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“空气占据的空间会改变吗”核心知识点，承接“空气能占据空间”旧知，通过“空瓶压入水中仍有少量水进入”的矛盾情境制造认知冲突，搭建从已知到未知的学习支架，引导学生探究空气可压缩性。 特色在于“三阶递进”探究活动，从直接感知（挤压空气瓶与水瓶对比）到定量测量（注射器实验记录刻度变化）再到微观建模（绘制微粒间隙示意图），融合科学思维（模型建构、推理论证）与探究实践（对比实验、定量操作），帮助学生形成“空气可压缩、水不可压缩”的科学观念，为教师提供层次清晰、可操作的教学方案，提升课堂效率与学生实证意识。

课 题 1.3空气占据的空间会改变吗 总第 课时 教材分析 本课选自教科版《科学》四年级上册，承接“空气能占据空间”一课，进一步探究空气“占据的空间是否可改变”。教材编排直接感知（挤塑料瓶）→定量测量（注射器对比空气与水）→微观建模（示意图解释）三个递进活动，引导学生从定性到定量、从宏观到微观认识空气的可压缩性。 学情分析 学生已知空气占据空间，但普遍认为“空间固定不变”，缺乏“压缩”概念；部分学生将“空气被压扁”等同于“空间变小”，因果关系模糊。能操作注射器并读取刻度，但将刻度数据转化为“空间变化”的推理需要教师引导。 教学目标 科学观念：知道空气可以被压缩，压缩后的空气有弹性；知道水几乎不能被压缩。 科学思维：能通过比较分析空气与水的压缩差异，归纳空气的独特性状；能运用推理论证，从注射器刻度变化推断“空间发生改变”；能借助示意图建模，用微粒间隙变化解释压缩现象。 探究实践：能用注射器完成空气和水的压缩实验，规范操作并准确记录刻度数据；能用手挤压塑料瓶感知空气的弹性。 态度责任：养成细致操作、准确记录和以数据说话的实证意识；注意实验安全，管口不对人。 教学重点与难点 重点：通过注射器实验发现空气可以被压缩，水几乎不能被压缩。 难点：从活塞刻度变化推理出“空气占据的空间变小了”，并用微粒间隙变化解释压缩的微观机制。 教学方法 对比实验法、定量测量法、模型示意图法、小组合作法 教学准备 教师：多媒体课件（实验步骤图、空气压缩微观示意图）。 分组材料：两个相同塑料注射器（50mL）、橡胶塞（替代手指密封）、水槽、水、抹布；塑料瓶（装空气，带盖）、塑料瓶（装满水，带盖）；拓展用注射器、橡皮。 学生活动设计 聚焦：复习“空气占据空间”→呈现“空瓶压入水中仍有少量水进入”的矛盾→问“空气占据的空间会改变吗”→揭题。 探索1：挤压空气瓶和水瓶→对比感受→初步结论“空气可压，水不可压”。 探索2：注射器等量抽取空气和水→堵管口→压活塞→读刻度→记录数据→对比差异。 探索3：观察微观示意图→理解“微粒间隙大→易压缩”与“微粒间隙小→难压缩”→自主画示意图。 研讨：三问驱动（挤压时空气被压缩了吗？倒扣入水为何水还能进入？皮球为何能继续充气？）→归纳结论。 拓展：演示“空气压缩枪”→讲原理→强调安全→分组体验。 评价：自评互评→总结方法（对比+定量+建模）。 教 学 过 程 设计意图 一、复习导入，聚焦问题（约4分钟） （一）回顾已知，制造冲突 教师提问：“上节课我们证明了空气能占据空间。那空气占据的空间是固定不变的吗？ 呈现情境：“将空瓶竖直压入水中，仍有少量水进入瓶内。既然空气已经占满了瓶子，水为什么还能进去？” 学生猜测：空气被压小了？空气跑出来了？水把空气挤走了？ 揭示课题：空气占据的空间会改变吗？ 二、探索1：用手挤压塑料瓶——直接感知（约5分钟） （一）对比挤压，获得直观体验 分发材料：每组两个带盖塑料瓶（一瓶装满空气并拧紧，一瓶装满水并拧紧）。 布置任务：“用手分别挤压两个瓶子，感受有什么不同？瓶中的空间发生变化了吗？” 学生操作并汇报：空气瓶可以被压瘪（空间变小），松手后恢复原状；水瓶几乎压不动。 教师引导归纳：空气占据的空间可以被压缩，水占据的空间几乎不能被压缩。 二、探索2：用注射器定量研究——精准测量（约12分钟） （一）设计对比实验，获取数据 教师介绍方法： （1）两个相同注射器分别抽取等量空气和水（记录初始刻度，如50mL处）。 （2）用橡胶塞堵住管口（替代手指，防止漏气）。 （3）缓慢、均匀用力压活塞，直到压不动为止，记录压缩后刻度。 （4）重复实验一次，确保数据准确。 分组实验，教师巡视指导（重点关注：是否等量、是否密封、是否匀速）。 数据汇总：各组汇报数据，教师记录在班级大表上。 注射器内物体 初始刻度 压缩后刻度 空间变化 空气 50mL 约15～25mL 明显变小 水 50mL 约48～49mL 几乎不变 （二）分析数据，得出结论 教师追问：“空气注射器的活塞能压下去很多，说明空气占据的空间发生了什么变化？水呢？” 学生回答：空气占据的空间明显变小了→空气可以被压缩；水占据的空间几乎不变→水几乎不能被压缩。 教师板书结论。 三、探索3：用示意图解释——微观建模（约7分钟） （一）观察微观示意图，理解压缩原理 教师出示教材示意图（空气用稀疏的点表示，水用紧密的点表示），讲解： 空气：微粒之间有较大间隙，用力压时微粒靠近，间隙变小，所以空间被压缩。 水：微粒之间间隙很小，几乎无法再靠近，所以不易被压缩。 布置画图任务：在记录单上画出压缩前和压缩后空气微粒的分布变化（稀疏→紧密）。 学生画图，教师巡视指导。 展示交流：选取典型作品展示，引导学生互评：“他画的压缩前后变化明显吗？” 四、研讨与归纳（约5分钟） （一）三问驱动，深化理解 教师组织研讨： “挤压装空气的塑料瓶时，空气被压缩了吗？你判断的依据是什么？”（空间变小了） “将装满空气的瓶子倒扣水中，为什么还有水进入？”（水压把空气压缩了，空间变小，水进入填补） “皮球鼓起来后为什么还能继续充入空气？”（球内空气被压缩，但橡胶有弹性，可以继续充入） 学生用完整语句解释，教师追问“你的依据是什么”。 师生共同归纳：空气可以被压缩，压缩后的空气有弹性；水几乎不能被压缩。 五、拓展：小游戏——空气压缩枪（约5分钟） （一）感受压缩空气的力量 教师演示：注射器吸入空气，用橡皮堵住管口，用力压活塞，橡皮被弹出。 讲解原理：压缩的空气具有能量，能将橡皮推出。 安全强调：注射器管口绝对不能对着人！ 分组体验：学生在教师监督下尝试操作。 六、反思评价，总结方法（约4分钟） （一）评价与反思 评价表（能说出空气可压缩、能规范使用注射器、能记录并分析数据、能画示意图解释、注意安全），组织自评与互评。 总结方法：“本课用了哪些科学方法研究空气？”（对比实验+定量记录+示意图建模） 教师强调：科学探究需要多种方法结合，从不同角度验证结论。 七、拓展迁移，课后延伸（约2分钟） 布置任务： 家庭实验：分别用塑料袋装空气和水，扎紧后挤压，对比感受。 观察任务：寻找生活中3种利用“空气可压缩”的物品（如篮球、打气筒、气垫床），记录名称和利用了空气的什么性质。 思考任务：如果空气不能被压缩，世界会怎样？写一段想象短文。 1. 在已有认知基础上制造认知冲突，指向提出可探究问题的能力，激发求证欲望。 1. 通过直接感知建立“空气可压缩”的初步体验，为后续定量测量奠定感性基础。体现课标“通过感官和简单工具获取信息”的要求。 1. 1. 通过对比实验与定量测量，用数据直观呈现空气与水的本质差异，培养“用数据说话”的实证意识。体现课标“能使用简单的仪器进行测量并记录数据”的要求。 通过示意图建模将抽象的“压缩”概念可视化，帮助学生从微观层面理解压缩的本质（微粒间隙变小），培养模型建构的科学思维。体现课标“能用图示等方式表达科学概念”的要求。 1. 通过三个递进问题引导学生运用本课所学解释生活现象，深化对“压缩”概念的理解，培养知识迁移与论证表达能力。体现课标“能基于证据表达自己的观点”的要求。 通过趣味游戏感受“压缩空气有力量”，将知识迁移至新情境，激发探究兴趣。体现课标“体会科学与生活的联系”的要求。 。 强化科学探究方法的元认知，促进反思习惯的养成。体现课标“能在教师指导下进行反思评价”的要求。 将课堂探究延伸到课外，通过观察与想象促进持续思考，培养综合素养。 作业设计： 基础作业：完成实验记录单——写出注射器内空气和水的初始刻度、压缩后刻度，并写出“空气可压缩、水不可压缩”的结论。 实践作业：塑料袋对比实验——用两个塑料袋分别装空气和水，扎紧后挤压，对比空间变化并拍照记录。 拓展作业：调查生活中3种利用“空气可压缩”的物品（如篮球、打气筒、气垫床），写出名称和压缩空气所起的作用。 板书设计： 1.3空气占据的空间会改变吗 1、 直接感知——挤塑料瓶 空气瓶：可压瘪，松手弹回 → 空气可压缩，有弹性 水瓶： 压不动 → 水不可压缩 2、 定量测量——注射器实验 物体 初始 压缩后 空间变化 空气 50mL 约20mL 明显变小 ← 可压缩 水 50mL 约49mL 几乎不变 ← 不可压缩 3、 微观解释——示意图 空气：微粒 ○ ○ ○ ○ ○ → ○○○○○ 间隙变小 水： 微粒 ●●●●●● → ●●●●●● 间隙不变 4、 结论 ✅ 空气可以被压缩，压缩后的空气有弹性 ✅ 水几乎不能被压缩 5、 科学方法 对比实验 ＋ 定量记录 ＋ 示意图建模 课后反思： 优点：从“挤塑料瓶”到“注射器定量”再到“微观示意图”，由感性到理性、由宏观到微观，层次清晰，有效建构了“压缩”概念。 不足：示意图环节部分学生仅机械模仿画图，对“微粒间隙变小”的含义理解较浅；压缩枪游戏趣味性强但容易喧宾夺主。 改进：示意图环节先让学生尝试自主画图解释，再与规范图示对比修正，加深理解；压缩枪明确为“演示+体验”，控制时间并聚焦“什么力量弹出橡皮”的核心问题。 学科网（北京）股份有限公司 $