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”核心知识点，通过回顾空气占据空间的旧知（如气球充气、杯子倒扣入水纸不湿），结合空塑料瓶压入水中有水进入的矛盾现象，搭建从已知到未知的学习支架，引发探究。 特色在于探究实践的进阶设计，从挤压塑料瓶的定性感知到注射器实验的定量验证，培养证据意识。科学思维上用微粒图示解释压缩原理，具象化抽象概念。联系空气压缩枪、打气筒等生活应用，落实科学观念，帮助学生建构概念，为教师提供可操作的实验与思维引导方案。

3.空气占据的空间会改变吗四上《空气》单元教学设计 【教材简析】 《空气占据的空间会改变吗》是本单元的第三课，指向课标学习内容要求2.3.5：知道有些物体的形状或大小发生了变化，如被切成小块、被挤压、被拉伸等，构成物体的物质没有改变；内容要求1.2.4：说明空气有质量并占有一定的空间，空气会充满各处。本课在学生已了解空气占据空间的基础上，进一步引导学生探究空气占据的空间是否能够改变。 在聚焦环节，通过“将空塑料瓶竖直压入水中，仍有少量水进入”的现象，引发学生思考：“既然空气占满了瓶子的空间，为什么还会有水进入？”学生初步推测空气占据的空间可能被压缩，从而使水得以进入。 在探索环节，学生通过三个活动逐步深入理解：首先，用手分别挤压装满空气和水的塑料瓶，感受两者在受压时的差异，初步感知空气占据的空间容易发生变化；接着，使用注射器定量研究，通过记录活塞推进前后的刻度变化，比较空气与水在受压时占据空间的不同表现；最后，用图示解释这一变化过程，进一步理解空气容易被压缩，而水很难被压缩的核心概念。 在研讨环节，引导学生基于实验现象进行总结，认识到空气占据的空间会因外力作用而改变，并能够运用这一结论来解释挤压塑料瓶、压瓶入水和皮球充气等现象。 在拓展环节中，学生通过制作“空气压缩枪”的小游戏，亲身体验压缩空气的应用，理解空气被压缩后能够产生弹力，同时强调实验安全。 整节课通过观察、操作、图示和应用四个环节，帮助学生建构起“空气占据的空间会改变”这一科学概念。 【学情分析】 四年级学生通过前两课的学习，已经建立起“空气真实存在”并“占据空间”的前置概念。在《感受空气》一课中，他们通过压一压装有空气的塑料袋，已获得了空气“可以被压缩”的初步模糊感知，但这种感知更多停留在触觉层面，尚未升华为“空气占据的空间会发生改变”的清晰科学概念。学生往往难以解释其原理，甚至容易将“空间被压缩”与“空气被挤出”这两种现象混淆。 【教学目标】 1.通过挤压瓶子和注射器实验，知道空气占据的空间可以被压缩，而水占据的空间很难被压缩。 2.通过注射器实验和图示解释，比较并解释空气与水被压缩时的差异，发展科学思维与探究能力。 3.通过体验空气被压缩，认识到打气筒、气垫船等都是利用空气容易被压缩的原理，感悟科技发展对生活的影响。 【教学重难点】 教学重点：通过对比实验感知空气是容易被压缩的，且压缩的空气是具有弹性的，而水不容易被压缩。 教学难点：解释空气为什么容易被压缩。 【教学准备】 教师：教学课件、水槽、演示用塑料瓶（2个）、注射器（2个）、烧杯、水、橙子皮等。 学生：每组2个塑料瓶（1个装满空气、1个装满水）、2个相同的注射器、烧杯、水、实验记录单、橙子皮（每组 1 块）。 【教学过程】 一、聚焦情境，引发猜想（预设5分钟） 材料准备：教学课件、空塑料瓶、装有水的水槽 1.提问“前面我们知道了空气会占据空间，谁能结合生活中的例子来说一说？”（预设：气球充气会变大、杯子倒扣入水纸不湿。） 2.出示空塑料瓶，瓶口朝下竖直压入水中，引导学生观察“无气泡冒出但有少量水进入”的现象，追问“空气明明占满了瓶子空间，为什么水还能进去？” 3.学生交流，鼓励学生自由表达猜想。（预设：空气被挤小了、空气跑了一部分。）（板书课题） 【设计意图】通过回顾旧知建立信心，利用矛盾现象（空气占满空间却有水进入）制造认知冲突，自然引出本课核心问题。从“已知”走向“未知”，激发探究欲望。 二、探究实验，感知差异（预设22分钟） 活动1：挤压塑料瓶——初步感知变化（预设5分钟） 材料准备：教学课件、装满水和装满空气的塑料瓶 1.每组领取装满空气和水的塑料瓶，用手分别挤压，感受手感的差异，观察瓶子的形状变化。 2.学生操作，教师巡视指导，强调“用力适度，避免瓶子破损”。 3.小组汇报。（预设：装空气的瓶子能捏瘪且松手弹回；装水的瓶子几乎捏不动，无明显变化。） 4.小结：引导学生提出“空气占据的空间可能变小了，水占据的空间没变化”的猜想。 【设计意图】通过简单易操作的对比实验，让学生直观感知空气与水的差异，降低抽象概念的理解难度。活动注重“动手体验”，符合四年级学生“从具象到抽象”的认知特点，为后续精准实验铺垫感性经验。 活动2：注射器实验——定量验证特点（预设10分钟） 材料准备：2个相同的注射器、烧杯、水、记录单 1.出示两个相同的注射器，提问“怎样用注射器能更准确地观察空间变化？”，引导学生想到“控制变量”（抽入同样多的物质、相同力度挤压）。 2.明确步骤： （1）分别抽进20mL空气和20mL水，记录初始刻度。 （2）用手堵住管口，将注射器倒置在桌面上，慢慢用力压活塞至压不动，记录最终刻度。 （3）为保证数据准确性，重复操作3次，取中间值。 3.学生操作，教师重点指导“刻度读取”（视线与刻度线平齐）、“用力均匀”，提醒及时记录数据，对操作困难的小组进行个别帮扶。 4.通过实物投影展示3-4组的记录单，引导学生对比数据。（预设：空气占据的空间明显减小，水占据的空间几乎不变。空气容易被压缩，水不容易被压缩。） 【设计意图】从“定性感知”过渡到“定量探究”，提升实验的科学性。通过记录数据、汇总分析，培养学生的证据意识和数据分析能力。 活动3：图示解释——具象化思维（预设7分钟） 材料准备：教学课件、记录单 1.用“○”表示空气微粒或者水微粒，出示注射器挤压前空气和水的微粒分布图，引导学生画出挤压后空气和水的微粒分布情况，标注空间大小变化（间距代表空间大小）。 2.展示交流，选取2-3幅学生作品，引导学生描述“空气微粒间距变小，空间压缩；水微粒间距不变，空间不变”。 3.用简化图示总结，强化“空气容易被压缩，水不容易被压缩”的微观理解。 【设计意图】用图示将抽象的“空间变化”可视化，帮助学生梳理思维逻辑。通过学生自主绘画、交流，将内隐的思维外显化，突破“解释现象”的难点，同时培养学生的科学表达能力。 三、研讨交流，深化认知（预设8分钟） 材料准备：教学课件 1.“挤压装空气的塑料瓶时，空气真的被压缩了吗？结合注射器实验数据说明理由。”（预设：注射器中空气刻度变小，说明空间被压缩，塑料瓶瘪了也是因为空气占据空间变小。） 2.“装满空气的塑料瓶倒扣入水，为什么会有水进入？”（预设：水的压力让空气压缩，空间变小，水就占据了部分空间。） 3.“鼓起来的皮球还能继续充气，这和空气的特性有什么关系？”（预设：空气容易被压缩，能占据更小的空间，所以能继续充入更多空气。） 4.梳理结论：空气容易被压缩，所以它占据的空间会改变；而水不容易被压缩，所以它占据的空间几乎不会变。 【设计意图】从验证核心概念，到应用概念解决初始问题，最后迁移至解释生活现象。整个过程要求学生调用实验证据（数据、图示）进行说理，体现了科学探究的完整性和思维深度。 四、拓展应用，趣味延伸（预设3分钟） 材料准备：教学课件、注射器、橙子皮 1.出示安全提示卡，强调“注射器管口不能对着人”。教师演示正确操作姿势（管口朝下，远离人群）。 2.每组用注射器吸入空气，用橙子皮堵管口，用力压活塞，观察橙子皮“发射”现象。 3.提问“生活中还有哪些地方用到了空气容易被压缩的特性？”（预设：打气筒、篮球、气垫船）简要解释原理。 【设计意图】通过趣味游戏巩固学生所学知识，使学生在游戏体验中持续保持探究热情。同时，紧密联系生活实际，引导学生将所学的科学知识运用到日常生活场景中，实现从科学知识学习到生活实践应用的转化，进而培养学生的应用意识。 五、总结回顾，梳理收获（2分钟） 1.提问：“这节课我们通过哪些实验发现了空气的秘密？核心结论是什么？”（预设：挤压塑料瓶、注射器实验；空气占据的空间会改变。） 2.任务布置：回家找一找生活中哪些地方利用了“空气容易被压缩”的特性，并记录下“现象”和“你的解释”，下节课分享。 【设计意图】通过简短回顾，强化课堂核心认知；课后任务将探究延伸到课外，培养“用科学眼光看生活”的习惯，让科学探究不局限于课堂，同时为下节课的交流互动铺垫素材。 六、板书设计 3.空气占据的空间会改变吗 特征 空气 容易被压缩，有弹性 水 不容易被压缩 微粒数量、大小不变，间距变小 原因 向下压 【疑难解答】 在运用微粒理论解释空气压缩现象时，怎样帮助学生理解空气微粒的大小和数量恒定不变，仅仅是微粒间距发生了改变？ 在黑板上以固定大小的圆圈代表空气微粒，能够有效避免学生将注意力集中于因微粒大小变化而引发的占据空间大小的改变，从而引导学生更多地关注微粒的数量、间隙及分布情况，进而趋近于对该现象更为准确的解释。若有学生提出是微粒大小的变化致使空气占据空间大小改变，我们应当给予肯定，因为从学生的视角出发，这种解释具有一定的合理性，毕竟目前尚无直观可见的证据表明是微粒之间的间隙发生了变化。 学科网（北京）股份有限公司 $