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“空气有质量吗”核心知识点，通过篮球打气生活现象导入，引发学生对空气是否有质量的猜测，延续前几课空气性质探究，搭建从“空气占据空间”到“空气有质量”的认知支架。 此设计以对比实验和转化法为特色，用天平倾斜现象推理论证空气有质量，通过绿豆替代实现空气质量可视化测量，培养科学思维与探究实践能力。学生在控制变量、定量记录中强化证据意识，教师可依托清晰实验流程提升教学效率，助力核心素养落地。

课 题 1.4空气有质量吗 总第 课时 教材分析 本课选自教科版《科学》四年级上册，延续前几课对空气性质的探究，聚焦“空气是否有质量”这一核心问题。教材以“给篮球打气后质量是否变化”为切入，编排天平对比实验（充气前后天平失衡）与转化测量（用绿豆恢复平衡）两大活动，引导学生运用“转化法”将不可直接测量的空气质量转化为可观察、可比较的现象。 学情分析 学生已建立“空气占据空间、可压缩”等认识，但对“空气是否有质量”存在分歧，常见观点有“空气很轻所以没有质量”和“有但轻到称不出来”。能使用天平进行简单比较，但对“如何把看不见的质量称出来”缺乏思路；对“变量控制”有一定意识，但需强化（如两球必须相同）。 教学目标 科学观念：知道空气有质量，打入皮球的空气越多，皮球质量越大；知道空气质量虽轻但可被测量。 科学思维：能运用推理论证，从天平由平衡变为倾斜的现象，推断空气具有质量；能运用模型建构，用绿豆的质量作为空气质量的可视化模型，实现从定性到定量的转化。 探究实践：能正确使用简易天平完成对比实验，规范打气操作，准确观察并记录天平状态变化；能用绿豆“称量”空气质量。 态度责任：养成严谨操作、控制变量的实验意识；培养基于证据下结论的科学态度。 教学重点与难点 重点：通过简易天平对比实验证明空气有质量。 难点：理解“转化法”——用绿豆的质量表示空气质量；控制实验变量（两皮球完全相同）。 教学方法 对比实验法、定量测量法、演示与分组结合法、小组合作法 教学准备 教师：多媒体课件（天平使用图、实验步骤图）。 分组材料：简易天平（含两小桶）、两个相同皮球（未充气，质量一致）、打气筒（带气针）、绿豆（足量）、抹布。 学生活动设计 聚焦：出示篮球打气图→问“打入空气后篮球变重了吗”→猜测空气有无质量→揭题。 探索1：两皮球上天平→调至平衡→一侧打10筒→观察倾斜→再打20筒→继续观察→记录。 探索2：往未打气端加绿豆→直到恢复平衡→数绿豆粒数→记录“10筒空气≈X粒绿豆”→再打10筒重复测→比较。 研讨：天平失衡说明什么？空气有没有质量？用绿豆测量有什么好处？实验应注意什么？→归纳结论。 拓展：出示电子秤→对比充气前后称量→讨论精密工具的优势。 评价：自评互评→总结“转化法”。 教 学 过 程 设计意图 一、情境导入，聚焦问题（约4分钟） （一）从生活现象引出问题 教师出示：篮球打气的图片，提问：“给篮球打气后，篮球变鼓了，弹得更高了。那它变重了吗？打入的空气有质量吗？” 学生猜测：有质量/没有质量，表达各自观点及理由。 揭示课题：空气有质量吗？ 二、探索1：用简易天平检验空气是否有质量（约12分钟） （一）设计对比实验，观察变化 教师介绍装置：简易天平两端各挂一个小桶，桶内各放一个相同的皮球（初始状态完全一致）。 调节平衡：指导学生观察天平处于平衡状态（指针居中）。 分组实验，记录现象： （1）往其中一只皮球内注入10筒空气，观察天平状态。 （2）再继续注入20筒空气（累计30筒），再次观察。 （3）每次记录天平倾斜方向与程度（简笔图示）。 （二）分析现象，得出结论 数据汇总：各组汇报“注入空气后天平怎么变化”。 注入空气量 天平状态 0筒 平衡 10筒 向注气侧微微倾斜 30筒 向注气侧明显倾斜 教师追问：“天平向注气侧倾斜说明了什么？注入的空气越多，倾斜越明显，又说明了什么？” 学生推理：天平倾斜说明注气侧变重了，变重的原因是加入了空气→空气有质量，注入越多质量越大。 板书：结论：空气有质量。 三、探索2：测量空气质量——转化法（约10分钟） （一）用绿豆表示空气质量 教师提问：“刚才我们知道空气有质量，但质量到底有多大？怎样把这份‘看不见的质量’表示出来呢？” 引导转化思路：往未注气端的小桶里逐渐加入绿豆，直到天平恢复平衡。 分组操作： （1）先注入10筒空气，再往另一侧加绿豆至平衡。 （2）数出绿豆粒数，记录：“10筒空气≈绿豆X粒”。 （3）再注入10筒空气（累计20筒），重复操作，记录绿豆粒数。 （4）比较两次绿豆数量，发现关系。 汇报交流：各组数据可能有差异（因皮球大小、打气力度不同），但都能看出“空气越多，所需绿豆越多”。 （二）理解转化法的意义 教师总结：我们用绿豆的质量代替了空气的质量，这就是转化法——把不能直接测量的量，转化成能直接测量的量。 板书：转化法：空气质量 → 绿豆质量（粒数）。 四、研讨与归纳（约5分钟） （一）深化对“质量”和“变量控制”的理解 教师组织研讨： “天平由平衡变倾斜，能否证明空气有质量？你的证据是什么？” “本实验中，哪些条件必须保持相同？为什么要这样做？”（皮球相同、小桶相同→变量控制） “用绿豆表示空气质量，这个方法有什么好处？有什么不足？”（好处：看得见、数得清；不足：绿豆大小不完全一样，有误差） 学生讨论并汇报。 师生归纳： 空气有质量。 实验中要控制变量（皮球、小桶必须相同），才能确保结论可靠。 转化法能将不可直接测量的量转化为可测量的量。 五、拓展：用精密工具测量空气质量（约4分钟） （一）认识更多测量工具 教师出示：电子秤、精密天平图片。 讨论：“用电子秤能不能称出空气的质量？怎么称？” 学生设计：先称未充气皮球的质量，再称充气后皮球的质量，差值就是空气质量。 教师补充：1升空气约重1.29克，需要精密仪器才能准确称量。 六、反思评价，总结方法（约3分钟） （一）评价与反思 评价表（能说出空气有质量、能规范操作天平、能用绿豆表示空气质量、有变量控制意识），组织自评与互评。 总结方法：“本课用了哪些科学方法？”（对比实验+转化法） 教师强调：有些量可以直接测量，有些需要转化。转化是科学探究中的重要思想。 七、拓展迁移，课后延伸（约2分钟） 布置任务： 家庭实验：用衣架、细绳、两个塑料袋自制简易天平，一个充气、一个不充气，观察倾斜方向。 查阅任务：1升空气约多少克？1立方米呢？一个标准教室内的空气质量约多少千克？ 想象任务：如果空气没有质量，世界会怎样？写一段想象短文。 1. 从生活经验切入，激活前概念，引发认知冲突，指向提出可探究问题的科学思维。 1. 将“无形”的空气质量转化为“可见”的天平倾斜，通过推理论证从现象到结论；定量记录（10筒、30筒）呈现质量随空气量增加而递增的规律。体现课标“能基于观察到的现象进行推理”的要求。 从定性走向定量，让学生体会科学探究中“测量”的方法和“转化”的思想。用绿豆作为中介物，使空气的“质量”成为可计数的具体概念，培养定量思维。体现课标“能用简单的方法对物体进行测量”的要求。 0. 研讨聚焦证据意识、变量控制、方法评价三个维度，深化对科学探究方法的理解。体现课标“能基于证据质疑和评价”的要求。 拓展测量方法，了解工具的发展对科学探究的推动作用，培养迁移应用能力。体现课标“了解科学技术对探究的促进作用”。 强化“转化法”这一核心科学思维，促进元认知。体现课标“能在教师指导下进行反思评价”。 · 通过动手做、查资料、想问题三个维度拓展，将课堂延伸至生活和更广阔的科学世界。 作业设计： 基础作业：完成实验记录单——记录注入空气筒数与天平状态，写出“空气有质量”的结论。 实践作业：自制简易天平实验——用衣架、细绳、两个相同塑料袋，一个充满空气扎紧，一个装等量沙子（或水），悬挂两端，观察现象并拍照记录。 拓展作业：查阅资料了解1升空气的质量（约1.29克），计算一个标准教室（长8m×宽6m×高3.5m）内空气的总质量。 板书设计： 1.4空气有质量吗 1、 对比实验（天平） 初始：两端相同皮球 → 平衡 打气10筒 → 向注气侧倾斜 ← 空气有质量！ 打气30筒 → 倾斜更明显 ← 空气越多，质量越大 2、 转化法测量 问题：空气质量“看不见”，怎么表示？ 方法：向另一侧加绿豆 → 天平恢复平衡 结果：10筒空气 ≈ X粒绿豆 思想：用已知量（绿豆）表示未知量（空气质量） 3、 变量控制 ✅ 皮球必须相同 ✅ 小桶必须相同 ✅ 其他条件一致 4、 科学方法 对比实验 ＋ 转化法 课后反思： 优点：天平对比实验将“无形”的质量转化为“可见”的倾斜，直观有效；从定性观察到绿豆定量测量，层层递进，让学生切实感受到空气有质量。 不足：部分小组因气针与气嘴密封不严漏气，导致倾斜不明显，影响结论说服力；学生对“绿豆替代”的转化逻辑理解不够深，易误以为“绿豆就是空气”。 改进：实验前检查气针与皮球的匹配性，可预先在气嘴处涂抹少量水增强密封；增设追问“如果不用绿豆，还能用什么代替”拓展转化思维，并明确“绿豆代表的是质量，不是空气本身”。 学科网（北京）股份有限公司 $