1.2《空气占据空间吗》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”核心知识点，承接“感受空气”一课，通过复习空气性质导入，出示“瓶子压入水中”情境引发猜测，搭建对比实验与逆向验证的学习支架，深入探究空气占据空间的表现。 此资料以对比实验（控制变量：瓶盖是否拧紧）和逆向验证（注入空气挤出水分）为特色，用小球可视化水位变化建构模型，拓展活动“用空气挤出水”培养创新思维，落实科学思维与探究实践素养，帮助学生建立空间替换认知，为教师提供结构化教学流程与直观实验设计。

课 题 1.2空气占据空间吗 总第 课时 教材分析 本课选自教科版《科学》四年级上册，承接“感受空气”一课，进一步探究空气“占据空间”这一核心性质。教材以“瓶口竖直压入水中，水能否进入”为聚焦问题，编排对比实验（有盖vs无盖）与逆向验证（注入空气）两大活动，引导学生从正反两面建构“空气占据空间”的概念。 学情分析 学生已从“感受空气”中知道空气存在且占据空间，但对“空气如何占据空间”“占据空间意味着什么”缺乏直观理解；普遍认为“空瓶就是空的”，水可直接进入。能进行简单对比操作，但从“水位变化”推理出“空气被替换”的链条需要教师搭建支架。 教学目标 科学观念：知道空气能占据空间，能解释“空气占据空间阻止水进入”以及“空气排出后水填补空间”的现象。 科学思维：能运用对比推理（拧紧与拧开瓶盖的差异），分析水位变化的原因；能通过逆向论证（注入空气挤出水分）多角度验证“空气占据空间”。 探究实践：能用塑料瓶、小球等材料完成对比实验，规范操作并准确记录水位与小球位置的变化。 态度责任：养成控制变量的实验意识，乐于参与拓展挑战，尝试用空气将水从瓶中挤出。 教学重点与难点 重点：通过对比实验证明空气能占据空间，理解水位变化的原因。 难点：从“拧开瓶盖后水进入、小球上升”推理出“空气被放出，水填补了空气原来占据的空间”。 教学方法 实对比实验法、演示与分组结合法、问题驱动法、小组合作法 教学准备 教师：多媒体课件（实验步骤图、动态示意图）、水平线介绍资料。 分组材料：塑料瓶（剪去下半部，瓶口朝下）、水槽、泡沫小球、抹布；拓展材料：半瓶水、橡皮泥、两根吸管。 学生活动设计 聚焦：复习空气性质→出示“瓶子压入水中”情境→猜测水能否进入→揭题。 探索1：拧紧瓶盖竖直压入水中→观小球位置与水位→记录现象。 探索2：拧开瓶盖重新压入水中→对比前后差异→记录水位与小球变化。 探索3：向瓶内注入空气→观水位下降→逆向验证。 研讨：三组现象对比→解释“水为什么进不去又进去了”→归纳结论。 拓展：出示“用空气挤出水”挑战→设计方案→分组尝试。 评价：自评互评→总结对比实验的控制变量方法。 教 学 过 程 设计意图 一、复习导入，聚焦问题（约5分钟） （一）复习旧知，引出新问 教师活动：提问“上一节课我们研究了空气，它有哪些性质？”引导学生回顾：无色无味、占据空间、可压缩、会流动。 教师出示情境：将一个空塑料瓶（完整有盖）竖直向下压入水中，问：“水能进入瓶内吗？为什么？” 学生猜测：部分认为“进不去，瓶里有空气”；部分认为“瓶口朝下，水应该能进去”。 揭示课题：空气能占据空间吗？ 二、探索1：拧紧瓶盖压入水中——初步验证（约6分钟） （一）观察实验，获取现象 教师介绍装置：出示剪去下半部的塑料瓶（瓶口朝下），瓶内放一小球（便于观察水位位置）。 教师演示：拧紧瓶盖，将瓶身竖直、缓慢地压入水槽中，直至瓶口完全没入水面。 学生观察：小球在瓶内什么位置？水进入瓶内了吗？ 小组操作：分组重复实验，记录现象。 教师追问：“小球为什么在瓶口附近？水为什么没进去？” （二）初步解释 学生回答：瓶内有空气，空气占据了瓶内空间，水进不去。 教师板书关键词：拧紧瓶盖——空气占据空间——水进不去。 三、探索2：拧开瓶盖放出空气——对比推理（约7分钟） （一）变换条件，对比观察 教师提问：“如果拧开瓶盖再压入水中，结果会一样吗？空气还在瓶里吗？” 学生预测：空气可能跑出来，水可能进去。 分组实验：将瓶身从水中提起，拧开瓶盖，再次竖直、缓慢压入水中。 学生观察：这次水进去了吗？小球位置怎样变化？（水进入，小球上升） （二）推理归因 教师追问：“为什么拧开瓶盖后水就进去了？空气去哪儿了？” 学生推理：瓶盖打开后，空气从瓶口跑出来了，水就进去填补了空气原来的位置。 教师强化：水进去是因为空气让出了空间，而不是空气“消失了”。 板书：拧开瓶盖——空气被排出——水填补空间。 四、探索3：向瓶中注入空气——逆向验证（约5分钟） （一）反方向验证 教师提问：“如果瓶内已有水，我们再向瓶内注入空气，会发生什么？” 演示或分组操作：用注射器（或吸管）向瓶内注入空气，观察水位。 学生观察：水位下降，水被挤出瓶外。 教师追问：“水位为什么下降了？空气做了什么？” （二）总结归纳 学生回答：空气进入瓶内，占据空间，把水挤出去了。 板书：注入空气——空气进入——水被挤出。 教师总结：三组实验从不同角度证明了空气能占据空间。 五、研讨与归纳（约4分钟） （一）对比三组现象，形成结论 教师组织研讨：“对比三次实验：为什么水有时进不去、有时能进去、有时反而被挤出来？根本原因是什么？” 学生用完整语句解释： 有空气占着空间 → 水进不去 空气让出空间 → 水填补进来 空气重新进入 → 水被挤出去 结论：空气能占据空间。 联系生活：“生活中哪些地方利用了‘空气占据空间’的原理？”（气球、轮胎、充气城堡、救生圈等） 六、拓展：小挑战——用空气挤出水（约8分钟） （一）挑战任务 出示材料：半瓶水、橡皮泥、两根吸管。 布置任务：“不倾斜瓶子，你能用空气将水从瓶中挤出来吗？小组讨论方案。” 学生讨论方案：密封瓶口，一根吸管插入水中，另一根插入瓶内（不接触水）。 分组尝试：向不接触水的吸管吹气，观察水从另一根吸管流出。 教师追问：“吹气后水为什么从吸管流出来了？”（空气进入瓶内占据空间，把水从另一根吸管挤出） 七、反思评价，总结方法（约3分钟） （一）评价与反思 自评互评：出示评价表（能说出空气占据空间、能解释水位变化、能规范操作、乐于挑战），组织自评与互评。 总结方法：“今天我们用什么方法证明了空气占据空间？”（对比实验：拧紧vs拧开；逆向验证：注入空气） 教师强调：对比实验的关键是控制变量，今天我们控制的唯一变量是——瓶盖是否拧紧。 八、拓展迁移，课后延伸（约2分钟） 布置任务： 家庭实验：杯子倒扣实验——将纸巾塞入杯底，垂直倒扣压入水中，取出后检查纸巾是否变湿，解释原因。 观察任务：寻找生活中利用“空气占据空间”的3种物品，记录下来。 思考任务：如果空气不占据空间，世界会怎样？ 1. 从已知走向未知，引发认知冲突，指向提出可探究问题的科学思维。 1. 通过直观现象初步建立“空气占据空间阻挡水进入”的认识，小球作为水位指示器将“看不见的空间”可视化。 1. 引导从现象到初步结论，训练归纳推理能力。 通过控制变量（唯一变量：瓶盖拧紧与否），进行对比推理，凸显“有空气→水不进；放出空气→水进入”的因果关系。 精准辨析“空气排出”而非“空气消失”，建立“空间—空气—水”的替换关系，突破难点。体现课标“能基于现象进行推理”的科学思维要求。 从 正反两面验证空气占据空间——既能阻挡水进入，也能把水挤出去，通过逆向论证强化概念的信度。 通过比较分析三次实验的异同，从具体现象中抽象出核心概念；联系生活体现“科学源于生活、服务生活”的理念。 1. 将“空气占据空间”原理迁移至新情境中解决问题，培养创新思维与方案设计能力，体现课标“能运用所学解决简单实际问题”的要求。 1. 强化控制变量的实验方法，促进元认知，落实课标“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，培养持续探究的习惯与想象力。 作业设计： 基础作业：完成实验记录单——写出拧紧瓶盖、拧开瓶盖、注入空气三种情况下的现象，并用“空气占据空间”解释每一种现象。 实践作业：杯子倒扣实验——将纸巾塞入杯底，杯口朝下垂直扣入水中，取出后检查纸巾是否变湿，拍照记录并用“空气占据空间”解释原因。 拓展作业：调查生活中利用“空气占据空间”原理的3种物品（如充气城堡、气球、轮胎），写一段说明，指出它们是如何利用这一原理的。 板书设计： 1.2空气能占据空间吗 1、 对比实验（控制变量：瓶盖是否拧紧） 条件 现象 解释 拧紧瓶盖压入水 水不进，小球在瓶口 空气占据空间，阻挡水进入 拧开瓶盖压入水 水进入，小球上升 空气被排出，水填补空间 注入空气 水位下降，水被挤出 空气进入，将水挤出空间 2、 结论 ✅ 空气能占据空间 3、 科学方法 对比实验（控制变量） + 逆向验证 4、 拓展应用 用空气挤出水：吹气→空气进入→占据空间→水被挤出 课后反思： 优点：三组实验从正反两面层层递进，有效建构了“空气占据空间”的概念；小球作为水位指示器将抽象概念可视化，降低了认知难度。 不足：部分学生对“空气被排出”误读为“空气消失了”，“空气→水”的空间替换关系建立不够扎实；竖直下压操作中个别小组倾斜导致水少量进入，干扰了对比结论。 改进：增设动态示意图演示“空气逐步被水替换”的过程，强化空间替换的视觉表征；实验前强调“竖直、缓慢”的操作要领，并安排小组间操作互评以确保规范性。 学科网（北京）股份有限公司 $