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“空气占据的空间会改变吗”核心知识点，通过“空塑料瓶竖直压入水中无气泡却有少量水进入”的反常现象导入，引发认知冲突，承接上一课“空气能占据空间”，搭建从感知到探究的学习支架。 此设计以三层递进探究活动为特色，挤压塑料瓶触觉感知、注射器定量对比实验（空气10mL压至3mL，水几乎不变）培养科学思维的推理论证与实证意识，示意图用点的疏密建构模型助理解。拓展“空气压缩枪”渗透安全意识，落实态度责任，既让学生直观建立科学观念，又为教师提供易操作的探究教学范式。

小学科学四年级上册第一单元第3课《空气占据的空间会改变吗》教学设计 （2026新教材·四年级） 一、教材分析 本课是《科学》四年级“空气”单元的第3课时。教材在上一课“空气能占据空间”的基础上，进一步提出新问题：“空气占据的空间会改变吗？”教材通过“将空塑料瓶竖直压入水中，没有气泡但仍有少量水进入”这一反常现象引发认知冲突，聚焦核心问题。接着设计了三层递进的探究活动：探索1（用手挤压装满空气和水的塑料瓶，对比感受变化）、探索2（用注射器分别抽入等量空气和水，用力压活塞，比较压缩程度）、探索3（用示意图解释空气和水的空间变化）。最后通过研讨三个问题（注射器实验推论、倒扣入水仍有水进入、皮球继续充气）和拓展游戏“空气压缩枪”巩固应用。本课核心概念是“空气可以被压缩，水不容易被压缩”，为后续学习压缩空气的应用（如充气轮胎、气垫等）奠定基础。 二、学情分析 四年级学生在前面两节课已经认识到空气的存在、空气能占据空间，但对“空气占据的空间是否可以改变”缺乏明确认知。他们可能认为“空气占了位置就不能再被压小”，或者误以为“空气被压没了”。本课需要通过直观的触觉（挤压塑料瓶）和定量实验（注射器刻度对比）帮助学生建立“空气能被压缩”的概念。注射器实验是难点，需要教师指导正确操作（堵住管口、缓慢用力、观察刻度变化）。同时，“空气被压缩时，微粒间距离变小”这一微观解释教材未涉及，但教师可在示意图环节引导学生用“点”或“圈”形象化表示，不超出教材要求。 三、教学目标（四维·学科核心素养导向） 科学观念 能说出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。 能运用“空气能被压缩”解释皮球充气、注射器活塞回弹等现象。 科学思维 能通过对比实验（空气 vs 水）的压缩效果，比较归纳出空气和水的不同性质。 能用示意图表示注射器中空气和水在压缩前后的空间变化（用点的疏密表示被压缩）。 探究实践 能规范使用注射器进行压缩实验，准确读取并记录初始刻度和压缩后刻度。 能用手挤压装满空气和水的塑料瓶，通过触觉感知两者被压缩的难易程度差异。 态度责任 在实验中认真记录数据，尊重事实，乐于与同伴交流发现。 制作“空气压缩枪”时能遵守安全规则（管口不对人），体会科学游戏的乐趣。 四、教学重点与难点 教学重点：通过注射器对比实验，发现空气能被压缩、水不易被压缩，理解“空气占据的空间可以改变”。 教学难点：理解空气被压缩时其微粒间的距离变小但微粒数量不变（教材通过示意图渗透，不要求微观概念）；能从实验现象归纳出“空气占据的空间会改变”并进行迁移解释（如皮球充气、倒扣入水仍有水进入）。 五、教学准备 教具：多媒体课件、班级记录单大张 学具（每组）：空塑料瓶（带盖）2个（一个装满空气，一个装满水）、注射器（20mL或50mL，无针头）2支、水槽1个、抹布1块、记录本、彩笔（画示意图用） 拓展材料：注射器（每组1支，用于制作空气压缩枪）、橙子皮（或小纸团）若干、安全提示卡 教室布置：4人一组，每组实验桌放置材料，水槽中装适量水。注射器实验前强调安全（不能用针头，管口不对人）。 六、教学过程 1. 情境导入（2分钟） 教师活动：演示将空塑料瓶（瓶口朝下）竖直压入水中，问：“看到了什么？”（没有气泡，但瓶底有少量水进入）。 追问：“上一课我们学到空气能占据空间，为什么已经占满瓶子的空间，却还有少量水能进入呢？难道空气占据的空间会改变吗？”引出课题。 学生活动：观察教师演示，思考并回答（可能说“空气被挤了”“空气跑掉了”等），产生认知冲突。 设计意图：（利用教材“没有气泡但有少量水进入”的反常现象，激发探究欲望。） 2. 聚焦（2分钟） 教师活动：出示教材“聚焦”板块文字：“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？”板书课题。 提问：“你认为空气占据的空间能被压缩吗？”记录学生前概念，带着问题进入探索。 学生活动：表达自己的猜想（能/不能），说明理由。 设计意图：（明确本课核心问题，引出“压缩”概念。） 3. 探索（共23分钟） 活动一：挤压塑料瓶（6分钟） 教师活动：指导每组有两个塑料瓶（一个装满空气并拧紧瓶盖，一个装满水并拧紧瓶盖）。让学生用手分别挤压两个瓶子，感受有什么不同。 追问：“瓶中的空气和水占据的空间发生变化了吗？装空气的瓶子被挤压后变了，空气被压缩了吗？”引导学生关注瓶子的形变和恢复情况。 学生活动：分组操作：挤压装空气的瓶子→感觉有弹性，能压扁一点，松手后恢复；挤压装水的瓶子→几乎压不动，变化很小。交流感受。 设计意图：（通过触觉初步感知空气可压缩、水不可压缩。） 活动二：注射器实验（12分钟） 教师活动： 实验指导： ①两个相同的注射器分别抽进同样多的空气和水（如10mL刻度），记录初始刻度； ②用手堵住注射器管口，慢慢用力压活塞，直到压不动为止，观察并记录此时刻度； ③重复实验，比较空气和水的压缩情况。强调堵住管口要严密，防止漏气；缓慢用力，观察刻度变化。 巡视指导，帮助学生读数，引导发现空气可以从10mL压到很小（如3mL），水几乎压不动（仍接近10mL）。指导学生填写教材中的记录单。 学生活动： 分组实验：两个注射器分别抽10mL空气和10mL水；堵口后用力压活塞，观察并记录活塞位置；发现空气能被压到较小刻度，水几乎不动；填写记录单，讨论“我的发现”。 设计意图：（定量对比实验，用数据证明空气能被压缩，水不易被压缩，培养实证意识。） 活动三：示意图解释（5分钟） 教师活动：出示教材第10页示意图（空气压缩前后的点状图）。 提问：“空气是这样变化的，水是怎样变化的呢？”引导学生用点或圈表示压缩前、压缩后空气和水的分布。讲解：空气被压缩时，微粒间的距离变小了，但空气的总量没有变；水不容易被压缩，因为水微粒之间本来就挨得很近。（用形象语言，不超出教材）让学生在自己的记录本上画示意图。 学生活动：观察示意图，理解“压缩”本质是微粒间距离变小。画出水和空气的压缩对比图（水压缩前后变化很小，用疏密表示）。 设计意图：（借助图像帮助学生建立抽象概念，体现跨学科（美术）表达。） 4. 研讨（8分钟） 教师活动：组织全班讨论教材研讨的三个问题： ①根据注射器实验推测，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？理由？ ②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？（引导回答：瓶内空气被压缩，占据的空间变小，水进入填补） ③鼓起来的皮球为什么还可以继续充入空气？（皮球内空气被压缩，仍有空间容纳更多空气）汇总“我的发现”：空气占据的空间会改变（能被压缩），水占据的空间不容易改变。 学生活动：结合实验结果，逐一讨论并解释三个问题。用“空气可压缩”原理解释皮球充气现象。 设计意图：（从实验现象上升到原理应用，检验学生是否真正理解“压缩”概念。） 5. 拓展（2分钟） 教师活动：出示教材“小游戏：制作空气压缩枪”。演示：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，橙子皮像子弹一样发射出去。强调安全：“注射器管口不能对着人！”（教材安全提醒）跨学科融合：这个游戏利用了空气被压缩后产生弹力，类似生活中打气筒、气枪等。 学生活动：观看演示或分组尝试（如果时间允许可分组体验，但必须强调安全）。理解压缩空气的力量。 设计意图：（趣味游戏巩固知识，激发兴趣，同时渗透安全教育。） 6. 课堂总结（2分钟） 教师活动：结合板书总结： ①空气占据的空间会改变（能被压缩），水占据的空间不容易改变； ②通过挤压塑料瓶和注射器实验证明了这一点； ③压缩空气有弹力，可以应用在生活中（皮球、气垫等）。 学生活动：回顾本课核心概念，齐读“空气可以被压缩”。 设计意图：（强化知识结构。） 7. 布置作业（以探究为主）（1分钟） 教师活动： 必做探究作业： ①回家用注射器（去针头）抽空气，堵住管口，用力压活塞，感受弹力；再抽同样多的水，对比压缩难度。记录感受。 ②寻找生活中利用空气被压缩的物品（如篮球、气垫、打气筒等），至少列举3个。 选做探究作业：尝试用空气压缩枪的原理，设计一个简单的“空气动力小玩具”（可用注射器、吸管、纸团等），注意安全。 学生活动：记录作业要求。 设计意图：（将课堂探究延伸到课外，联系生活实际。） 七、板书设计（结构化主板书） 1.3空气占据的空间会改变吗 核心问题：为什么竖直压入水中，仍有少量水进入？ 实验方法 现象 结论 挤压空气瓶 易压扁，能弹回 空气能被压缩 挤压水瓶 几乎压不动 水不易被压缩 注射器抽空气压活塞 刻度从10mL→3mL 空气占据的空间会改变 注射器抽水压活塞 刻度几乎不变 水占据的空间不易改变 示意图： 空气压缩前：● ● ● ● 压缩后：●●●●（距离变小） 水压缩前：●●●● 压缩后：●●●●（变化很小） 应用：皮球继续充气、空气压缩枪、打气筒 安全提醒：注射器管口不能对着人！ 八、巩固练习（附答案） （一）填空题（每空1分，共5分） 1、用手挤压装满空气的塑料瓶，瓶子会被压扁，松开手后能________，这说明空气占据的空间________（填“会”或“不会”）改变。 2、用注射器抽进10mL空气，堵住管口用力压活塞，活塞能压到________（填“大于”或“小于”）10mL的刻度，这说明空气可以被________。 3、用同样的方法压抽进10mL水的注射器，活塞几乎压不动，说明水占据的空间________被压缩。 （二）选择题（每题2分，共4分） 1、下面关于空气和水的比较，说法正确的是（ ） A. 空气和水占据的空间都不会改变 B. 空气能被压缩，水不容易被压缩 C. 水和空气都不能被压缩 D. 空气被压缩后，总量会减少 2、将装满空气的塑料瓶倒扣入水中，会看到（ ） A. 水完全进不去 B. 有大量气泡冒出 C. 有少量水进入瓶内 D. 瓶子被压扁 （三）判断题（每题1分，共4分，正确打“√”，错误打“×”） 1、空气被压缩后，空气微粒的个数变少了。（ ） 2、用注射器压缩空气时，堵住管口是为了防止空气跑出。（ ） 3、水不能被压缩，因为水分子之间已经没有空隙了。（ ） 4、制作空气压缩枪时，注射器管口可以对着同学玩耍。（ ） （四）实验探究题（共7分） 题目：小红用两个相同的注射器分别抽进10mL空气和10mL水，然后用手堵住管口，用力压活塞，记录活塞停止时的刻度如下表。请分析并回答问题。 注射器内物体 初始刻度（mL） 用力压活塞时的刻度（mL） 空气 10 3 水 10 9.8 （1、）空气的刻度从10mL变成了3mL，这说明空气占据的空间发生了什么变化？ （2、）水的刻度从10mL变成9.8mL，变化很小，这说明了什么？ （3、）根据这个实验，你能得出什么结论？请结合生活举一个例子。 参考答案 （一）填空题 1、恢复原状；会 2、小于；压缩 3、不容易 （二）选择题 1、B 2、C （三）判断题 1、×2、√3、√4、× （四）实验探究题 （1、）空气占据的空间变小了（或被压缩了）。 （2、）水占据的空间不容易被压缩（或水几乎不能被压缩）。 （3、）结论：空气占据的空间会改变（空气能被压缩），水占据的空间不容易改变。生活举例：给篮球打气时，空气被压缩进入篮球内；气垫床充气后变硬，也是利用了空气可压缩。（答出一点即可） 学科网（北京）股份有限公司 $