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“空气占据空间的可变性”核心知识点，通过现场打气皮球、捏气球互动导入，前承“空气占据空间”认知，后为压缩空气应用及气体液体性质差异奠基，构建单元认知链条。 以“对比实验—体验感知—模型建构”递进活动落实核心素养，科学观念上用微粒动画与画图推理解释空气压缩本质，科学思维通过空气与水压缩对比归纳差异，探究实践中规范注射器操作并记录数据。助力学生发展逻辑推理与动手能力，为教师提供结构化教学流程与丰富材料支持。

《3.空气占据的空间会改变吗》教案 【教材分析】 本课是教科版四年级上册“空气”单元的第3课，是单元认知链条的关键延伸：前一课学生已通过实验证实“空气占据空间”，本课聚焦“空气占据空间的可变性”，通过对比实验、模型建构、生活联结，帮助学生理解空气的可压缩性与弹性，为后续学习压缩空气的实际应用、区分气体与液体的性质差异奠定核心基础。课程以“空间是否可变”为驱动问题，将宏观现象与微观微粒模型结合，落实“物质的形态与变化”的科学大概念，培养学生从现象到本质的探究思维。 【学情分析】 学生已掌握“空气占据空间”的基础认知，但对“空间可改变”缺乏直观体验，易产生“空气被压缩就消失了”的误区；四年级学生动手能力较强，对打气筒、气球等生活现象充满好奇，但抽象思维仍依赖具象实验支撑，实验中易出现“注射器管口漏气”“记录数据不精准”等问题，需教师强化操作规范与证据意识。 【教学目标】 科学观念 1. 明确空气占据的空间可以被压缩和扩张，压缩后的空气具有弹性。 2. 理解空气压缩与扩张的本质是微粒间距离的变化：压缩时微粒间距变小，扩张时微粒间距变大。 3. 列举压缩空气在生活中的3种以上应用场景。 科学思维 1. 通过空气与水的压缩对比实验，归纳气体与液体的压缩差异，提升对比分析与归纳概括能力。 2. 结合实验现象与微粒模型，推理空气空间变化的原因，发展从宏观到微观的逻辑推理能力。 探究实践 1. 能小组合作完成“空气与水的压缩、扩张对比实验”，规范操作注射器，准确记录活塞移动距离与回弹情况。 2. 通过捏气球、压皮球、弹纸团等活动，直观感知压缩空气的弹性。 3. 能通过画图或语言描述，借助微粒模型解释空气压缩与扩张的原理。 态度责任 1. 保持对空气性质探究的好奇心，乐于参与实验与研讨活动。 2. 养成严谨的实验习惯，尊重实验数据，树立“用证据说话”的科学态度。 3. 关注压缩空气在生活中的应用，体会科学技术对生活的改善作用。 【教学重难点】 重点：认识空气占据的空间可通过压缩、扩张改变，掌握压缩空气的弹性特点。 难点：用微粒模型解释空气压缩与扩张的本质，区分气体与液体的压缩差异。 【材料准备】 教师准备：课件（微粒动画、压缩空气应用案例）、注射器（带刻度）、水、打气筒、充气皮球、气球、小纸团、投影仪、实验规范操作视频。 学生小组准备：注射器2支（1支抽30ml空气、1支装30ml水，均用橡皮塞封口）、实验记录单、铅笔、气球1个、小皮球1个、小纸团1个。 备选材料：塑料瓶、橡皮泥（替代注射器做压缩实验）。 【教学过程】 一、导入：现场演示，引发猜想（5分钟） 1. 互动演示：教师现场用打气筒给瘪皮球打气，让学生触摸打气前后的皮球，提问：“皮球从瘪变鼓，里面的空气变多了吗？为什么能装下更多空气？”再捏扁充气的气球后松开，提问：“气球为什么能弹回原来的样子？空气占据的空间会不会变？” 2. 猜想交流：引导学生说出自己的猜测，如“空气被挤小了”“空气能收缩”，引出核心问题：空气占据的空间会改变吗？ 3. 揭示课题：明确本节课将通过实验探究空气的这一特性。 设计意图：用现场互动替代视频，让学生直接感知现象，快速聚焦探究问题，激发探究兴趣。 二、探索：分层实验，建构概念（20分钟） 活动1：对比实验——空气与水的压缩、扩张差异 1. 实验指导：播放实验规范操作视频，讲解步骤： ① 观察两支注射器的初始刻度（空气、水均为30ml）； ② 用力推活塞，记录活塞能到达的最小刻度，观察是否能推动； ③ 松开活塞，记录活塞回弹后的刻度； ④ 再用力拉活塞，记录活塞能到达的最大刻度，松开后观察回弹情况。 2. 分组实验：小组分工（操作员、记录员、观察员），完成实验并填写记录单。 3. 现象汇总：各小组汇报数据，教师板书对比： 物质 推活塞（压缩） 松活塞（回弹） 拉活塞（扩张） 松活塞（回弹） 空气 能推动，刻度大幅变小 回到接近初始刻度 能拉动，刻度大幅变大 回到接近初始刻度 水 几乎无法推动 无明显变化 几乎无法拉动 无明显变化 4. 初步结论：空气占据的空间可以被压缩和扩张，而水很难被压缩或扩张。 活动2：体验实验——感知压缩空气的弹性 1. 动手体验： ① 把气球吹满气，用手捏扁不同部位，感受气球的“反抗力”，松开后观察回弹； ② 把小纸团放在桌面，用捏扁的气球对准纸团松开，观察纸团被弹飞的现象； ③ 按压充气皮球，体会按压时的阻力，松手后皮球恢复原状。 2. 总结特征：引导学生描述感受，得出结论：被压缩的空气具有弹性，会产生恢复原来体积的力。 活动3：模型建构——用微粒解释原理 1. 动画展示：播放空气微粒动画：正常状态下，微粒分散、间距大；压缩时，微粒被挤压，间距变小；扩张时，微粒间距变大；外力消失后，微粒恢复原来间距。 2. 画图推理：让学生在记录单上画出“正常空气”“压缩空气”“扩张空气”的微粒状态，教师巡视指导。 3. 原理总结：空气由大量微小颗粒组成，颗粒之间有很大空隙，所以能被压缩或扩张；压缩后微粒间距变小，外力消失后微粒会“推开”周围物体回到原位，因此压缩空气有弹性。 设计意图：通过“对比实验—体验感知—模型建构”的递进式活动，从宏观现象到微观本质，逐步落实探究目标，构建科学概念。 三、研讨：梳理拓展，联结生活（10分钟） 1. 知识梳理：提问：“空气占据的空间为什么能改变？压缩空气有什么特点？”引导学生结合实验与模型，用自己的语言总结。 2. 差异辨析：讨论：“为什么空气容易被压缩，而水很难被压缩？”结合微粒模型，明确：液体微粒间距很小，几乎没有空隙，所以难以被压缩。 3. 生活联结：提问：“生活中哪些地方用到了压缩空气的弹性？”引导学生列举：自行车轮胎、打气筒、气垫床、玩具气枪、汽车安全气囊等，教师补充相关图片或视频。 4. 教师小结：空气占据的空间可以通过压缩和扩张改变，压缩的空气具有弹性，这一特性让我们的生活更便捷，还有很多应用等待我们去发现。 设计意图：通过问题引导，将零散的实验现象整合为结构化知识，联结生活实际，体现科学的应用价值。 四、拓展：课后延伸，深化探究（5分钟） 1. 生活调查：完成《压缩空气应用记录表》，寻找3个以上生活实例，用文字或画图记录，下节课分享。 2. 创意制作：用气球、吸管、胶带、小纸团制作“空气动力小车”，体验压缩空气的动力作用（附简单制作步骤：把气球粘在吸管上，吸管固定在小纸盒上，吹满气球后松开，观察小车前进）。 3. 深度探究：思考“如果把注射器里的空气换成二氧化碳或氢气，压缩效果会一样吗？”有条件的学生可查阅资料或尝试实验，记录结果。 设计意图：将课堂学习延伸至课外，通过调查、制作、探究，巩固知识，提升动手能力与持续探究精神。 【板书设计】 3.空气占据的空间会改变吗 一、空气的特性 占据空间可改变：压缩（微粒间距变小）→ 扩张（微粒间距变大） 压缩空气有弹性 二、气体VS液体 物质 压缩性 回弹性 空气 易压缩 能回弹 水 难压缩 无回弹 三、生活应用 轮胎、打气筒、气垫床、安全气囊…… 学科网（北京）股份有限公司 $