1.2 空气能占据空间吗（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“空气能占据空间”核心知识点，通过“瓶口竖直下压水能否进入”的问题导入，承接上节课空气真实存在的知识，引发学生猜想，搭建从已知到未知的学习支架。 以浮球可视化水位变化，引导学生通过实验现象推理空气占据空间，发展科学思维中的证据推理。小组自主设计实验步骤提升探究实践能力，结合气球、足球充气等生活实例强化态度责任，助学生建立科学与生活联系，为教师提供可操作的探究教学范例。

教科版科学四年级上册第一单元 第2课《空气能占据空间吗》教学设计 一、教学目标 科学观念目标 1. 知道空气能够占据一定的空间；空气占据空间的大小可以发生变化。 2. 能解释本课实验当中水位变化的原因，能列举生活实例说明空气占据空间这一性质。 科学思维目标 1. 能够根据实验现象进行推理分析，透过水位、小球位置的变化，推理看不见的空气占据空间，发展证据推理思维。 2. 能对比观察拧紧瓶盖、拧开瓶盖、注入空气三种状态下的不同现象，学会对比分析，归纳得出科学结论。 探究实践目标 1. 小组合作，通过讨论交流确定实验器材，自主完善实验方案，完成塑料瓶压水探究实验。 2. 细致观察小球位置、瓶内水位变化，如实记录实验现象，完成实验记录单；尝试设计拓展挑战实验。 态度责任目标 1. 乐于参与小组探究，尊重实验事实，如实记录观察到的现象。 2. 能够运用空气占据空间的性质解释生活现象，体会科学与生活的联系，乐于用科学解决小问题。 二、教学重难点： 教学重点 通过分组实验认识空气可以占据空间；观察不同操作下瓶内水位变化，理解现象背后的原理。 教学难点 借助看得见的水位、小球变化，推理看不见的空气占据空间；理解空气排出后水才能进入空间。 三、教学准备 教师：课件、剪掉下半部分的塑料瓶、水槽、红色小球、打气筒；演示记录单。 学生分组：剪掉下半部分的塑料瓶、水槽、水、红色小球、打气筒、实验记录单。 四、教学过程 （一）聚焦导入 师：同学们，上一节课我们认识到空气真实存在，空气看不见摸不着。老师这里有一个塑料瓶，如果把这个瓶子倾斜压到水里，大家想一想，会发生什么？ 生：瓶口会冒出气泡，水会跑进瓶子里面。 师：大家说得很好。瓶子倾斜入水，瓶里的空气跑出来变成气泡，水就可以进入瓶子。那如果瓶口竖直向下，直直地压进水里，水能不能进到瓶子里面呢？（出示课本聚焦问题） 生1：能进去。 生2：进不去，里面有空气挡着。 师：大家出现了不一样的猜想。到底水能不能进入竖直下压的瓶子？这就和空气的一个重要本领有关，今天我们就一起来研究——空气能占据空间吗。板书课题。 师：什么叫占据空间？举个例子，书包里面装了课本，课本占了书包里面的位置，我们就说课本占据了书包的空间。那看不见的空气，会不会也占据位置？请同桌之间互相猜一猜。（生生交流） 生1：我觉得空气也会占据空间。 生2：空气看不见，应该不会占地方。 师：猜想各不相同，科学不能只靠猜测，我们要动手做实验寻找证据。 （二）探索活动：瓶中水位变化探究实验 师：我们今天的实验装置，是剪掉下半部分的塑料瓶。瓶子里面放一个红色小球，小球会浮在水面，小球的位置可以帮我们看清瓶子里面水位高低。 师：请各个小组讨论，完成这个探究实验，我们需要哪些实验器材？我们分几步做？小组开始讨论。（小组生生讨论） 小组代表汇报：器材：剪去下半部分的塑料瓶、水槽、水、浮球。第一步拧紧瓶盖，把瓶子竖直压入水中观察小球；第二步拧开瓶盖，再观察小球；第三步往瓶里打入空气再观察。 师：其他小组有没有补充？ 生：瓶子一定要竖直往下压，不能倾斜。 师：非常关键，如果瓶子倾斜，空气就会跑掉，实验就不准了。老师整理实验方案： 实验器材：剪去下半部分塑料瓶、盛水的水槽、红色浮球、打气筒。 实验步骤： 1.拧紧瓶盖，缓慢竖直把瓶子压入水中，观察瓶内小球位置，做好记录。 2.保持瓶子在水下，拧开瓶盖，放出瓶内空气，观察小球位置变化，做好记录。 3.拧紧瓶盖，用打气筒向瓶内注入空气，观察水位、小球发生什么变化，做好记录。 师：提示大家，全程尽量保持瓶子竖直，仔细观察浮球，浮球越高代表瓶内水位越高，浮球越低代表瓶内水位越低。现在请小组开始实验。 （学生分组动手实验，教师巡视指导） 师：实验结束。谁来汇报第一个步骤，拧紧瓶盖竖直压入水中，小球在什么位置？ 生：小球处在瓶子靠下的位置，水几乎没有进到瓶子里面。 师：水为什么很难进到瓶子？瓶子里面不是空的吗？ 生：瓶子里面充满空气，空气占据了瓶子里面的空间，水进不去。 师：说得很棒。瓶盖拧紧，空气跑不出去，空气占据瓶内空间，阻挡水进入瓶中。 师：第二步，保持瓶子浸在水里，拧开瓶盖，看到什么现象？ 生：有气泡冒出来，小球往上浮，水跑进瓶子里面，水位升高。 师：气泡是什么？ 生：是瓶子里的空气，拧开瓶盖空气跑出去了。 师：空气跑出去，它原本占据的空间空出来，水就进入瓶子，所以水位上升，浮球上浮。 师：第三步，再次拧紧瓶盖，向瓶内注入空气，看到什么现象？ 生：打入空气之后，瓶里的水位下降，小球往下移动，一部分水被挤出去了。 师：为什么打入空气，水位就下降？ 生：新打入的空气占据瓶子里面空间，把水挤出去了。 师：我们一起来梳理三次实验现象： ①拧紧瓶盖压入水中：空气跑不掉，占据瓶内空间，水很难进入，浮球位置低。 ②拧开瓶盖：空气跑出，让出空间，水进入瓶内，水位上升，浮球上浮。 ③向瓶内打气注入空气：空气变多，占据空间，把水挤出去，水位下降。 师：课本还有一个小资料，什么是水位、水平线。水位就是水面距离容器底部的高度；水静止时的水面是平的，这条线叫水平线。大家实验水槽静止的水面，就是一条水平线。生活当中水壶、水杯都可以观察水平线。 师：现在请同学们填写《空气占据空间实验》记录单，把三次实验的发现写下来。（学生填写记录单，生生互相检查） （三）研讨环节 师：我们来看研讨的两个问题，小组内交流讨论。 研讨问题1：瓶中水位的变化是怎样产生的？（小组讨论） 小组汇报：瓶盖拧紧，空气跑不出，占据空间，水进不来；拧开瓶盖空气跑出去，水就进来；往里面打空气，空气变多，又把水挤出去。水位变化是空气占据、让出空间造成的。 研讨问题2：空气能占据空间吗？还有什么别的方法证明空气可以占据空间？ 生：空气能够占据空间。塑料袋兜住空气，袋子鼓起来，空气占了袋子里面的空间。 师：很棒。还有很多生活例子：吹大的气球，气球鼓起来，就是空气占据气球内部空间；游泳时把空水杯倒扣竖直按入水里，水杯里面不容易进水，也是空气占据空间。再比如我们用吸管喝饮料，也是利用空气占据空间。 师：老师补充生活实例：篮球、足球充气之后鼓起来，就是空气占据球里面的空间；倒扣杯子压入水底，纸巾不会浸湿，也是空气占据杯子空间。 （四）拓展：小挑战实验 师：课本拓展有一个小挑战：半瓶水，橡皮泥，两根吸管。瓶子不能倾斜，能不能利用空气把水挤出来？请小组讨论，想一想实验方案，思考怎样利用空气占据空间。（小组交流讨论） 小组汇报：用橡皮泥把瓶口密封，一根吸管伸到水面下面，另外一根吸管在水面上方。往上方吸管吹气，吹进去的空气占据瓶子空间，就会把水从另一根吸管压出来。 师：这个方案非常巧妙。橡皮泥密封瓶口，不让空气从瓶口跑走；吹入空气，空气占据瓶内空间，挤压水面，水就顺着吸管流出来。 师：课堂材料有限，这个挑战大家课后可以尝试动手试一试。 （五）全课小结 师：同学们，今天我们通过一组对比实验，知道了一个很重要的科学知识：空气能够占据空间。空气看不见，但是它会实实在在占据位置。当空气跑出去让出空间，水就可以进去；向里面增加空气，空气占据空间，又可以把水挤出去。生活当中很多现象，都可以用空气占据空间来解释，希望大家多多观察生活中的科学。 （六）板书设计 空气能占据空间吗 空气：可以占据空间 1.拧紧瓶盖压入水：空气跑不出→占据空间，水很难进入 2.拧开瓶盖：空气跑出→让出空间，水进入瓶内，水位上升 3.注入空气：空气变多→占据空间，把水挤出，水位下降 生活实例：气球鼓起、足球充气、倒扣水杯纸巾不湿 五、教学反思 本课紧扣2025新课标探究实践要求，以看不见的空气占据空间作为核心探究点，通过浮球把看不见的瓶内水位变化可视化，帮助学生建立证据推理。课堂放手让学生小组讨论实验器材、设计实验步骤，充分开展生生、师生交流，学生动手参与度较高。 存在不足：部分小组操作时瓶子没有保持竖直，发生倾斜，空气泄漏，导致实验现象不明显，课堂中需要教师巡视及时提醒操作要点。 研讨环节，部分学生可以复述实验现象，但是把现象和“空气占据空间”原理建立联系存在困难，后续教学可以多增加生活实例帮助理解。 拓展小挑战课堂时间不足没有实操，布置为课后探究任务，引导学生把课堂学到的科学原理迁移运用，提升学生应用科学知识解决实际问题的能力。 1 学科网（北京）股份有限公司 $