1.3《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“空气可以被压缩，压缩空气具有弹性”核心知识点，从第2课“少量水进入瓶子”的实验困惑切入，搭建从“空气占据空间”到“空间可变”的学习支架，引导学生探究空气压缩特性。 特色在于递进式探究活动，通过挤压塑料瓶定性感受差异，注射器实验定量分析压缩性，示意图建构模型理解本质，培养科学思维与探究实践能力。结合生活现象解释和空气压缩枪拓展，提升学生科学观念与态度责任，助力教师高效突破重难点。

《空气占据的空间会改变吗》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3课，属于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，核心概念为空气可以被压缩，压缩空气具有弹性。教材基于第2课“空气能占据空间”的结论，提出进一步追问：“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？”引导学生从“占据空间”走向“空间可变”——理解空气可以被压缩，占据的空间会变小。教材设计了三个递进的探究活动：用手挤压装满空气和水的塑料瓶（定性感受差异）；用注射器分别抽取空气和水，用力压活塞（定量探究压缩性差异）；用示意图解释注射器内空气和水占据空间的变化（模型建构）。本课帮助学生建立“空气可以被压缩”这一核心概念，为后续学习压缩空气的应用（如充气轮胎、空气枪等）奠定基础。 2、 学情分析 四年级学生在第2课中已经通过“拧紧瓶盖压入水中”的实验，建立了“空气能占据空间”的科学观念。但学生对“占据空间能否改变”缺乏思考，普遍存在“空气占据的空间是固定不变的”这一认知误区。通过第2课的实验，学生看到“有少量水进入瓶子”，感到困惑但无法解释。学生对“压缩”一词有生活经验（如压缩饼干），但对“气体可压缩”缺乏直观理解。学生对注射器实验有好奇心，但操作时容易漏气、用力不均，导致数据不准。教学中需先通过“挤压塑料瓶”建立直观感受，再通过“注射器定量实验”获取数据证据，最后通过“示意图”建立概念模型。 3、 学习目标 科学观念：通过注射器对比实验，知道空气可以被压缩，水不容易被压缩；知道空气被压缩后占据的空间会变小，压缩的空气具有弹性；理解“压缩”的本质是空气颗粒之间的间隙变小，不是空气本身变少。 科学思维：能通过对比实验（空气与水）的现象差异，归纳空气可以被压缩而水不可以；能通过定量实验数据（初始刻度与压缩后刻度）进行对比分析；能用示意图解释空气和水在压缩过程中占据空间的变化。 探究实践：能用手挤压装满空气和水的塑料瓶，感受两者被挤压时的不同；能用两个相同注射器分别抽取空气和水，规范完成按压活塞实验，准确读取并记录初始和压缩后的刻度；能用示意图表达空气被压缩的本质。 态度责任：对“空气占据的空间是否会改变”保持好奇心和探究欲望；在注射器实验中养成规范操作、多次验证的科学习惯；乐于用所学知识解释生活中的压缩空气现象（皮球充气等）。 四、教学重难点 重点：通过注射器对比实验，发现空气可以被压缩，水不容易被压缩。 难点：理解“压缩”的本质——空气颗粒之间的间隙变小，而空气的量没有变少；用示意图准确表达空气和水在压缩过程中占据空间的变化。 五、教学环节 教学环节 教师活动 学生活动 设计意图 一、聚焦：空气占据的空间会改变吗？（5分钟） 1. 回顾导入：“上一课我们通过实验证明了空气能占据空间。但实验中我们发现——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. 引发认知冲突：“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. 聚焦问题：“空气占据的空间会改变吗？” 4. 揭示课题：板书“空气占据的空间会改变吗”。 回顾第2课的实验现象——“没有气泡，但有少量水进入”；思考“为什么水能进去”；围绕“空气占据的空间会不会改变”自由发言，暴露前概念；明确本课探究的核心问题。 从第2课的实验现象自然过渡到本课的核心问题；利用“有少量水进入”的困惑激发探究欲望；聚焦核心问题，明确探究方向。 二、探索 活动一：用手挤压——感受空气和水的不同（6分钟） 1. 发布任务：“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？” 2. 指导操作： （1）用手挤压装满空气的塑料瓶，观察瓶子形状的变化； （2）用手挤压装满水的塑料瓶，观察瓶子形状的变化； （3）比较两次挤压的感觉有什么不同。 3. 发放记录单：引导学生记录观察结果——装空气的瓶子被挤压后变瘪了，装水的瓶子变化很小。 4. 引导分析：“装空气的瓶子被挤压后变瘪了，空气被压缩了吗？装水的瓶子变化很小，说明什么？” 分组操作：用手挤压装满空气的塑料瓶；用手挤压装满水的塑料瓶；比较两次挤压的感受差异；在记录单上记录观察结果；思考“空气被压缩了吗”“水能被压缩吗”。 通过双手挤压的直观体验，初步建立“空气易压缩、水不易压缩”的感性认识；为后续注射器定量实验做铺垫。 活动二：用注射器研究——定量探究压缩性（12分钟） 1. 发布任务：“用两个相同的注射器分别抽进同样多的空气和水，记录注射器的初始刻度。用手堵住注射器管口，慢慢用力压活塞，直到压不动为止，观察并记录此时的刻度。重复上面的实验。” 2. 指导操作： （1）在A注射器中抽取30mL空气，在B注射器中抽取30mL水； （2）记录初始刻度（30mL）； （3）用手堵住管口，慢慢用力压活塞，直到压不动为止； （4）记录活塞停止时的刻度； （5）重复实验2-3次。 3. 发放记录单：发放“注射器内空气和水占据的空间”记录单。 4. 强调要点：“用手堵住管口——不要让空气或水漏出；慢慢用力——观察刻度变化；重复实验——确保数据可靠。” 5. 分组实验：学生分组进行注射器对比实验。 6. 数据汇总：各组汇报数据，教师在黑板汇总。 7. 引导分析：“空气被压缩后，体积从多少毫升变成了多少毫升？水被压缩后，体积有什么变化？这说明了什么？” 明确实验方法和安全要求；领取记录单；分组进行注射器对比实验——抽取空气和抽取水各30mL；用手堵住管口，用力压活塞至压不动；读取并记录压缩后的刻度；重复实验2-3次；分析数据，发现空气可以被压缩、水不容易被压缩。 注射器将“挤压感受”转化为“定量数据”，培养实证意识；对比实验（空气vs水）从对照中凸显空气的压缩性；强调“重复实验”培养严谨的科学态度。 活动三：用示意图解释——模型建构（7分钟） 1. 发布任务：“用示意图解释注射器内空气和水占据空间的变化。” 2. 引导思考：“用力压活塞时，注射器内的空气和水发生了什么变化？空气颗粒之间的间隙变小了？还是空气变少了？” 3. 呈现示意图：出示教材中的示意图——空气被压缩前（颗粒分散均匀、间隙较大）、空气被压缩后（颗粒挤在一起、间隙变小）。 4. 引导对比：“水被压缩后（颗粒紧密、间隙很小），推不动活塞；空气被压缩后（颗粒之间有间隙、可以被压缩），活塞可以推下去。这说明什么？” 5. 小结：“压缩的本质不是空气变少了，而是空气颗粒之间的间隙变小了。空气可以被压缩，水不容易被压缩。” 观察空气被压缩前后的示意图；理解“压缩”的本质——颗粒之间的间隙变小；对比空气和水被压缩时的不同表现；用示意图解释注射器实验的现象；在记录单上画出自己的示意图。 示意图将抽象概念可视化，帮助学生理解“压缩的本质”；对比空气和水的示意图，强化“气体可压缩、液体不易压缩”的概念。 三、研讨深化——解释现象，应用生活（7分钟） 1. 问题一：“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。”引导学生用实验数据回答——空气可以被压缩，挤压时体积变小。 2. 问题二：“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？”引导学生用“空气被压缩”解释——水的压力把空气压缩了，空气占据的空间变小，水才能进入。 3. 问题三：“鼓起来的皮球为什么还可以继续充入空气？”引导学生用“空气可以被压缩”解释——皮球内的空气被压缩，腾出更多空间。 4. 总结提升：“空气可以被压缩，压缩后占据的空间会变小，压缩的空气具有弹性。水不容易被压缩，占据的空间几乎不变。‘压缩’的本质是空气颗粒之间的间隙变小，而不是空气变少了。” 用实验证据解释挤压塑料瓶时空气被压缩；用“空气被压缩”解释第2课“少量水进入”的困惑；用“空气可压缩”解释皮球可以继续充气；形成“空气可以被压缩、水不易被压缩”的科学概念。 三个研讨问题从“实验推测”到“现象解释”再到“生活应用”，层层深入；研讨问题与前面课程形成呼应——第2课的疑惑在本课得到解答。 四、拓展延伸——制作空气压缩枪（3分钟） 1. 发布任务：“用注射器吸入一些空气，将橡皮堵在注射器管口。用力压活塞，管口处的橡皮会像子弹一样发射出去。” 2. 安全提醒：“游戏时，注射器管口不能对着人。” 3. 引导思考：“橡皮为什么会飞出去？”引导学生理解——压缩的空气具有弹性，松开活塞时空气膨胀，产生推动力。 4. 布置任务：课后尝试制作空气压缩枪，体验压缩空气的力量，注意安全。 了解空气压缩枪的制作方法；理解“橡皮飞出去”的原理——压缩的空气具有弹性；课后尝试制作并体验压缩空气的力量。 将课堂知识转化为趣味游戏；体验“压缩空气具有弹性”这一性质；安全提醒贯穿始终。 学科网（北京）股份有限公司 $