吗？（还在）那空气变少了吗？（没有）是什么变了？（空气占据的空间变小了） 学生认为“水也可以被压缩”，因为注射器里也有少量变化。 引导学生分析：水的体积变化很小，几乎可以忽略。这是因为注射器有微小缝隙，少量水被挤出，而不是水被压缩。空气的变化很明显（如10mL→5mL），说明空气可以被压缩。 学生不理解“鼓起来的皮球为什么还能继续充入空气”。 解释：因为皮球里的空气被压缩了，占据的空间变小了，所以还可以继续充入更多空气。空气可以被压缩到很小的空间里。 十、附件 附件一：第3课 空气占据的空间会改变吗 · 实验记录单 实验一：挤压塑料瓶 我挤压装空气的瓶子，发现：瓶子________（变瘪/不变）。 我挤压装水的瓶子，发现：瓶子________（变瘪/不变）。 这说明：________________________。 实验二：注射器实验 物体 | 初始刻度 | 压活塞后的刻度 | 变化 空气 | | | 水 | | | 我的发现：________________________。 实验三：示意图 画出空气和水在注射器中被压缩时的变化。 附件二：空气和水占据空间对比表 对比项目 空气 水 被挤压时 可以变瘪（空间被压缩） 变化很小 注射器实验 刻度变化大（可压缩） 刻度变化小（不可压缩） 结论 占据的空间可以被压缩 占据的空间不容易被压缩 附件三：学习评价表 评价内容 自评 师评 我能理解空气占据的空间可以被压缩 ☆☆☆ ☆☆☆ 我能准确记录注射器实验数据 ☆☆☆ ☆☆☆ 我能用示意图表示压缩过程 ☆☆☆ ☆☆☆ 我能遵守实验安全规则 ☆☆☆ ☆☆☆ 我对空气的性质有了新认识 ☆☆☆ ☆☆☆ 附件四：学习评价表 评价内容 合格 良好 优秀 能准确描述实验现象 能说出 能详细描述 能描述并解释 能运用证据进行推理 能简单推理 能合理推理 能完整推理 能与同伴合作交流 能参与 能主动交流 能积极合作 对本课知识点掌握程度 基本了解 理解并能应用 深入理解并能迁移 学科网（北京）股份有限公司 $