《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吗”核心知识点，通过回顾前两课“空气占据空间”旧知，结合“空瓶竖直压入水中有少量水进入”的矛盾现象引发猜想，搭建从感知到探究的学习支架。 资料以递进式实验为特色，从挤压塑料瓶定性感知到注射器定量验证，再到微粒图示解释微观原因，体现科学思维的模型建构与推理论证，趣味“空气压缩枪”实验激发探究实践热情，帮助学生建立实证意识，教师易操作，有效突破教学重难点。

2026最新版教科版四年级上册教案 第 3 课 空气占据的空间会改变吗 第 一 单元 空气 【课标落实】 1.对应核心概念的内容要求和学业要求: 学科核心概念 4年级学习内容 4年级学习内容要求 4年级学业要求 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。 能利用证据说明空气占据空间、充满各处的性质等。 2.物质的变化与化学反应 2.1物质的三态变化 ①知道固体有确定的形状、体积和质量；液体有确定的体积和质量，液体静止时其表面一般会保持水平；气体有确定的质量，但没有确定的体积和形状。 能归纳概括气体、液体、固体在质量、体积、形状等方面的简单特征。 2.指向的跨学科概念 稳定与变化：通过对比空气和水在受压时的不同表现，理解空气占据的空间会发生变化，而水占据的空间几乎不变，认识物质在稳定与变化之间的差异。 【教材分析】 本课是2026新版教科版四年级上册《空气》单元的第三课，是在学生已经建立“空气能占据空间”概念的基础上，对空气性质的进一步探究。教材通过“空瓶竖直压入水中，仍有少量水进入”的矛盾现象引发学生思考，进而设计了三个递进的探索活动：一是“挤压塑料瓶”，让学生初步感受空气与水在受压时的差异；二是“注射器实验”，通过定量观察，让学生精确比较空气与水被压缩的程度；三是“图示解释”，通过画微粒图，帮助学生理解空气容易被压缩的微观原因。这三个活动从定性到定量，从现象到本质，引导学生逐步建构起“空气占据的空间会改变”这一科学概念。 【学情分析】 1.认知分析 通过前两课的学习，学生已经知道空气能占据空间，并且通过“压一压装有空气的塑料袋”等活动，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，学生尚未形成“空气占据的空间会发生改变”的清晰科学概念，容易将“空间被压缩”与“空气被挤出”两种现象混淆。 2.探究能力分析： 学生已具备一定的实验操作和观察记录能力，能根据实验要求进行简单操作并记录数据。但本课中“注射器”的使用对学生来说是一个新挑战，需要教师进行细致的操作指导；同时，将实验数据与抽象概念建立联系，用图示解释微观原因，对学生的思维水平提出了更高要求。 3.兴趣分析： 学生对“空气居然能被压缩”这一现象感到新奇，对“用注射器压空气”和“制作空气压缩枪”等活动表现出强烈的参与意愿，这为本课的探究活动提供了良好的心理基础。 【教学目标】 科学观念 1.通过实验探究，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.知道压缩的空气具有弹性，能举例说明空气容易被压缩的特性在生活中的应用。 科学思维 1.能运用分析、比较、推理等方法，从实验现象和数据中归纳出空气与水在受压时的不同表现。 2.能通过画图的方式，解释空气容易被压缩的原因。 探究实践 1.在教师指导下，能利用塑料瓶、注射器等材料，完成“空气占据的空间会改变吗”的系列实验。 态度责任 1.在探究活动中，逐步建立起用事实证据证明自己观点的实证意识。 【教学重难点】 重点 通过对比实验感知空气是容易被压缩的，而水不容易被压缩。 难点 通过注射器实验和图示解释，理解空气容易被压缩的原因。 【教学策略】 1.探究式学习策略：以“空气占据的空间会改变吗”为核心问题，引导学生通过猜想、实验、观察、分析、交流等环节，自主建构知识。 2.对比策略：通过对比空气和水在受压时的不同表现，帮助学生理解空气容易被压缩的特性。 3.直观演示与模型建构策略：利用注射器进行定量实验，并引导学生通过画微粒图的方式，将抽象的空间变化可视化，降低理解难度。 【教学准备】 多媒体课件、水槽、塑料瓶（2个，1个装满空气、1个装满水）、注射器（2个）、烧杯、水、橙子皮。 【教学过程设计】 教学环节 教师活动 学生活动 设计意图 学习表现 一、聚焦：矛盾现象，引发猜想 1.出示空塑料瓶，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？” 2.将空塑料瓶瓶口朝下竖直压入水中，引导学生观察现象：“无气泡冒出，但有少量水进入。” 3.追问：“空气明明占满了瓶子空间，为什么水还能进去？” 4.揭示课题：“空气占据的空间会改变吗？今天我们就来探究这个问题。”（板书课题：空气占据的空间会改变吗） 1.学生结合生活经验，举例说明空气占据空间。 2.观察现象，产生疑问。 3.学生进行猜想，并说出自己的理由。 4.学生明确本节课的探究任务。 通过回顾旧知建立信心，利用矛盾现象制造认知冲突，自然引出本课核心问题，激发探究欲望。 学生能积极思考，对“空气占据的空间会改变吗”产生好奇，并能大胆表达自己的猜想。 二、探索：实验探究，感知差异 活动一：挤压塑料瓶——初步感知变化 1.每组领取装满空气和水的塑料瓶，提问：“用手分别挤压这两个瓶子，你有什么发现？” 2.指导学生操作，强调“用力适度，避免瓶子破损”。 3.组织小组汇报，引导学生发现：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。 活动二：注射器实验——定量验证特点 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.明确实验步骤： （1）分别抽进20mL空气和20mL水，记录初始刻度。 （2）用手堵住管口，慢慢用力压活塞至压不动，记录最终刻度。 （3）重复操作3次，取中间值。 3.指导学生分组实验，教师重点指导“刻度读取”、“用力均匀”，提醒及时记录数据。 4.通过实物投影展示34组的记录单，引导学生对比数据，得出“空气容易被压缩，水不容易被压缩”的结论。 活动三：图示解释——具象化思维 1.用“○”表示空气微粒或水微粒，出示注射器挤压前空气和水的微粒分布图。 2.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。 3.展示交流，选取学生作品，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”。 1.小组合作，分别挤压装满空气和水的塑料瓶，感受手感的差异，观察瓶子的形状变化。 2.小组代表汇报实验发现。 3.学生讨论并回答“控制变量”（抽入同样多的物质、相同力度挤压）。 4.小组合作，按照实验步骤操作注射器，记录数据，并计算平均值。 5.小组代表上台展示实验记录单，汇报数据，对比分析。 6.学生观察教师出示的微粒分布图，思考挤压后微粒的变化。 7.学生动手画出挤压后空气和水的微粒分布情况，并尝试用语言描述。 通过“挤压塑料瓶”活动，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，为后续精准实验铺垫感性经验。 通过“注射器实验”，从“定性感知”过渡到“定量探究”，培养学生的证据意识和数据分析能力。 通过图示解释，将抽象的空间变化可视化，帮助学生理解“空气容易被压缩”的微观原因，突破教学难点。 学生能积极参与实验，并能用语言描述操作感受。 学生能规范操作注射器，如实记录数据，并能准确描述。 学生能画出简单的微粒图，并能说出“空气微粒间距变小，水微粒间距不变”。 三、研讨：总结提升，深化认识 1.提问：“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。” 2.追问：“装满空气的塑料瓶倒扣入水，为什么会有水进入？” 3.再问：“鼓起来的皮球还能继续充气，这和空气的特性有什么关系？” 4.引导学生梳理结论：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。 1.学生结合注射器数据，讨论并回答。 2.学生运用所学知识进行解释。 3.学生举例说明“空气容易被压缩”在生活中的应用。 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。 学生能清晰地表达。 学生能运用所学知识解释现象。 四、拓展：趣味延伸，学以致用 1.出示安全提示卡，强调“注射器管口不能对着人”。 2.教师演示正确操作姿势（管口朝下，远离人群）。 3.指导学生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。 4.提问：“生活中还有哪些地方用到了空气容易被压缩的特性？” 1.小组合作，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。 2.学生思考并举例说明生活中的应用。 紧密联系生活实际，实现从科学知识学习到生活实践应用的转化。 学生能安全、规范地完成趣味实验。 【课堂小练习设计】 练习一 判断题： 空气很容易被压缩，水也很容易被压缩。（ ） 用注射器吸入20mL空气，堵住管口用力压活塞，活塞能压到10mL刻度处，这说明空气被压缩了。（ ） 练习二 妈妈在给自行车轮胎打气时，发现气筒的活塞往上拉时，气筒内会吸入空气；往下压时，空气就被推进了轮胎。请你用今天学到的知识，解释一下这个现象。 【作业设计】 1.基础性作业 完成本课的相关记录。 2.实践性作业 在家长的帮助下，用注射器吸入空气，用橙子皮堵管口，做“空气压缩枪”小游戏。把你的实验过程和结果用文字和图画记录下来。 学科网（北京）股份有限公司 $