1.4《空气有质量吗》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“空气有质量”核心知识点，从“给篮球打气”生活情境切入，衔接前序“空气占据空间”概念，通过简易天平实验搭建学习支架，引导学生验证空气具有质量。 此设计以“天平平衡实验+绿豆等效替代测量”为特色，体现科学思维（基于实验现象推理论证因果关系）与探究实践（规范组装天平、记录倾斜状态），用绿豆将微小空气质量可视化，帮助学生理解等效替代法，为教师提供清晰实验步骤与分层研讨问题，提升教学效率与学生科学观念建构。

《空气有质量吗》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4课，是空气性质认知从“占据空间”走向“具有质量”的关键课。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，核心概念为空气有质量。教材以“用打气筒给篮球打气，篮球鼓起来”的生活经验为切入点，聚焦“打入空气后，篮球的质量会变化吗”，通过“简易天平平衡实验”验证空气有质量——在简易天平两端挂小桶各装一个皮球，调平后往其中一个皮球内注入空气，观察天平倾斜；再用绿豆重新平衡，测量空气质量大小。本课帮助学生建立“空气是物质、具有质量”的科学观念，为后续学习物质的密度、质量守恒等概念奠定基础。 2、 学情分析 四年级学生在第2课和第3课中已经建立了“空气能占据空间”和“空气可以被压缩”的科学观念，对空气是“真实存在”的物质有了较深理解。但学生对“空气是否有质量”缺乏清晰认识，大多数学生受生活经验影响，普遍认为“空气很轻，没有重量”或“不知道”。学生对“打气后天平会倾斜”的实验现象缺乏预测能力，对“用绿豆表示空气质量”的定量方法理解有困难。教学中需通过可视化的天平实验，让学生在亲眼观察中接受“空气有质量”的事实。 3、 学习目标 科学观念：通过天平实验，知道空气有质量；理解空气虽然看不见摸不着，但它和其他物质一样具有质量；初步建立“空气是物质”的完整科学概念。 科学思维：能基于天平平衡与倾斜的现象进行逻辑推理；能通过“注入空气→天平倾斜→加绿豆平衡”的实验链条，建立“空气有质量”的因果推理；能初步理解“用等效替代法测量空气质量”的科学思维。 探究实践：能正确组装简易天平，规范完成皮球打气实验；能观察并记录天平平衡状态的变化；能用绿豆作为“质量单位”测量注入空气的质量大小。 态度责任：对“空气是否有质量”保持探究兴趣，乐于用实验证据检验自己的猜测；养成严谨、细致的实验操作习惯；尊重实验事实，如实记录实验现象。 四、教学重难点 重点：通过简易天平实验，发现空气有质量。 难点：理解“用绿豆等效替代空气质量”的测量方法；理解空气的微小质量可以通过累积和对比来测量。 五、教学环节 教学环节 教师活动 学生活动 设计意图 一、聚焦：空气有质量吗？（5分钟） 1. 情境导入：“用打气筒给篮球打气，篮球就会鼓起来。如果想让篮球弹起得更高，就多打几筒气。打入空气后，篮球的质量会变化吗？” 2. 引发讨论： （1）空气有质量吗？ （2）打入空气后，篮球会变重吗？ （3）怎样验证我们的想法？ 3. 揭示课题：板书“空气有质量吗”。 结合打篮球的生活经验；围绕“空气有质量吗”自由发言，暴露前概念；思考“怎样验证空气是否有质量”；明确本课探究的核心问题。 从学生熟悉的生活情境切入；暴露“空气很轻、没有质量”的前概念；聚焦核心问题，激发探究欲望。 二、探索 活动一：天平平衡实验——验证空气有质量（12分钟） 1. 发布任务：“在简易天平的两端挂上两个小桶，各装一个皮球，调节简易天平，使天平保持平衡。” 2. 指导操作： （1）在天平两端挂上两个相同的小桶，各放入一个皮球； （2）调节天平，使横梁保持水平平衡； （3）取下其中一个皮球，用打气筒注入10筒空气； （4）再将皮球放回小桶中，观察天平是否平衡； （5）继续注入30筒空气，再次观察天平。 3. 发放记录单：发放“简易天平状态”记录单——含“注入的空气数量/筒”和“平衡情况（画图）”两栏。 4. 安全提示：“打气时注意力度，防止皮球弹出。” 5. 分组实验：学生分组进行天平平衡实验。 6. 数据汇总：各组汇报实验现象——注入空气后，天平向打了气的皮球一侧倾斜。 7. 引导分析：“注入空气后天平发生了什么变化？这说明了什么？”——天平倾斜说明打了气的皮球变重了，空气有质量。 观察简易天平的结构；分组组装简易天平；在天平两端挂小桶，各放一个皮球，调平；取下其中一个皮球打气（10筒），放回后观察天平是否平衡；继续打气（30筒），再次观察天平；在记录单上画图记录天平状态；分析实验现象，初步得出“空气有质量”的结论。 使用简易天平，实验现象直观（倾斜/平衡）；记录单上画图记录培养科学记录能力；从“打气后倾斜”到“质量增加”，建立因果推理链条。 活动二：用绿豆测量空气质量（8分钟） 1. 发布任务：“往没有打气的一端的桶里，慢慢加入一些绿豆，直到简易天平重新平衡。” 2. 指导操作： （1）观察天平哪端下沉（打了气的皮球一侧）； （2）在没有打气的皮球一侧的小桶中慢慢加入绿豆； （3）直到天平重新恢复平衡； （4）数一数用了多少颗绿豆。 3. 引导分析：“用掉的绿豆和打进去的空气有什么关系？”——绿豆的质量等于注入空气的质量。 4. 拓展测量：“如果继续注入更多空气，需要加多少绿豆才能平衡？这说明了什么？”——注入的空气越多，需要的绿豆越多，说明空气质量越大。 观察天平倾斜方向；在没有打气的皮球一侧加入绿豆；加到天平重新平衡为止；记录用了多少颗绿豆；理解“绿豆的质量≈注入空气的质量”；思考“注入更多空气时需要更多绿豆”的含义。 用绿豆作为“质量单位”，将不可见的空气质量转化为可见的绿豆数量；帮助学生理解“空气质量可以用其他物质的质量来表示”的等效替代法。 三、研讨深化——分析证据，形成概念（8分钟） 1. 问题一：“根据实验结果判断，空气有质量吗？与我们的猜测一样吗？”引导学生对比实验前猜测和实验结果，认识“空气有质量”。 2. 问题二：“在皮球和绿豆实验中，怎样描述空气质量的大小？”引导学生用“几颗绿豆的质量”来描述空气质量的大小。 3. 问题三：“实验中的两个桶的大小可以不同吗？为什么？”引导学生理解控制变量的重要性——桶的大小不同会影响实验公平性。 4. 总结提升：“空气有质量！虽然我们看不见摸不着，但通过天平实验，我们用证据证明了这一点。打入皮球的空气越多，皮球越重——空气像其他物质一样，具有质量。” 对比实验前猜测与实验结果；用“绿豆颗数”描述空气质量的大小；理解控制变量的重要性——两个桶的大小应相同；形成“空气有质量”的科学概念。 三个研讨问题从“结论确认”到“量化描述”再到“控制变量”，层层深入；帮助学生完成概念的完整建构。 四、拓展延伸——用其他工具测量空气质量（2分钟） 1. 发布任务：“试一试，用生活中的工具称出打进皮球的空气质量，比如电子秤、弹簧秤。” 2. 引导思考：“如果用电子秤，应该怎样操作？先称什么？再称什么？”引导学生设计——“先称未打气的皮球质量，打气后再称，两次质量之差就是空气的质量。” 3. 布置任务：课后用电子秤或弹簧秤测量打进皮球的空气质量，记录数据，下节课交流分享。 了解用电子秤、弹簧秤测量空气质量的方法；设计测量步骤；课后尝试用电子秤或弹簧秤测量空气质量。 从简易天平拓展到电子秤、弹簧秤；培养知识迁移能力；让学生体验“空气有质量”在生活中的验证。 学科网（北京）股份有限公司 $