1.4《空气有质量吗》 教学设计-2026-2027学年科学四年级上册新教科版

该小学科学教学设计聚焦“空气有质量”核心知识点，承接前课“空气能占据空间”，通过播放篮球打气短视频导入，引发学生对“空气是否有质量”的猜想，搭建从生活现象到科学探究的学习支架。 此资料亮点在于以简易天平实验为核心，用打气后皮球端下沉直观证明空气有质量，通过绿豆等效替代空气质量的转换法突破抽象难点，完整呈现“猜想-实验-记录-结论”探究流程，培养学生科学思维与探究实践能力，帮助教师高效落实教学重点，提升学生科学观念与动手能力。

1.4《空气有质量吗》教学设计 一、教材分析 本课是小学三年级 / 四年级空气单元核心探究课，承接前一课 “空气能占据空间”，聚焦空气看不见、摸不着但是否具备质量这一核心问题。教材以篮球打气生活化场景引入猜想，设计简易天平皮球对比实验，通过打气、加绿豆平衡、量化空气质量三步探究，配套记录单、研讨问题与生活拓展实验。教材遵循 “提出猜想 — 动手验证 — 量化测量 — 交流归纳 — 生活延伸” 科学探究逻辑，用具象天平、绿豆把无形空气的质量转化为可见、可计量物质，帮助学生建立 “空气是有质量的物质” 核心科学观念，为后续空气重量、大气相关知识铺垫探究方法基础。 二、学情分析 四年级学生已有基础认知：知道空气无处不在、空气能占据空间；生活中见过篮球打气越足越弹，隐约感知打气后球变重，但无法确定是空气带来的质量，普遍存在 “空气很轻、没有重量” 前概念。 动手能力层面：会使用简易天平，能完成打气、投放绿豆等基础操作，但控制变量、精准观察天平平衡变化、量化微小质量的思维薄弱；抽象思维不足，难以直接理解 “看不见的空气拥有质量”，需要实物对比、可视化实验降低理解难度。同时学生好奇心强，对动手实验兴趣浓厚，适合以自主探究为主开展课堂。 三、核心素养分析 1. 科学观念 通过天平实验证实空气具有质量；建立 “空气是一种真实存在、有质量、占据空间的物质” 物质观；明白增加空气，物体总质量会增加。 2. 科学思维 能基于篮球打气现象提出猜想；对比天平前后状态，分析天平倾斜原因，推理出空气有质量；用绿豆数量量化空气质量，学会转换法把不可直接测量的量转化为可测量量。 3. 探究实践 完整经历 “猜想 — 设计实验操作 — 观察记录数据 — 量化测量 — 得出结论” 标准科学探究流程；熟练操作简易天平、打气筒，规范填写实验记录单，小组合作完成对比实验，提升动手与数据记录能力。 4. 态度责任 实验中严谨观察、如实记录数据，尊重实验结果；乐于用生活工具再次验证科学结论，体会科学与生活紧密联系；小组合作中分工协作，养成细致、实事求是的探究习惯。 四、教学重点 通过简易天平皮球对比实验，证明空气具有质量，理解打入空气后物体总质量变大。 五、教学难点 理解转换实验逻辑：用绿豆的质量等效替代打入皮球内空气的质量；控制实验变量，保证实验公平性。 六、教具准备 教师教具：打气篮球、未打气皮球、简易天平、打气筒、绿豆、电子秤、教学实验操作视频、多媒体课件； 学生分组器材：简易天平、小塑料桶、皮球、手动打气筒、绿豆、实验记录单、铅笔。 七、教学过程 一、导入新课（5 分钟） 教师活动：播放篮球打气短视频，提问：给篮球多打几筒气，篮球为什么弹得更高？打气前后篮球有什么变化？抛出核心问题：打入的空气会不会让篮球变重？空气到底有没有质量？板书课题《空气有质量吗》。 学生活动：观看视频，自由发言，大胆说出自己的猜想，分为 “空气有质量 / 空气没有质量” 两种观点。 设计意图：利用学生熟悉的打篮球生活场景，激发探究兴趣，制造认知冲突，自然引出本节课探究主题。 二、讲授新课（30 分钟） （一）聚焦板块 教师活动：出示教材聚焦板块图文，梳理学生猜想，引导思考：看不见的空气，我们用什么工具才能测出它有没有质量？引导学生想到天平，明确本节课探究目标：验证打入空气后皮球质量是否改变。 学生活动：齐读聚焦问题，小组交流猜想，记录自己的猜测，思考测量空气质量的可行工具。 设计意图：明确探究任务，固化学生原始猜想，为后续实验验证做铺垫。 （二）探索板块 1. 实验第一步：调平简易天平 教师活动：播放天平调平示范视频，讲解操作要点：两端挂相同小桶，桶内放入一模一样的皮球，移动天平刻度挂钩，直到天平两端完全平衡；强调两个桶、皮球必须完全相同，保证实验公平。巡视各组，纠正天平操作错误。 学生活动：分组领取器材，按步骤组装天平，调整至平衡，填写记录单 0 筒空气对应的天平平衡画图。 设计意图：建立实验初始平衡对照，渗透对比实验控制单一变量的科学方法。 2. 实验第二步：给单侧皮球打气，观察天平变化 教师活动：出示打气操作示意图，讲解打气技巧，提醒保持水桶、皮球位置不动，只给一侧皮球打气；分别打 10 筒、30 筒空气，每打完一次静置，观察天平倾斜方向。引导提问：天平向哪边倾斜？说明了什么？ 学生活动：小组分工，一人固定打气、一人观察天平、一人填写记录单，分别画出 10 筒、30 筒空气时天平状态，发现打气一端下沉。 设计意图：直观看到打入空气后皮球一侧变重，初步得出空气具备质量的直观证据。 3. 实验第三步：量化空气质量，绿豆等效替代 教师活动：演示实验方法，往没有打气的空桶里缓慢添加绿豆，直至天平再次恢复平衡；讲解转换法：这些绿豆的总质量，就等于打入皮球里空气的质量。引导各组数一数使用绿豆数量，记录数据。 学生活动：投放绿豆调平天平，清点绿豆粒数，记录空气质量对应的绿豆数量。 设计意图：将看不见的空气质量转化为看得见、可数的绿豆，突破量化空气质量的教学难点。 （三）研讨板块 教师活动：依次出示 3 个研讨问题，组织小组讨论，随机抽小组分享，汇总全班实验数据总结规律。 问题 1：根据实验结果，空气有质量吗？和你课前猜想一样吗？ 问题 2：我们怎么描述打入空气的空气质量大小？ 问题 3：实验两个桶大小不一样行不行？为什么？ 学生活动：小组交流讨论，结合天平实验现象作答。明确：空气有质量；空气质量可以用绿豆粒数多少描述；桶大小必须一致，否则实验不公平，会干扰实验结果。 设计意图：梳理实验逻辑，解决课堂疑问，巩固控制变量、转换法两大科学探究方法。 （四）拓展板块 教师活动：出示电子秤实物，播放电子秤称量皮球拓展实验视频，讲解：除天平外，生活电子秤、弹簧秤都能测量空气质量；布置课后小任务：回家用电子秤测量皮球打气前后重量，记录差值。 学生活动：观看拓展实验，记录课后实践任务，思考生活中其他能证明空气有质量的例子。 设计意图：打通课堂与生活，延伸探究，让学生知道科学探究可以在家完成。 三、课堂练习 （一）选择题 1. 简易天平实验中，给一侧皮球打气后天平（） A. 打气皮球一端下沉 B. 无打气皮球一端下沉 C. 保持平衡 答案：A 2. 实验中用绿豆衡量空气质量，用到的方法是（） A. 对比法 B. 转换法 C. 分类法 答案：B 3. 做天平实验时，两个塑料桶必须（） A. 大小相同 B. 颜色相同 C. 重量不同 答案：A （二）判断题 1. 空气看不见摸不着，所以空气没有质量。（×） 2. 打入皮球的空气越多，需要平衡的绿豆数量越多。（√） 3. 实验时可以一边大桶、一边小桶做实验。（×） （三）情境题 体育课小明给篮球打气，打完后感觉篮球比之前重一点，请结合本节课实验说一说原因。 答案：空气具有质量，往篮球里打入了更多空气，篮球总质量增加，所以摸起来更重。 四、课堂小结（约 190 字） 今天我们通过简易天平完成了探究实验，一开始大家对空气有没有质量有不同猜想。我们先把两端皮球调平，给一侧皮球打气后，天平向打气的皮球倾斜，证明空气是有质量的。我们还往另一边加绿豆让天平重新平衡，用绿豆数量就能算出空气有多重。实验时两个桶、皮球必须一模一样，实验才公平。通过研讨我们明白了转换法，把看不见的空气重量换成看得见的绿豆。课后大家可以用家里电子秤再次验证，生活里很多现象都能说明空气有质量。 八、板书设计 空气有质量吗 1. 猜想：空气有 / 没有质量 2. 实验：简易天平 打气→皮球端下沉 → 空气有质量 加绿豆平衡 → 绿豆质量 = 空气质量（转换法） 3. 结论：空气具有质量，空气越多，质量越大 4. 实验要求：控制变量（桶、皮球大小一致） 九、教学反思 （一）成功之处 1. 生活化篮球情境导入充分调动学生兴趣，学生参与实验积极性高，能主动记录天平变化； 2. 分层实验操作清晰，搭配示范视频，大部分小组能独立完成调平、打气、加绿豆全套操作； 3. 转换法借助绿豆具象化微小空气质量，有效突破抽象难点，学生能清晰说出实验结论。 （二）不足之处 1. 部分小组打气筒操作不熟练，打气速度慢，占用课堂实验时间；少数学生忘记如实画图记录天平状态； 2. 研讨环节部分学生无法自主解释 “桶大小不能不同” 的变量控制原理，需要教师反复引导； 3. 课堂练习时间紧张，情境题留给学生独立思考作答时间不足。 （三）教学建议 1. 课前提前练习打气操作，分组时搭配动手能力强的学生互助；统一印制简化版记录单，降低画图难度； 2. 课前铺垫对比实验、控制变量基础知识点，研讨时用反例演示 “大小不同的桶实验会失败”； 3. 压缩实验收尾时间，预留 5 分钟完整完成课堂练习，增加学生独立答题、讲评时间； 4. 布置课前预学任务，让学生提前观察家里皮球、气球打气前后变化，丰富课堂发言素材。 学科网（北京）股份有限公司 $