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，是教科版四年级上册《空气》单元第2课。基于前课“空气真实存在”认知，通过回顾空瓶入水冒气泡实验，提出“瓶口竖直下压水中水能进入吗”的问题，搭建新旧知识衔接的学习支架。 此设计以三步递进实验为特色，拧紧瓶盖压水（小球浮高水不进）、拧开瓶盖放气（小球下降水位升）、注入空气（水位降小球升），用小球可视化水位变化，培养科学思维（推理论证因果逻辑）与探究实践（规范操作记录）。帮助学生建立“空气占据空间”科学观念，拓展“用空气挤出水”挑战提升应用能力，为教师提供清晰教学路径，助力学生深化概念理解。

《空气能占据空间吗》教学设计 1、 教材分析 本课是教科版四年级上册第一单元《空气》的第2课，是空气性质认知的深化课。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。教材基于第1课“空气是真实存在的物质”这一认知基础，聚焦核心问题“瓶口竖直向下压入水中时，水能够进入瓶内吗”，通过“剪掉瓶底的上半部分竖直压入水中”的经典实验，引导学生在观察中推断空气占据空间这一性质。教材设计了三个递进的观察活动：拧紧瓶盖压入水中（观察到水无法进入，小球浮在高处）、拧开瓶盖放出空气（观察到水位上升，小球下降）、向瓶中注入空气（观察到水位下降，小球上升），让学生从正反两个方面获得空气占据空间的证据。本课为后续学习空气有质量、空气流动等内容奠定空间概念基础。 2、 学情分析 四年级学生在第1课中已经通过塑料袋装空气、空瓶入水冒气泡等实验，初步建立了“空气是真实存在的物质”的科学观念。学生知道空瓶里有空气，但难以将“空气占据空间”与“水进不去”建立因果联系，普遍存在“瓶子空了，水就应该能进去”的直觉误区。学生对“水位”“水平线”等概念较陌生，观察小球位置变化时容易忽略水位变化的对应关系。学生动手实验积极性高，但需要教师引导明确观察重点，建立“现象→证据→结论”的逻辑推理链条。 3、 学习目标 科学观念：知道空气像水一样能占据空间；理解空气占据空间是空气的基本性质之一；知道空气占据空间会影响其他物质进入同一空间。 科学思维：能通过观察实验现象，分析推理空气占据空间的证据；能通过对比“拧紧瓶盖”和“拧开瓶盖”的不同现象，归纳空气占据空间的结论；初步建立“同一空间不能被两种物质同时占据”的概念。 探究实践：能正确完成剪裁塑料瓶、压入水中、观察小球位置变化等实验操作；能规范记录三步实验的现象——拧紧瓶盖时小球位置、拧开瓶盖后小球位置、注入空气后水位变化；能根据实验现象得出空气能占据空间的结论。 态度责任：对“空气是否占据空间”保持好奇心和探究欲望；在实验中养成细致观察、如实记录的科学态度；乐于用所学知识解释生活中的“气压”现象。 四、教学重难点 重点：通过三步对比实验，观察并理解空气能占据空间。 难点：建立“空气占据空间导致水无法进入”的因果逻辑链；理解“水位变化”与“小球位置变化”的对应关系。 五、教学环节 教学环节 教师活动 学生活动 设计意图 一、聚焦：瓶口向下压入水中，水能进去吗？（5分钟） 1. 回顾导入：“上一课我们通过空瓶入水实验，发现瓶口倾斜时会产生气泡，证明空气可以从瓶中跑出来。如果把空瓶竖直压入水中，瓶里的空气跑不出来，水能进入瓶子吗？” 2. 呈现情境：“剪掉空塑料瓶的下半部分，将上半部分竖直压入水中，水会进入瓶子里吗？” 3. 聚焦问题：“瓶口竖直向下压入水中时，水能够进入瓶内吗？” 4. 揭示课题：板书“空气能占据空间吗”。 回顾第1课空瓶入水冒气泡的实验；观察教师演示材料——剪掉瓶底的上半部分塑料瓶；围绕“水能进入瓶子吗”做出推测；明确本课探究的核心问题。 从上一课的实验现象自然过渡到本课的核心问题；聚焦核心问题，激发探究欲望；培养学生的预测能力，为后续实验验证做铺垫。 二、探索 活动一：拧紧瓶盖压入水中——感知空气占据空间（8分钟） 1. 发布任务：“为了便于观察瓶内水面的变化，可以在瓶内放一个小球漂浮在水面上。” 2. 指导操作： （1）在瓶中放入一个小球（泡沫球或乒乓球），拧紧瓶盖； （2）慢慢将塑料瓶的上半部分竖直压入水中； （3）观察小球的位置，记录实验现象。 3. 发放记录单：引导学生记录观察结果——拧紧瓶盖时，小球浮在瓶口附近，水无法进入瓶内。 4. 引导分析：“拧紧瓶盖时，瓶子里有什么？水为什么进不去？”引导学生建立“瓶子里有空气→空气占据空间→水进不去”的因果逻辑。 5. 呈现资料：“这里的‘水位’指的是容器中水面距离容器底部的高度。无论装水的容器怎样倾斜，我们看到的水面在水静止不动时总是平直的。我们把这条平直线叫作‘水平线’。” 在瓶中放入小球，拧紧瓶盖；将塑料瓶竖直压入水中；观察并记录小球的位置——小球浮在瓶口附近；思考“水为什么进不去”；阅读资料，理解“水位”和“水平线”的概念。 小球作为水位变化的“指示器”，使抽象的空间变化可视化；逐步建立“空气占据空间→水无法进入”的因果逻辑链；“水平线”概念为后续探究水位变化做铺垫。 活动二：拧开瓶盖，放出空气——观察水位变化（8分钟） 1. 发布任务：“拧开瓶盖，把空气放出来，观察小球的位置有什么变化。” 2. 指导操作： （1）在水中慢慢拧开瓶盖； （2）观察小球位置的变化——小球慢慢下降； （3）观察瓶内水位的变化——水位上升。 3. 记录现象：引导学生在记录单上记录现象——拧开瓶盖，空气跑出，小球下降，水进入瓶内。 4. 引导分析：“拧开瓶盖后，发生了什么变化？空气去哪儿了？水为什么能进去了？”引导学生理解——空气跑出后，腾出空间，水才能进入。 5. 关键追问：“拧紧瓶盖和拧开瓶盖，实验结果有什么不同？这说明了什么？” 在水中慢慢拧开瓶盖；观察并记录小球位置的变化——小球下降；观察并记录瓶内水位的变化——水位上升；思考“空气跑出来后发生了什么”；对比“拧紧”和“拧开”两种现象，初步理解“空气占据空间”。 拧开瓶盖是实验的关键转折点；通过对比“拧紧”和“拧开”两种现象，从正反两方面验证“空气占据空间”；培养学生的对比分析能力。 活动三：向瓶中注入空气——反向验证（6分钟） 1. 发布任务：“向瓶中注入空气，瓶中的水位会发生什么变化？” 2. 指导操作： （1）用注射器或打气筒向瓶中注入空气； （2）观察瓶内水位的变化——水位下降； （3）观察小球位置的变化——小球上升。 3. 记录现象：引导学生在记录单上记录现象——注入空气，水位下降，小球上升。 4. 引导分析：“向瓶中注入空气后，水位为什么会下降？这说明了什么？”引导学生理解——空气重新占据空间，把水挤了出去。 5. 完整归纳：“拧紧瓶盖→空气占据空间，水进不去；拧开瓶盖→空气跑出，水进入；注入空气→空气重新占据空间，水被挤出。这说明了什么？” 用注射器或打气筒向瓶中注入空气；观察并记录瓶内水位的变化——水位下降；观察并记录小球位置的变化——小球上升；思考“水位为什么会下降”；归纳三步实验的结论——空气能占据空间。 注入空气是反向验证，从另一角度证明“空气占据空间”；三步实验形成完整的证据链；帮助学生从“现象观察”走向“结论归纳”。 三、研讨深化——形成结论，应用解释（8分钟） 1. 问题一：“瓶中水位的变化是怎样产生的？”引导学生用“空气占据空间”解释三步实验的现象变化。 2. 问题二：“空气能占据空间吗？还有其他方法可以证明空气的这一性质吗？”引导学生列举其他方法——吹气球、给篮球打气等。 3. 问题三：“如果瓶底有小孔，实验结果会怎样？为什么？”引导学生推测——有孔时空气可以从孔中漏出，水会进入瓶内。 4. 总结提升：“通过三步对比实验，我们发现——空气像水一样，能占据空间。拧紧瓶盖时，空气占据瓶内空间，水进不去；拧开瓶盖时，空气跑出，水才能进入；注入空气时，空气重新占据空间，把水挤出。这就是空气占据空间的有力证据。” 用“空气占据空间”解释水位变化的产生原因；列举证明空气占据空间的其他方法——吹气球、给篮球打气、给轮胎充气；推测瓶底有小孔时的实验结果；形成“空气能占据空间”的科学概念。 三个研讨问题从“现象解释”到“方法拓展”再到“反例推测”，层层深入；帮助学生完成概念的完整建构。 四、拓展延伸——小挑战：用空气挤出水（3分钟） 1. 发布挑战：“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. 引导思考：“怎样利用空气把水挤出来？吸管和橡皮泥怎么用？”引导学生设计——“一根吸管插入水中吹气，另一根吸管在水面以上出气，利用空气占据空间把水从出气管挤出。” 3. 布置任务：课后尝试用空气挤出水的小实验，体验空气的力量。 思考“如何利用空气把水挤出来”；设计用吸管和橡皮泥挤出水的方案；课后尝试实践操作。 将课堂知识转化为实践应用；培养创新思维和动手能力；让学生体验“空气的力量”。 学科网（北京）股份有限公司 $