《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，通过“给篮球打气后质量是否变化”的生活情境导入，衔接学生已学的“空气占据空间”“可被压缩”等前概念，以简易天平实验为支架构建空气性质探究脉络。 此设计亮点在于运用转化法将无形空气质量转化为直观天平失衡现象，通过绿豆替代测量实现定量感知，培养科学思维与探究实践能力。实验设计严谨，强调变量控制与证据意识，助力学生建立科学观念，教师易操作，提升课堂探究效率。

《空气有质量吗》教学设计 一、教材分析 版本与课标定位：本课选自教育科学出版社《科学》四年级上册，对应《义务教育科学课程标准（2022年版）》中“物质科学”领域“空气与水”相关内容，属于空气性质探究的重要课例。 内容编排：教材以“给篮球打气后篮球变鼓、弹得更高”的情境引入，聚焦问题“打入空气后，篮球的质量会变化吗”。设计了两个探索活动——用简易天平检验空气是否有质量（往皮球内注入空气，观察天平状态变化）和用绿豆测量空气质量（通过添加绿豆使天平恢复平衡，估算空气质量）。最后研讨空气是否有质量及如何描述。 教学理念：引导学生通过简易天平这种直观工具，将不可感知的空气质量转化为可观察、可比较的现象，培养证据意识和定量测量的思想，体会科学探究中“转化法”的应用。 二、学情分析 前概念：学生已学习“空气占据空间”“空气可被压缩”等性质，但对空气是否有质量缺乏明确认识；部分学生认为“空气很轻，没有质量”，也有学生认为“有质量，但很轻”。 认知水平：四年级学生能使用简易天平进行对比实验（平衡→加入空气→失衡），能通过添加绿豆使天平平衡来量化空气质量，具备初步的测量和比较能力。 学习动机：对“空气到底有没有重量”有好奇心，喜欢用天平实验验证自己的猜想；对用绿豆“称出”空气质量感到新奇。 三、教学目标 科学观念：知道空气有质量，虽然很轻但确实存在质量；理解打入皮球的空气越多，皮球的质量越大。 科学思维：能通过简易天平实验，从平衡到失衡的现象推理出空气有质量；能运用转化法（用绿豆的质量表示空气质量）进行定量描述。 探究实践：能正确使用简易天平，完成“往皮球内打气后观察天平状态”“添加绿豆恢复平衡”等实验操作，记录实验数据，得出结论。 态度责任：培养严谨实验、敢于质疑的科学态度；体会科学探究中工具（天平）的重要性；养成基于证据得出结论的习惯。 四、教学重难点 教学重点：通过简易天平实验证明空气有质量。 教学难点：理解如何用绿豆等替代物间接测量空气质量；控制实验变量（两个皮球初始状态相同、打气量准确等）。 五、教学方法 对比实验法：在平衡的天平两端放置相同皮球，一端注入空气后观察失衡。 定量测量法：通过添加绿豆使天平恢复平衡，将空气质量转化为绿豆粒数。 演示与分组结合法：教师演示打气操作，学生分组观察记录。 小组合作法：2-3人一组，合作完成实验与记录。 六、教学准备 教师准备：多媒体课件（简易天平使用图、实验步骤图）；实验材料：简易天平（或自制等臂天平）、两个相同的小桶、两个相同的皮球（未充气或放气至相同状态）、打气筒（带气针）、绿豆（或细沙、砝码）、抹布。 学生准备：每组一份实验材料（或教师演示，学生观察）。 安全提示：打气时不要过度充气以防皮球爆裂；操作天平要轻拿轻放。 七、教学过程 教学环节 教师活动 学生活动 设计意图 （一）情境导入，聚焦问题 1. 出示篮球打气图片，提问：“给篮球打气后，篮球变鼓、弹得更高。打入空气后，篮球的质量会变化吗？空气有质量吗？” 2. 揭示课题：空气有质量吗。 猜测：可能变重（因为加了东西），也可能没变化（空气很轻）。 从生活经验引发认知冲突，激发探究兴趣。 （二）探索1：检验空气是否有质量 1. 介绍简易天平：两端挂小桶，桶内各放一个相同的皮球（初始质量相同），调节天平至平衡。 2. 提问：“保持桶的位置不变，往其中一个皮球内注入空气（如10筒、30筒），天平会怎样？” 3. 演示或分组实验： 先确认天平平衡（记录0筒时状态）。 用打气筒往一侧皮球中注入10筒空气，观察天平变化。 继续注入20筒、30筒，每次记录天平状态（向注气一侧倾斜）。 4. 汇总记录表，总结：注入空气越多，天平越向注气侧倾斜，说明空气有质量。 观察教师演示或分组操作，记录天平状态（画图或文字）。 得出结论：空气有质量，而且打入越多，质量越大。 通过直观的天平失衡，将无形的空气质量转化为可观察的现象，突破难点。 （三）探索2：测量空气的质量 1. 提问：“如何知道注入的空气质量有多大？”引导：往另一侧小桶中添加绿豆，直到天平恢复平衡。 2. 演示：往没有打气的一端的桶里慢慢加入绿豆，直到天平重新平衡。 3. 提问：“注入的空气的质量相当于多少粒绿豆？” 4. 引导学生尝试：先注入一定量空气（如10筒），再添加绿豆至平衡，数一数绿豆粒数，记录。 5. 总结：空气质量可以用等质量的绿豆数量来表示。 观察或参与实验，计数绿豆粒数。 理解：空气虽然很轻，但确实有质量。 通过转化法（用绿豆替代），让学生对空气质量有定量感知，培养测量思维。 （四）研讨与归纳 1. 组织研讨： 问题1：根据实验结果判断，空气有质量吗？（有，否则天平不会失衡） 问题2：在皮球和绿豆实验中，怎样描述空气质量的大小？（用绿豆粒数表示） 问题3：实验中的两个桶的大小可以不同吗？（不可以，必须相同，否则影响变量控制） 2. 总结：空气有质量，虽然很轻，但可以通过实验证实。 小组讨论，回答问题。 理解变量控制的重要性（相同皮球、相同小桶）。 通过研讨深化对空气质量的理解，强化对比实验的变量控制意识。 （五）拓展：用其他工具测量空气质量 1. 出示电子秤、弹簧秤图片，提问：“能用这些工具称出打进皮球的空气的质量吗？” 2. 引导：先称未充气皮球的质量，再称充气后的质量，差值就是空气质量（但可能变化微小，需要用精密秤）。 3. 简要介绍科学上如何测量空气质量（精密天平）。 思考并讨论：可以用精密电子秤对比充气前后质量。 拓展测量方法，培养学生迁移应用能力。 （六）反思评价，总结方法 1. 出示评价表（能说出空气有质量、能设计天平实验、能用绿豆测量空气质量、注意安全），组织自评与互评。 2. 回顾反思：本课用什么方法证明空气有质量？（简易天平对比法、绿豆替代法） 3. 强调：科学探究中，可以用转化法将难以直接测量的量转化为可测量的量。 对照评价表打分，反思自己在实验中的表现。 总结“转化法”的应用。 强化科学方法和转化思维，促进元认知。 （七）拓展迁移，课后延伸 1. 布置任务： 家庭实验：用自制简易天平（衣架、细绳、两个塑料袋）尝试证明空气有质量。一个袋子充气，另一个不充气，观察平衡情况。 思考：如果空气没有质量，我们的生活会有什么不同？写一段想象短文。 查阅资料：空气的密度是多少？1立方米空气的质量约是多少千克？ 记录拓展任务，课后实践与探究。 将课堂探究延伸到家庭实践和信息查阅，培养综合素养。 八、作业设计 基础作业：完成实验记录单（注入空气筒数与天平平衡情况的记录），并写出实验结论：空气有质量。 实践作业：自制简易天平实验——用衣架、细绳、两个相同塑料袋，将两个袋子分别装满空气（扎紧）和装满等体积的水（或沙子），挂在天平两端，观察现象，拍照记录。 拓展作业：查阅资料，了解1升空气的质量大约是多少克（约1.29克），并计算一个标准教室内的空气质量（长×宽×高×密度）。 九、板书设计 空气有质量吗 一、实验方法：简易天平对比 初始：两端放相同皮球 → 天平平衡 一端注入空气 → 天平向注气侧倾斜 注入空气越多，倾斜越明显 二、结论 空气有质量 三、测量空气质量（转化法） 往未打气端添加绿豆，使天平恢复平衡 注入空气的质量 ≈ 添加的绿豆的质量 可用绿豆粒数表示空气质量大小 四、变量控制 两个皮球、两个小桶必须相同 五、科学方法 对比实验 + 转化法（用绿豆替代） 学科网（北京）股份有限公司 $