第一单元《空气》教材解读 -2026-2027学年科学四年级上册教科版

该小学科学讲义以空气的物质特性为主线，按“占据空间→有质量→会流动→特性应用”递进构建知识体系，通过单元概念思维导图呈现四大核心性质，用对比表格梳理新旧教材调整，分课实验形成完整逻辑链，清晰呈现重难点内在联系。 讲义亮点在于“实验-建模-工程”一体化设计，如注射器定量实验培养科学思维，风的成因模拟实验发展模型建构能力，自制打气筒工程实践提升探究实践素养。分层任务让基础小组完成标准制作，能力强小组优化结构，助力学生自主复习，教师可实施精准教学。

教科版四年级科学上册第一单元《空气》教材解读 一、单元整体分析 （一）单元对应核心概念与课标要求 本单元内容对应三大科学核心概念，匹配 2022 版科学课标学习内容要求： 。 核心概念 对应学习内容 课标内容要求 1. 物质的结构与性质 1.2 空气与水是重要的物质 ④说明空气有质量并占有一定的空间，空气会充满各处。⑤观察并描述空气受热上升的现象。⑥知道风是一种空气流动的现象，列举生活中常见的形成风的一些方法。 2. 物质的变化与化学反应 2.1 物质的三态变化 ①知道气体有确定的质量，但没有确定的体积和形状。 13. 工程设计与物化 13.3 工程是设计方案物化的结果 ④利用常用工具，对常见材料进行简单加工处理。⑤知道制作过程应遵循一定的顺序，制作简单的实物模型；尝试发现实物模型的不足，改进并展示。 （二）新旧教材版本对比（2017 版 vs2022 版） 1. 学段调整：“空气” 单元从三年级上册调整至四年级上册； 2. 课时名称优化：旧版第 3 课《压缩空气》改为新版《空气占据的空间会改变吗》，强化单元课时逻辑关联； 3. 课时合并精简：旧版第 4、5 课《空气有质量吗》《一袋空气的质量是多少》合并为新版第 4 课《空气有质量吗》； 4. 内容重构整合：旧版第 8 课《空气和我们的生活》拆分重构，相关知识点分散至新版第 5 课《空气流动有力量》、第 8 课《自制打气筒》，大幅增加生活应用、工程实践类内容。 新版单元完整课时目录 旧版单元完整课时目录 5. （三）单元编写思路与整体逻辑 1. 核心主线：以空气的物质特性为中心，按照 “占据空间→有质量→会流动→特性应用 + 工程制作” 顺序层层递进编排； 2. 课时逻辑分层 1. 起始课（第 1 课）：寻找空气存在的证据，激发单元探究问题； 2. 第 2-3 课：探究空气占据空间，先证明空气占空间，再研究空气占据空间大小可改变（空气可压缩）； 3. 第 4 课：从定性感知到定量测量，建立 “空气有质量，但质量很小” 概念； 4. 第 5-7 课：探究空气流动性，包含流动产生力量、热空气上升、自然风形成完整逻辑； 5. 第 8 课：工程实践课，综合运用空气全部特性，完成简易打气筒制作； 3. 双线架构 5. 明线：科学概念发展 —— 围绕 “空气是重要物质”，通过空气占据空间、有质量、会流动的事实建立完整物质概念； 5. 暗线：科学素养发展 —— 全程渗透观察描述、对比解释、模型建构、动手制作，同步发展科学思维、探究实践、科学观念、态度责任四大核心素养。 （四）单元四维教学目标 覆盖科学观念、科学思维、探究实践、态度责任四大维度，详细标准参考配套教师教学用书。 （五）单元开篇情境解读 单元首页配图为户外草坪儿童手持风车、气球玩耍，情境设计意图： 1. 呼应低年级已有认知：空气看不见、抓不着、无色无味，遍布地球、滋养所有生命； 2. 抛出单元总驱动问题：空气除了能让热气球升空、形成大风，还有哪些未知性质？引出全单元探究。 二、分课详细解读 第 1 课 感受空气 1. 本课情境与聚焦问题 · 情境：开窗通风时窗帘被风吹动，室内存在看不见的空气，空气与物体相互作用产生可见现象； · 聚焦核心问题：空气无色无味，我们可以通过哪些证据证明空气真实存在？ 2. 探索活动设计 探索 1：寻找空气存在的证据 活动 1：塑料袋装空气，双手按压塑料袋，直观感知空气；唤醒低年级空气无色无味旧知，铺垫空气有重量、占据空间特性。活动 2：空塑料瓶倾斜放入水中，瓶口冒出气泡；活动 3：粉笔、橡皮等固体放入水中，表面析出气泡；活动 2、3 借助水产生气泡，直观证明固体、容器内存在空气，为后两课 “空气占据空间” 积累事实依据。活动 4：风吹动风车、气球等物体，依靠空气流动证明空气存在。 探索 2：对比空气和水 准备两个塑料袋，分别装满空气、装满水，通过按压、掂一掂两种操作，对比二者相同点与不同点，深化对气体物质特征的认知。 3. 研讨问题 1. 肉眼看不到空气，有哪些方法可以证明空气存在？哪种证据说服力最强，说明理由； 2. 空气和水的不同性质有哪些？ 4. 拓展任务 实验验证土壤内部是否存在空气，打通物质科学与生命科学知识关联，为后续生物生存条件学习铺垫。 5. 本课教学建议 1. 全部探究活动围绕 “寻找空气存在的证据” 核心问题开展； 2. 夯实观察、客观描述基础能力，为对比、推理等高阶思维做铺垫； 3. 建立班级记录单，同步记录课堂现象，与后续课时知识点串联。 第 2 课 空气能占据空间吗 1. 本课情境与聚焦问题 · 情境承接第 1 课：空塑料瓶倾斜压入水中会冒出气泡，瓶口朝向不同，气泡溢出情况不同； · 认知冲突聚焦：塑料瓶竖直下压入水时，水几乎无法进入瓶内，为什么？ 2. 三组核心探究实验（带小球标记水位） 实验 1：拧紧瓶盖，将塑料瓶竖直压入水中，瓶内红色小球位置不变，证明空气占据瓶内空间，水无法进入；实验 2：拧开瓶盖，瓶内空气流出，小球上浮，水进入瓶子；实验 3：向瓶内打入空气，空气挤走瓶中水，小球下沉。三组实验形成完整证据链：空气占据空间，空气离开，水才能进入；空气进入，水会被排出。 3. 配套学习资料 补充 “水位、水平线” 科学定义，规范学生科学描述用语。 4. 研讨与拓展 · 研讨：①瓶内水位变化和空气的关系；②除本实验外，还有哪些方法证明空气能占据空间； · 拓展挑战：半瓶水、橡皮泥、两根吸管，不倾斜瓶子，利用空气把水挤出瓶外，锻炼知识迁移创新能力。 5. 本课教学建议 1. 导入关联第 1 课实验，先让学生预测现象并说明猜想依据； 2. 提前预制带小孔瓶盖，提升打气实验成功率； 3. 三组实验全部完成后统一开展班级研讨，帮助学生建立完整因果逻辑。 第 3 课 空气占据的空间会改变吗 1. 本课情境与聚焦问题 · 情境：上节课实验中，竖直压入水中的塑料瓶仍会渗入少量水； · 聚焦疑问：既然空气占满瓶内空间，为什么还有少量水能进入瓶子？ 2. 分层探究活动 探索 1：学生自由猜想，暴露前概念，引出 “空气可被压缩” 猜想 探索 2：对比挤压装满空气、装满水的塑料瓶 装空气的瓶子挤压后明显变瘪，装水的瓶子形状几乎无变化，直观感受空气、液体可压缩性差异。 探索 3：注射器定量对比实验（核心定量探究） 1. 两支相同注射器，抽取同等体积空气、水，记录初始刻度； 2. 手指堵住管口，缓慢按压活塞至极限，记录最终刻度； 3. 多次重复实验，对比刻度变化：空气刻度大幅缩小，水刻度几乎不变，定量证明空气占据空间可改变，水不可压缩。 探索 4：模型图示解释 用简易示意图微观建模，可视化区分空气微粒、水微粒受压后的空间变化。 3. 研讨问题 1. 挤压塑料瓶变瘪，是否可以证明空气被压缩？结合注射器实验说明证据； 2. 塑料瓶倒扣入水会进水的原因； 3. 已经充气的皮球，为什么还能继续打气？ 4. 拓展小游戏：空气压缩枪 材料：注射器、橙子皮；操作：吸入空气，堵住管口按压活塞，橙子皮弹出；安全要求：注射器管口禁止对准人。 5. 本课教学建议 1. 课前复现上节课进水现象，制造认知冲突； 2. 引导学生依托刻度数据进行论证，提升证据意识与科学思维； 3. 游戏设置射击靶盘，规范课堂秩序，避免安全隐患。 第 4 课 空气有质量吗 1. 本课情境与聚焦问题 · 生活情境：给篮球打气，球会变硬、弹跳更高，打气越多效果越明显； · 聚焦问题：向皮球内打入空气，皮球整体质量会发生变化吗？ 2. 两组探究实验 实验 1：简易天平定性验证 1. 天平两端悬挂小桶，各放 1 只皮球，调节至天平完全平衡； 2. 固定桶的位置，给其中一只皮球打入定量空气（10 筒、30 筒空气）； 3. 观察天平倾斜，证明打入空气后皮球变重，空气具备质量；打气量越大，倾斜越明显，体现空气质量很小。 实验 2：定量测量空气质量 向未打气一侧桶中添加绿豆，直至天平重新平衡；绿豆总重量等效于打入空气的质量，实现空气质量量化描述。 3. 研讨问题 1. 实验能否证明空气有质量？和课前猜想是否一致； 2. 如何用绿豆描述空气的质量大小； 3. 实验中两个小桶大小不一致，会影响实验结果吗？ 4. 拓展任务 使用电子秤、弹簧秤重复实验，对比不同测量工具的灵敏度差异。 5. 本课教学建议 1. 刻意设置大小不同的水桶，引导学生明白：实验核心是初始调平，容器大小不影响结论； 2. 简易天平灵敏度不足时，增加打气筒数，放大天平倾斜现象； 3. 拓展环节对比电子秤与天平实验，分析工具对实验精度的影响。 第 5 课 空气流动有力量 1. 本课情境与聚焦问题 · 趣味情境：充满气的气球松开口，气球快速飞出去； · 聚焦问题：是什么力量推动气球运动？人类能否利用这种力量？ 2. 三层探究活动 探索 1：感受空气流动的力量 充气气球对准纸杯墙放气，气流推动纸杯倒塌，直观看见空气流动产生推力。 探索 2：气球小火箭（反冲力模型） 材料：气球、吸管、细绳、胶带；步骤：吸管穿细绳，气球充气固定在吸管上，拉直细绳松口，气球沿细绳快速滑行；直观演示空气流动产生反冲动力。 探索 3：搜集生活应用实例 风力发电、帆船航行、放风筝、风向袋观测，整理记录表，归纳 “空气流动能产生能量”，对接跨学科概念 “物质与能量”。 3. 研讨与拓展 · 研讨：①气球火箭运动方向和空气流出方向的关系；②水流产生动力与风力的相同应用逻辑； · 拓展：自制空气炮，纸箱侧面开孔密封，拍打箱体，气流击倒远处纸杯塔。 4. 本课教学建议 1. 将活动游戏化提升课堂兴趣，同时引导学生归纳共性规律，避免只追求趣味性； 2. 可结合校园科技节开展拓展制作活动，实现课内外联动。 第 6 课 我们来做 “热气球” 1. 本课情境与聚焦问题 · 生活情境：热气球载人升空观赏风景； · 聚焦问题：热气球依靠什么原理上升、下降？ 2. 模拟热气球制作实验 材料：大塑料袋、纸筒、蜡烛步骤 1：点燃蜡烛，用纸筒罩住火焰（稳定热量、防止塑料袋烤焦）；步骤 2：塑料袋完整罩住纸筒，加热袋内空气；步骤 3：手托塑料袋外壁，感受到袋子向上浮起时松手，观察塑料袋上升、冷却后下落全过程。 3. 研讨问题 1. 热气球升降的科学原理，如何设计实验验证猜想； 2. 怎样延长热气球在空中停留的时间。 4. 拓展阅读：孔明灯 对比孔明灯与模拟热气球原理；安全警示：孔明灯存在火灾隐患，禁止私自燃放。 5. 本课教学建议 1. 课前播放热气球升降视频，引导学生观察热气球结构； 2. 学生实验结论出现分歧时，鼓励自主设计对比实验验证猜想； 3. 结合拓展内容，对比简易模型、真实热气球、孔明灯的异同。 第 7 课 风的成因 1. 本课情境与聚焦问题 · 生活情境：电风扇可以人为制造风； · 聚焦对比问题：大自然里的风，是如何形成的？ 2. 两层探究 探索 1：大气基础认知图文阅读 知识点：海拔越高，大气温度越低；地表材质不同，受热速度不同，会产生温差，为风的形成提供条件。 探索 2：模拟风形成实验（建模核心课） 装置：塑料竖筒（模拟垂直大气层）、横向塑料筒、蜡烛（模拟高温地面）、蚊香（烟雾示踪空气流动）；实验逻辑：蜡烛制造局部冷热温差，观察烟雾流动路线，模拟自然界冷热空气对流形成风。 3. 研讨与拓展 · 研讨：①模拟实验中风的流动方向；②结合实验推导自然风的形成机制；③停电时人工造风的生活方法； · 拓展：海陆风模型，白天陆地升温快、海洋升温慢，冷热空气对流形成海风，深化温差生风概念。 4. 本课教学建议 1. 重点培养模型建构思维，明确实验器材与真实大气环境的对应关系； 2. 教师课前完整试做实验，预判学生操作难点； 3. 补充大气科普图文阅读材料，夯实理论基础。 第 8 课 自制打气筒（工程实践课） 1. 本课情境与任务 · 真实需求情境：庆典大量气球，人工吹气效率极低，需要简易打气工具； · 明确制作任务：利用塑料瓶、气球皮制作简易打气筒，实现快速给气球充气，解决 “充气后空气回流” 核心难题。 2. 完整设计制作流程 1. 塑料瓶盖钻小孔； 2. 裁剪长条气球皮； 3. 气球皮绷紧粘贴盖住瓶盖小孔（单向阀结构）； 4. 瓶身侧面打辅助小孔； 5. 气球套在瓶口使用：挤压瓶身堵住侧孔，空气充入气球；松开瓶身打开侧孔，外部空气进入瓶内。 3. 展示交流与评估改进 1. 画图梳理打气筒内空气完整流动路径，用图示解释工作原理； 2. 评估不足：塑料瓶反复挤压易变形、打气效率下降； 3. 改进方案：更换柔韧性更强的瓶身材料、优化单向阀密封性。 4. 本课教学建议 1. 串联前 7 课空气全部特性，用科学原理解释打气筒工作逻辑； 2. 弱化机械操作指令，突出 “发现问题 — 自主设计解决方案” 工程思维； 3. 分层教学，能力强的小组自主优化结构，基础小组完成标准制作。 单元小结 1. 概念思维导图：四大核心性质 —— 空气能占据空间、空气有质量、空气占据空间可改变、空气会流动； 2. 单元总结文字：空气无色无味，是动植物、人类生存必需的重要物质；虽无法直接看见，但可通过实验证明它具备占据空间、有质量、可流动、可压缩的物质特征； 3. 自我评价板块：设置星级评价，覆盖空气证据识别、空气占据空间认知、空气与水对比、工程制作改进四大评价维度，配套反思提问 “怎样改进自己的不足”。 科学阅读：降落伞与空气 1. 核心原理：空气存在阻力，降落伞依靠空气阻力实现减速； 2. 航天实例（课程思政）： 2. 天问一号火星着陆器依靠降落伞减速，火星大气稀薄，降落伞结构与地球不同； 2. 月球无大气层，不存在空气阻力，探测器着陆只能依靠发动机反推，无法使用降落伞； 3. 生活拓展：战斗机降落减速伞，同样利用空气阻力原理。 三、单元整体教学建议 （一）立足概念发展，落实空气核心认知 1. 教学路径：从现象观察、事实积累，逐步归纳形成 “空气是重要物质” 核心概念； 2. 跨概念渗透：在空气流动、热气球、风的内容中，同步渗透 “物质与能量” 跨学科大概念。 （二）依托探究活动，全面发展科学素养 1. 探究实践：观察、定量测量、手工制作、模拟建模贯穿全单元； 2. 科学思维：对比分析、证据推理、模型解释、工程优化作为课堂核心活动。 （三）因地制宜，简化实验器材 本单元全部实验材料生活化，矿泉水瓶、塑料袋、气球、蜡烛、注射器等废旧材料均可替代专业教具，降低教学器材准备门槛。 学科网（北京）股份有限公司 $