1.3 空气占据的空间会改变吗（教学设计）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吗”，核心知识点为空气可被压缩且体积变小、水难以压缩。通过上节课“空气占据空间”的遗留问题（装满空气的瓶子倒扣入水仍有少量水进入）引发猜想，搭建新旧知识支架，引导学生探究。 资料亮点在于以对比实验为核心，通过挤压塑料瓶和注射器对比实验，让学生小组合作设计方案、记录数据，用示意图可视化空气颗粒变化，培养科学思维（证据推理、模型建构）和探究实践能力。如注射器实验中观察刻度变化推理结论，帮助学生建立现象与科学概念的联系，提升科学观念，也为教师提供清晰的实验教学流程，提高课堂效率。

教科版科学四年级上册第一单元 第3课《空气占据的空间会改变吗》教学设计 一、教学目标 科学观念目标 1. 知道空气占据的空间可以被压缩，压缩后空气体积变小；水占据的空间不容易被压缩。 2. 理解压缩空气在生活中的应用，能解释本课课本实验现象，列举生活中压缩空气实例。 科学思维目标 1. 通过对比空气与水的挤压实验，根据注射器刻度变化推理空气可压缩、水难以压缩，发展证据推理与对比分析思维。 2. 能利用“空气可以被压缩”的概念，解释倒扣入水塑料瓶进水、皮球继续打气等现象，建立现象和科学概念之间的联系。 探究实践目标 1. 小组合作，通过讨论交流确定实验器材，共同完善实验方案，完成挤压塑料瓶、注射器对比探究实验。 2. 观察、记录注射器刻度变化，如实填写实验记录单；尝试用示意图表示空气被压缩前后的变化。 态度责任目标 1. 尊重实验事实，小组合作认真完成探究，乐于交流自己观察到的现象。 2. 感受压缩空气在生活中的用途，能够用压缩空气的知识解释生活现象，体会科学服务生活。 二、教学重难点： 教学重点 认识空气占据的空间可以被压缩；水占据的空间不容易被压缩。通过注射器对比实验收集证据。 教学难点 理解“压缩空气”；运用空气可压缩的性质，解释课本聚焦问题：装满空气的瓶子倒扣水里，依然会有少量水进入瓶内。 三、教学准备 教师：装满空气塑料瓶、装满水塑料瓶、注射器2支、水槽；橙子皮；课件、示意图板书。 学生分组：相同注射器2支、装满空气塑料瓶、装满水塑料瓶、水槽、实验记录单。 四、教学过程 （一）聚焦导入 师：上节课我们学习了空气能够占据空间。我们把装满空气的塑料瓶瓶口朝下竖直压入水中，没有气泡跑出来，可是大家发现一个奇怪的现象，还是会有少量的水进到瓶子里面。（讲解课本第一幅图） 师：瓶子里面已经被空气占满了空间，为什么还会有少量水能进入瓶子呢？请同学们独立思考之后，同桌之间说一说你的猜想。（生生交流） 生1：是不是水把空气挤走了一点？ 生2：难道空气占的空间可以变小吗？ 师：大家提出了非常有价值的猜想。难道空气占据的空间大小，是可以发生改变的？今天我们就一起来探究课题——空气占据的空间会改变吗？（板书课题） （二）探索活动一：挤压装满空气和水的塑料瓶 师：课本给我们第一个探索活动：用手分别挤压装满空气和装满水的塑料瓶，对比感受有什么不一样。请小组讨论，做这个小实验，我们需要准备哪些器材？我们要怎么做实验？小组讨论两分钟。（小组生生讨论） 小组代表汇报：器材：一个装满空气拧紧瓶盖塑料瓶，一个装满水拧紧瓶盖塑料瓶。操作：两只手分别用力挤压两个瓶子，观察瓶子外形变化，感受用力时手感。 师：其他小组有没有补充？ 生：两个瓶子瓶盖都一定要拧紧，不能漏气漏水，用差不多大小的力气去挤压。 师：这个提醒非常关键，保证实验公平。老师梳理实验方案： 实验器材：装满空气拧紧瓶盖塑料瓶、装满水拧紧瓶盖塑料瓶。 实验步骤： 1.双手用相近的力度，分别挤压两只塑料瓶。 2.观察瓶子外形变化，感受手上的阻力。 3.对比：装空气瓶子和装水瓶子，挤压之后变化一样吗？物体占据的空间有没有变化？ 师：请各组开始动手实验。（学生分组操作，教师巡视） 师：实验结束。谁来分享你们小组看到的现象？ 生：装空气的瓶子一用力就瘪下去了，瓶子变形明显；装水的瓶子很难压扁，外形几乎没怎么变。 师：（讲解课本插图：两个手分别挤压两瓶的图片）大家请看课本上这两幅气泡提示，装空气的塑料瓶挤压变瘪，是不是瓶里面空气被压缩了？装水的塑料瓶挤压后变化很小，说明水不容易被压缩。 师：装空气瓶子变瘪，瓶子容积变小，但是瓶盖没有打开，空气没有跑出去，瓶内空气变少了吗？ 生：空气总量没变，只是空气挤在一起，占据的空间变小了。 师：非常棒。空气没有跑出去，只是空气被压缩，占据空间变小；水很难被挤压，占据空间几乎不变。 （三）探索活动二：注射器对比实验（课本注射器图、记录单） 师：塑料瓶挤压，我们只能看到瓶子外形。课本教给我们更加精准的工具——注射器，我们可以看刻度，精准观察空气和水占据空间的变化。 师：请小组讨论，注射器对比实验需要哪些器材？完整实验步骤是什么？实验要注意什么？小组讨论。（生生小组讨论） 小组汇报：器材：两支一模一样注射器，一支抽空气，一支抽水。用手堵住管口，按压活塞，看刻度变化。 师：有没有补充注意事项？ 生：抽进去空气和水的体积要一样；手一定要堵紧管口，不能漏气漏水；慢慢压活塞，压到压不动为止。 师：很好，老师整理完整实验方案： 实验器材：两支相同规格注射器。 实验步骤： 1. 两支注射器分别抽进同样多的空气和水，记下初始刻度，填写记录单。 2. 手指紧紧堵住注射器管口，慢慢用力向下压活塞，压到再也压不动为止，记下此时刻度。 3. 松开手，观察活塞会不会弹回去；重复多做几次实验。 师：大家看课本记录单，表格分为注射器物体、初始刻度、用力压活塞刻度，把观察到刻度填写进去，最后写下我的发现。 师：实验前，请大家先预测：压活塞的时候，空气这边刻度会怎么变？水这边刻度会怎么变？说一说你的理由。 生：空气刻度会变小；水刻度基本不动，水不好压。 师：现在请小组开始实验，认真填写实验记录单。（学生分组实验，教师巡视指导） 师：好，实验结束。哪个小组来汇报你们记录的数据和现象？ 小组代表：抽空气注射器，初始刻度20ml，用力压活塞之后，刻度可以压到8ml左右，松开手活塞会弹回去接近原来位置；抽水注射器，初始刻度20ml，用力压活塞，刻度几乎不动，很难压下去。 师：（讲解课本注射器两幅实拍图：空气注射器活塞可以下压，水的几乎不动） 师：压空气注射器，活塞向下，空气没有跑出去，但是刻度变小，说明什么？ 生：空气占据的空间可以变小，空气能够被压缩。 师：松开手，活塞又弹回来，这又说明了什么？ 生：被压缩的空气有弹力。 师：水这边，我们用很大力气，活塞几乎不动，说明水占据的空间很难改变，水不容易被压缩。 师：请大家看课本上示意图，用小圆点代表空气颗粒。按压活塞，空气颗粒挤在一起，颗粒数量没有变少，但是颗粒之间距离变小，空气占据空间变小。水的颗粒很难挤在一起，空间几乎不变。请同学们在记录单旁简单画一画示意图。（学生画图，生生互相看一看） （四）研讨交流（课本研讨3个问题，小组讨论） 师：现在我们打开课本研讨板块，小组内交流研讨三个问题。 研讨1：根据注射器实验推测，挤压装空气塑料瓶时，瓶中空气被压缩，这个说法对不对？说出你的理由。（小组讨论） 小组汇报：说法正确。挤压瓶子瓶盖紧闭，空气跑不出去，瓶子变瘪，和注射器压空气现象一样，空气被压缩，占据空间变小。 研讨2：将装满空气塑料瓶倒扣入水中，为什么还会有水进入瓶子？ 师：回到本课最开始聚焦的问题，谁现在能解释？ 生：瓶子压进水里，水对瓶子里面空气产生压力，空气被压缩，空气占据空间变小，就空出来一点点位置，少量的水就进到瓶子里面。空气没有跑出去，只是被压缩。 研讨3：已经鼓起来皮球，为什么还可以继续充入空气？ 生：皮球里面的空气可以被压缩，皮球里面还有可以压缩的空间，所以还能打进更多空气。 师：拓展举例：篮球、足球打气也是这个原理。轮胎充气，气垫床、打气筒，都是利用压缩空气。 师：生活中还有哪些压缩空气的例子？ 生：打气筒、气垫床、空气喷枪。 师：补充：汽车轮胎，救生气垫，空气压缩枪，都是利用压缩空气。 （五）拓展小游戏：制作空气压缩枪（课本拓展图，强调安全） 师：课本拓展小游戏，制作空气压缩枪。请看课本图片，把橙子皮堵在注射器管口，用力压活塞，橙子皮会发射出去。 师：安全提示（读课本提示）：注射器管口绝对不能对着人，避免伤到同学。这个小游戏可以课后在家安全尝试，课堂我们只了解原理。 师：谁说一说压缩枪是什么原理？ 生：按压活塞，注射器里面空气被压缩，压缩空气产生力量，把橙子皮推出去。 （六）全课小结 师：今天我们通过挤压塑料瓶、注射器对比实验，得到核心知识：空气占据的空间可以被压缩，被压缩空气具有弹力；水占据的空间不容易被压缩。 正因为空气可以被压缩，所以装满空气的瓶子压入水里，会有少量水进去；皮球鼓起来还能继续打气。生活中轮胎、气垫都用到压缩空气。希望大家多观察生活，发现更多压缩空气的应用。 五、板书设计 空气占据的空间会改变吗 空气：可以被压缩，压缩后空间变小，有弹力 水：很难被压缩，占据空间几乎不变 现象解释： 1.倒扣入水塑料瓶进水：空气被压缩，空间变小 2.皮球继续打气：空气可被压缩，能装入更多空气 生活应用：篮球、轮胎、气垫、压缩空气枪 六、教学反思 本课落实2025新课标探究实践要求，利用塑料瓶、注射器两组对比实验，把看不见的空气压缩，转化为看得见的瓶子形变、注射器刻度变化，帮助学生建构“空气可压缩”的科学概念。课堂上放手让学生小组讨论器材、设计实验方案，充分开展生生、师生交流，学生动手参与度高。 课堂存在不足：少数学生做注射器实验，手指没有堵紧管口漏气，导致实验数据出错，巡视时要重点提醒管口密封操作。 部分学生能看到实验现象，但是解释“倒扣瓶子进水”存在困难，需要借助示意图，把空气微粒的变化可视化，帮助理解。 压缩空气枪因为安全要求课堂不能实操，作为课后拓展，引导学生把课堂知识迁移到生活，提升知识应用能力。 1 学科网（北京）股份有限公司 $