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，通过倾斜塑料瓶浸水冒气泡与竖直压瓶不进水的对比实验制造认知冲突，承接学生对空气的浅层认知，为后续空气压缩、有质量等内容铺垫，以红色小球为可视化学习支架直观呈现水位变化。 资料亮点在于三组对照实验（拧紧瓶盖、拧开瓶盖、打气注水）形成变量对比，将抽象空气转化为可见的小球位置与水位变化，落实科学思维（分析变量与现象因果关系）和探究实践（独立完成实验与拓展设计），配套实验演示视频辅助教学，吸管挤水挑战深化知识应用，帮助学生建立科学观念，教师可直接使用实验方案与评价工具提升教学效率。

1.2《空气能占据空间吗》教学设计 一、教材分析 本课是空气单元核心探究课，承接学生对空气看得见、摸不着的浅层认知，通过塑料瓶浸水实验，直观证明空气占据空间这一基础科学观念。教材分为聚焦、探索、研讨、拓展四部分，由猜想→动手实验→分析现象→拓展应用层层递进。先对比倾斜瓶子进水、竖直压瓶不进水的差异制造认知冲突；再分三步对比拧紧瓶盖、拧开瓶盖、打气注水三组对照实验，借助漂浮小球可视化水位变化；最后设置研讨问题与吸管挤水小挑战，将空气占据空间的性质联系生活，为后续空气压缩、空气有质量等内容铺垫基础。 二、学情分析 四年级学生已知空气无处不在，但普遍存在思维误区：看不见就认为空气不占地方。学生动手操作兴趣强，具备简单观察、记录能力，但对照实验的变量控制、现象背后逻辑推理能力薄弱。生活中见过气泡、吹气球等现象，却无法关联 “空气占据空间” 原理，本课借助小球、塑料瓶等简易材料，用可视化实验降低抽象概念理解难度。 三、核心素养分析 科学观念 通过三组对比实验，建立核心概念：空气是真实存在的物质，空气会占据一定空间；空气和水不能同时占据同一个空间。能运用该概念解释生活中气泡、吹气球等现象。 科学思维 能对比三组实验小球、水位的不同变化，分析变量（瓶盖封闭、空气增减）与现象的因果关系；通过推理解释水位升降原因，建立 “空气让出空间，水才能进入；空气增多，水被挤出” 的逻辑。 探究实践 能按步骤独立完成压瓶浸水、拧盖放气、打气注水三组实验，规范观察、记录小球位置与瓶内水位；能自主设计拓展小挑战实验，动手验证空气挤水，提升操作与实证能力。 态度责任 保持对空气相关现象的探究好奇心；实验中细致观察、如实记录，尊重实验事实；愿意主动用本课知识解释生活现象，体会空气性质在生活中的应用价值。 四、教学重点 通过对照实验，证实空气能占据空间，理解空气与水无法共享同一空间。 五、教学难点 推理水位变化的内在原因，理清空气多少、空间、水位三者之间的逻辑关系。 六、教具准备 教师教具 完整塑料瓶、剪好的塑料瓶上半部分、水槽、红色小球、打气筒、瓶盖、多媒体实验操作视频、PPT 课件、实验记录单。 学生分组教具 塑料瓶上半段、水盆、红色泡沫小球、瓶盖、打气筒、记录单、铅笔。 七、教学过程（配套视频：空气占据空间演示实验视频、拓展吸管挤水实验示范视频） 一、导入新课 教师活动：出示装满水的瓶子和空塑料瓶，提问：瓶子里空着的地方真的什么都没有吗？演示将塑料瓶倾斜压入水中，让学生观察瓶口冒出气泡。抛出问题：气泡是什么？为什么竖直把瓶子按进水里，水却很难流进去？引出课题《空气能占据空间吗》。 学生活动：观察倾斜瓶子冒气泡的实验，大胆猜想空瓶里存在空气，思考竖直压瓶水进不去的原因。 设计意图：利用直观气泡实验制造认知冲突，激发学生探究欲望，自然引出本节课探究主题。 二、讲授新课 （一）聚焦板块 教师活动：出示教材聚焦问题 “瓶口竖直向下压入水中时，水能够进入瓶内吗？”，组织学生小组内预测，收集不同猜想并板书记录。讲解实验小提示：瓶内放入红色小球，小球位置能直观看清瓶内水位高低。 学生活动：小组交流猜想，记录自己的预测；明白小球作为参照物的作用。 设计意图：明确探究核心问题，让学生带着猜想开展实验，建立预测 — 验证的探究思路。 （二）探索板块 教师活动：播放标准实验操作视频，分步讲解三组实验操作要点，巡视指导分组实验，提醒学生如实记录小球位置与水位变化。 1. 拧紧瓶盖实验：盖紧瓶盖，缓慢将瓶身竖直压入水底，观察小球位置； 2. 拧开瓶盖实验：保持瓶子在水下，拧开瓶盖释放空气，观察小球上浮、水位上升； 3. 注入空气实验：再次拧紧瓶盖，用打气筒向瓶内打气，观察小球下移、水位下降。 学生活动：分组依次完成三组对照实验，观察小球高低变化，填写实验记录单，简单画出每组瓶内水位。 设计意图：三组对照实验形成变量对比，用小球把看不见的空气转化为看得见的水位变化，落实探究实践素养。 （三）研讨板块 教师活动：出示两个研讨问题，组织小组讨论，邀请学生结合实验现象发言，梳理总结核心结论。 问题 1：瓶中水位的变化是怎样产生的？引导学生总结：拧紧瓶盖时空气占据瓶内空间，水进不去；拧开瓶盖空气跑出，让出空间，水进入水位上升；打入空气，空气变多，挤压水，水位下降。 问题 2：空气能占据空间吗？还有其他证明方法？师生共同举例：吹气球、倒扣纸巾入水不湿、塑料袋兜住空气鼓起。 学生活动：结合自己的实验记录交流讨论，完整表述水位变化与空气的关系，分享生活中空气占据空间的实例。 设计意图：梳理实验逻辑，提炼科学概念，实现从实验现象到科学观念的转化，锻炼科学思维。 （四）拓展板块 教师活动：出示拓展小挑战材料：半瓶水、橡皮泥、两根吸管，提出任务：不倾斜瓶子，利用空气把水挤出来。播放示范视频，提示思路：一根吸管进水、一根进气，橡皮泥密封瓶口，向吸管吹气，空气占据瓶内空间挤压水流出。 学生活动：小组合作动手尝试拓展实验，成功后分享操作方法。 设计意图：学以致用，运用 “空气占据空间” 解决实际问题，深化知识应用。 三、课堂练习 选择题 1. 把盖紧瓶盖的塑料瓶竖直压入水中，水很难进入瓶内，原因是（） A. 水太重 B. 瓶内空气占据空间 C. 瓶子堵住了 答案：B 2. 往装满空气的瓶子里打气，瓶内水位会（） A. 上升 B. 下降 C. 不变 答案：B 3. 倒扣纸巾的杯子竖直压水底，纸巾不会湿，是因为（） A. 水进不去 B. 空气占据杯内空间 C. 纸巾防水 答案：B 判断题 1. 空气看不见，所以不会占据空间。（×） 2. 拧开瓶盖后，瓶内空气跑出去，水才能进入瓶子。（√） 3. 静止的水面是一条水平线。（√） 情境题 小明把空矿泉水瓶竖直按进水里，水几乎进不去；松开瓶盖后，大量水涌入瓶中，请用本节课知识解释这个现象。 答案：拧紧瓶盖时，瓶内充满空气，空气占据瓶子内部全部空间，水无法进入；拧开瓶盖后，瓶内空气流出，让出了瓶内空间，水就进入瓶子里。 四、课堂小结（约 190 字） 今天我们通过三组对比实验，解开了空气的秘密。空瓶子里并不是什么都没有，里面装满空气，空气会占据空间。拧紧瓶盖时空气跑不出去，水就进不去；打开瓶盖空气流出，水才能进入；往瓶里打气，空气变多又会把水挤出去。我们还学会用水中小球观察水位变化，知道静止的水面是水平线。生活里吹气球、水杯倒扣纸巾不湿，都能证明空气占据空间。最后我们还动手挑战用空气挤出瓶里的水，大家都能用实验证明猜想，收获了科学探究的乐趣。 八、板书设计 空气能占据空间吗 1. 实验现象 拧紧瓶盖：空气占空间 → 水进不去 拧开瓶盖：空气流出 → 水进入，水位上升 打入空气：空气变多 → 水被挤出，水位下降 2. 核心结论：空气会占据空间 3. 生活实例：吹气球、倒扣纸巾、气泡 九、教学反思 成功之处 1. 三组对照实验层次清晰，红色小球直观呈现水位变化，完美解决空气看不见的抽象难点，学生能自主观察到明显差异； 2. 导入气泡实验快速抓住学生注意力，拓展吸管挤水挑战趣味性强，学生参与动手积极性高； 3. 研讨环节层层引导推理，大部分学生能自主说出水位变化和空气的关系，顺利建立科学观念。 不足之处 1. 少数小组操作打气筒力度控制不好，水位变化观察不清晰，课堂操作时间略微紧张； 2. 部分学生只能描述实验现象，无法完整梳理空气与空间的逻辑，推理表达能力需要加强； 3. 生活实例拓展时间较短，没能给学生充足时间分享自己见过的空气相关现象。 教学建议 1. 课前提前示范打气筒轻柔操作方法，分组时搭配动手能力强的学生互助，预留充足实验操作时间； 2. 研讨环节提供句式支架，帮助学生完整表达因果关系，锻炼科学语言； 3. 增加课后小任务，让学生回家做 “纸巾不湿” 小实验，下节课分享，巩固课堂知识； 4. 可增加微课视频，课后发给学生，方便学生反复回看实验过程。 学科网（北京）股份有限公司 $