第2课 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，通过塑料瓶压入水中的情境提问导入，衔接单元第1课对空气存在的感知，为第3课“空气占据空间可改变”搭建探究桥梁，提供实验步骤与记录单作为学习支架。 以递进实验（拧紧/拧开瓶盖、注入空气）培养探究实践能力，通过研讨交流引导学生基于证据推理形成科学观念，跨学科融合数学测量与语文表达。助力学生提升观察推理能力，为教师提供详细实验设计与疑难解答，便于高效教学实施。

第2课 空气能占据空间吗 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“空气能占据空间”。通过观察塑料瓶、小球、水位变化的实验，让学生理解“空气占据空间”这一核心概念，发展学生的观察能力和推理能力。 二、单元分析 本单元《空气》共8课，从“感受空气”开始，学生已初步感知空气的存在。本课是单元第2课，承担着从“感知存在”到“探究性质”的过渡作用。学生通过塑料瓶压入水中的实验，发现空气占据空间可以阻止水进入，为第3课探究“空气占据的空间会改变吗”奠定基础。单元内前后衔接：第1课感知空气存在 → 第2课探究空气占据空间 → 第3课探究空气占据的空间可压缩 → 第4课探究空气有质量 → 第5-8课综合应用。 三、教学目标 （一）科学观念 1. 知道空气能占据空间，空气占据的空间可以阻止水进入瓶内。 2. 认识到空气虽然看不见，但它占据的空间是真实存在的，可以通过实验观察到。 （二）科学思维 1. 能根据塑料瓶内小球位置的变化，推理空气占据空间导致水位变化。 2. 能在对比实验中控制变量（拧紧瓶盖 vs 拧开瓶盖），观察不同条件下的现象差异。 （三）探究实践 1. 能操作塑料瓶压入水中的实验，观察并记录小球位置和水位变化。 2. 能正确使用实验器材（塑料瓶、小球、水槽），规范操作，注意安全。 3. 能用表格和图画记录实验结果，并与同学交流。 （四）态度责任 1. 对空气占据空间产生探究兴趣，愿意通过实验寻找证据。 2. 能与同伴合作交流，分享实验发现。 3. 初步形成“证据越充分，结论越可靠”的科学态度。 【教学重点】通过实验证明空气能占据空间，理解空气占据空间导致水位变化。 【教学难点】理解空气占据空间可以阻止其他物体进入，以及注入空气后排水的原理。 四、课前准备 （一）分组材料（每4人小组1套） 1. 空塑料瓶（剪掉下半部分）每组2个 2. 乒乓球每组1个 3. 橡皮泥、吸管每组适量 4. 水盆每组1个 5. 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. 水位变化示意图（黑板用） 4. 准备“挑战任务”材料：半瓶水、橡皮泥、两根吸管（拓展环节用） 5. 搜集空气占据空间的科普图片或视频 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：把空的塑料瓶倾斜压入水中，瓶口有气泡冒出，水会进入瓶内。 2. 提问：“瓶口竖直向下压入水中时，水能够进入瓶内吗？” 3. 板书课题：空气能占据空间吗。 【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. 出示实验材料，讲解实验步骤： 实验一：拧紧瓶盖，慢慢将塑料瓶的上半部分压入水中，观察瓶内小球的位置并记录。 实验二：拧开瓶盖，把空气放出来，观察小球的位置有什么变化并记录。 实验三：向瓶中注入空气，瓶中的水位会发生什么变化？观察现象并记录。 2. 强调实验安全：不要将头伸入水盆，注意桌面整洁。 3. 巡视指导，提醒学生及时记录。 【学生活动】 1. 分组领取材料，明确实验步骤。 2. 分组实验，观察瓶内小球位置和水位变化。 3. 填写记录单，用图画和文字记录实验结果。 4. 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. 组织学生汇报实验发现，将各组证据汇总到班级记录单上。 2. 提问引导：“实验一中，拧紧瓶盖时，水为什么没进入瓶内？”“实验二中，拧开瓶盖后，水位为什么上升了？”“实验三中，注入空气后，水位为什么下降了？” 3. 追问：“空气能占据空间吗？还有其他方法可以证明？” 4. 引导学生归纳：空气占据空间，可以阻止水进入；注入空气后，空气占据的空间把水排出。 【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. 出示挑战任务：“有半瓶水、一块橡皮泥和两根吸管。在不倾斜瓶子的情况下，我们能利用空气将水从瓶中挤出来吗？” 2. 提示学生利用今天学到的“空气占据空间”的知识，想办法让空气“搬家”。 3. 鼓励学生课后尝试，下节课分享。 【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：“瓶口竖直向下压入水中，水能进入吗？为什么？” 2. 总结：空气占据空间，可以阻止水进入；空气跑出后，水才能进入；注入空气，水又被排出。 3. 布置课后探究：思考生活中哪些地方利用了空气占据空间的性质。 【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. 学生是否能理解空气占据空间导致水位变化？哪些实验现象最有说服力？ 2. 学生对“注入空气后排出水”这一现象的理解程度如何？哪些学生存在困难？ 3. 实验过程中，学生是否能准确观察小球位置的变化？ 4. 研讨环节中，学生是否能用“因为空气占据空间，所以……”句式进行推理？ 5. 拓展挑战任务中，学生是否能利用所学知识设计挤水方案？ 6. 本课与第3课的衔接是否顺畅？学生是否为学习“空气占据的空间会改变吗”做好了准备？ 八、跨学科融合设计说明 （一）关联的数学概念：通过测量和比较水位变化的高度，理解“占据空间”的量化含义。 （二）关联的语文概念：用准确的语言描述“拧紧瓶盖”“拧开瓶盖”“注入空气”时的现象，用“因为……所以……”句式解释水位变化的原因。 （三）关联的生活实践：了解生活中利用空气占据空间的例子，如打气筒、喷雾器、马桶水箱等。 （四）关联的工程领域：通过挑战任务，让学生体验工程师利用空气性质解决问题的设计过程。 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“水没进入瓶子是因为瓶子堵住了”，而不是空气占据空间。 引导学生观察：拧开瓶盖后水就能进入，说明瓶子本身没有堵住。是什么东西阻止了水？——是瓶内的空气。 学生认为“注入空气后水排出是因为空气把水推走了”，而不是占据空间。 引导学生对比：注入空气前瓶内已有空气，为什么水没排出？因为空气占据的空间被水“压住”了。注入更多空气后，空气占据的空间增大，把水挤了出去。 学生分不清“水位”和“水量”的区别。 解释：水位是指水面距离容器底部的高度，水量是指水的多少。注入空气后，水量没变，但水位下降了（因为空气占据了空间）。 十、附件 附件一：第2课 空气能占据空间吗 · 实验记录单 实验一：拧紧瓶盖压入水中 我发现：小球的位置________，水位________。 这说明：________________________。 实验二：拧开瓶盖压入水中 我发现：小球的位置________，水位________。 这说明：________________________。 实验三：向瓶中注入空气 我发现：水位________。 这说明：________________________。 我的发现：空气能占据空间，________________________。 附件二：班级记录单（黑板用） 空气能占据空间吗 日期：__________ 实验条件 小球位置 水位变化 结论 拧紧瓶盖 拧开瓶盖 注入空气 附件三：学习评价表 评价内容 自评 师评 我能理解空气占据空间 ☆☆☆ ☆☆☆ 我能准确观察水位变化 ☆☆☆ ☆☆☆ 我能与同学合作交流 ☆☆☆ ☆☆☆ 我能用证据解释空气占据空间 ☆☆☆ ☆☆☆ 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 $