1.1 感受空气（教学设计）科学教科版四年级上册

该小学科学教学设计聚焦“空气是真实存在的物质”核心知识点，通过吹气球情境导入，引导学生从生活经验出发，借助塑料袋捉空气、空瓶入水观察气泡、粉笔浸水看气泡等实验支架，建立空气存在的证据意识，为后续学习空气占据空间等特征铺垫。 以探究实践为主线，通过多维度实验培养证据意识，用韦恩图比较空气和水发展科学思维，融入空气存在视频片段、实验操作微课辅助教学。既帮助学生提升逻辑论证与比较分析能力，又为教师提供结构化教学流程和可操作实验方案，有效落实科学观念与探究实践素养。

《感受空气》教学设计 一、教材和学情分析 本课选自教科版四年级上册《空气》单元第1课，是本单元的起始课和奠基课。教材编排意图是先让学生充分感受空气的存在，为后续研究空气的特征（如占据空间、有质量、可压缩等）奠定认知基础。教材设计了两个主要探究活动：一是寻找空气存在的证据，通过多种方法感知空气的真实存在；二是比较空气和水，引导学生运用比较的方法深入认识空气的特征。两个活动从感知存在到认识特征层层递进，体现了从现象到本质的科学思维发展路径。本课的核心概念是：空气是一种真实存在的物质，虽然我们看不见、摸不着，但可以通过间接的证据来认识它。 四年级学生在日常生活中已积累了关于空气的感性经验：知道风的存在、给气球充气、用吸管喝饮料等现象都与空气有关。但学生对空气的认识大多停留在知道有空气的层面，很少有学生意识到需要找到空气存在的证据。课前通过关于空气，你知道什么？你怎么证明空气存在？两个问题进行前概念诊断，发现80%以上的学生知道空气存在，但仅有不到20%的学生能提出有效的验证方法。部分学生将看到树叶动了等同于看到了空气，或将风等同于空气，认为空的杯子里什么都没有，说明他们尚未区分空气的作用与空气本身。四年级学生正处于从具体形象思维向抽象逻辑思维过渡的阶段，动手操作能力较强，但思维的系统性和逻辑性尚需培养。因此，教学中需要搭建从动手做到动脑想的桥梁，通过结构化的探究活动引导学生从感性认识走向理性认识。 二、教学目标 1. 科学观念：认识到空气是一种真实存在的物质，虽然无色、无味、看不见，但可以通过多种方法找到其存在的证据；初步建立空气具有一定特征的科学认识，能够用比较的方法区分空气与水的不同特征。 2. 科学思维：能够基于观察和实验收集证据，运用分析与推理的方法论证空气的存在，发展证据意识；学会用比较、分类的方法整理观察结果，在空气与水有什么不同的问题中发展比较分析的思维能力。 3. 探究实践：能设计并实施简单的实验来寻找空气存在的证据，如用塑料袋捕捉空气、将空瓶倒扣入水中观察气泡等；能用压一压掂一掂等方法对空气和水进行比较，并能用准确的语言描述观察到的现象；能借助班级记录单整理、展示探究结果，初步学会基于证据进行科学论证。 4. 态度责任：对探究空气的特征保持好奇心和探究热情，乐于提出自己的猜想并寻求证据验证；愿意与同伴合作探究，善于倾听他人观点，能基于证据修正自己的认识。 三、教学重难点 教学重点：通过多种实验方法找到空气存在的证据，建立空气虽然看不见但真实存在的科学观念；运用比较的方法从多个维度认识空气和水的不同特征。 教学难点：将感性经验提升为理性认识，理解间接证据的科学含义，即虽然看不到空气本身，但能通过空气产生的现象证明其存在；能用因为……所以……的句式进行有逻辑的科学论证。 四、教学准备 资源类型 具体内容 实验材料（每组） 透明塑料袋2个、透明玻璃杯1个、水槽1个、矿泉水瓶1个、粉笔2支、石头1块、水 演示材料 大号透明塑料袋、气球1个、班级记录单（大白纸）、磁性贴 多媒体资源 空气存在视频片段、实验操作微课、拓展问题课件 思维工具 气泡图（记录空气特征）、韦恩图（比较空气和水）、班级记录单 五、教学过程 （一）聚焦环节 1.情境创设：校园科学节开幕式上，一名同学吹起的气球突然飞走了，引发了大家的好奇——是什么把气球撑大的？它飞走后又去了哪里？ 2.现场操作： 教师请一名学生上台往气球里吹气，全班观察气球的变化。教师引导全体学生关注：气球从瘪的变成了鼓的，是什么跑进去了？预设学生能说出空气跑进去了。 3. 教师提出核心问题：我们每天都被空气包围着，但我们看不到它、摸不着它。你怎么证明空气是真实存在的呢？请学生先独立思考30秒，再与同桌交流各自的想法。 4. 教师收集学生的初步想法，用关键词记录在黑板上。预设学生能说出风吹动树叶、给轮胎打气、谁塑料袋装满空气等方法。教师不对学生的回答做对错判断，而是将这些想法作为后续探究的起点。 【设计意图】从学生熟悉的生活经验吹气球入手，降低认知门槛，让每个学生都能参与思考。通过追问怎么证明将学生的思维从知道引向论证，初步建立证据意识。记录学生前概念的做法为后续的概念转变提供参照基准，让学生能在课后回顾自己的认识变化。 （二）探索环节 活动1：寻找空气存在的证据 1. 用塑料袋捉空气 （1）教师演示：打开一个透明塑料袋在空中兜一下，迅速捏紧袋口。引导学生观察：袋子发生了什么变化？预设学生能发现袋子鼓起来了。 （2）教师组织全班讨论：袋子原来是不是空的？现在鼓起来了，里面装的是什么？学生讨论后能意识到原来以为是空的袋子，其实里面装了空气。 （3）教师组织学生分组操作：每人拿一个透明塑料袋，在空中兜一下后迅速捏紧袋口，用手压一压袋子，感受空气的存在。提醒学生注意：压的时候有什么感觉？松手后袋子会怎样？ （4）学生汇报交流。预设学生能发现：压袋子时感觉有东西在抵抗，松手后袋子又鼓起来了。教师引导学生用科学语言表述：空气虽然看不见，但袋子鼓起来、压下去有弹性，这些都证明袋子里有空气。 2. 从空瓶子里找空气 （1）教师出示一个空矿泉水瓶，提问：这个瓶子里真的什么都没有吗？预设部分学生认为是空的，部分学生认为里面有空气。教师利用这一认知分歧，引导学生思考：你用什么方法能证明？ （2）教师提供水槽，演示将瓶口朝下竖直压入水中的方法。引导学生仔细观察：水面上发生了什么？预设学生能观察到水中有气泡冒出。教师追问：这些气泡是从哪里来的？学生讨论后能认识到气泡是从瓶子里跑出来的空气。 （3）教师组织分组实验：学生将矿泉水瓶瓶口朝下竖直压入水中，观察并记录现象。教师巡视指导，提醒学生注意观察气泡冒出的位置和数量。 3. 从粉笔中发现空气 （1）教师出示一支粉笔，提问：这个粉笔里面也有空气吗？你怎么证明？给学生30秒独立思考时间。 （2）教师组织分组实验：将粉笔放入水中，观察现象。预设学生能观察到粉笔表面有细小气泡冒出。教师引导学生思考：这些气泡说明什么？学生能认识到连看起来密实的粉笔里也有空气。 （3）教师出示石头，请学生预测：石头放入水中也会有气泡吗？学生预测后进行实验验证，观察到石头也有气泡冒出（虽然较少）。 4. 整理证据——班级记录单 （1）教师出示班级记录单，组织各小组汇报找到的空气存在的证据。教师用关键词将证据分类记录在记录单上：塑料袋法、空瓶子法、粉笔法、石头法等。 （2）教师引导全班观察记录单，提炼共同点：这些方法有什么共同之处？预设学生能发现都是把东西里的空气赶出来让我们看到。教师总结：虽然我们看不见空气，但可以通过它产生的现象来证明它的存在，这就是科学中重要的证据意识。 【设计意图】三个活动按直接捕捉、间接揭示、深度发现的逻辑层层递进，每一个活动都在拓展学生对空气存在这一认识的深度和广度。从袋子里有空气到看起来空的瓶子里也有空气，再到连密实的粉笔和石头里都有空气，学生的认识从浅层走向深层，逐步建构起空气无处不在的科学观念。班级记录单的运用使思维可视化，帮助学生从具体经验中提炼一般性方法，培养归纳概括的思维能力。 活动2：比较空气和水 1. 教师引导回顾：前面的学习中我们认识过水，谁能说说水有什么特征？预设学生能说出透明的、会流动的、没有固定形状、有重量等。 2. 教师提出比较任务：空气和水有很多地方可以比较。今天我们先从两个角度来比——压一压和掂一掂，看看能发现什么不同。 3. 比较一：压一压 （1）教师准备两个相同的密封袋，一个装满水、一个装满空气（都封好口）。请学生预测：用手压这两个袋子，感觉会一样吗？ （2）教师组织学生分组操作：分别用手压装满水和装满空气的密封袋，感受有什么不同。教师巡视指导学生使用正确的比较方法——用同样大小的力。 （3）学生汇报交流。预设学生能发现：装水的袋子压不动，很硬；装空气的袋子压得下去，有弹性。教师追问：为什么会有这样的不同？引导学生思考背后的原因——水不容易被压缩，空气容易被压缩。 4. 比较二：掂一掂 （1）教师提供同样大小的两个密封袋（一个装水、一个装空气），让学生分别用手掂一掂，感受轻重。 （2）预设学生能发现：装水的袋子明显更重，装空气的袋子几乎感觉不到重量。教师引导：这说明空气和水在轻重上有什么不同？学生能认识到空气比水轻得多。 5. 整理比较结果——韦恩图 （1）教师出示韦恩图模板，引导学生将比较结果整理到韦恩图上。空气独有的特征写在空气一侧（容易被压缩、很轻），水独有的特征写在水一侧（不容易被压缩、较重），共同特征写在交叉区域（透明、会流动、没有固定形状、没有气味）。 （2）教师组织全班交流韦恩图的内容，引导学生补充和完善。教师追问：有没有什么特征你觉得两者都有？学生讨论后能将会流动、透明等归为共同特征。 【设计意图】比较是科学研究的重要方法，也是培养科学思维的有效途径。通过压一压、掂一掂这两个简单操作，学生获得了关于空气特征的直观感受，为从现象到本质的思维提升搭建了脚手架。韦恩图作为思维可视化工具，帮助学生将零散的发现整理为结构化的认识，发展了分类、比较、归纳等思维能力。同时，比较的过程也是深化认识的过程——学生在找不同的同时也加深了对两者共同特征的理解。 （三）研讨环节 1. 教师出示课初学生写在黑板上的证明空气存在的方法，引导回顾：上课之初我们说了一些证明空气存在的方法，现在我们做了实验，谁能用因为……所以……的句式来说一说用哪些方法证明空气的存在？ 2. 教师组织班级论证活动。预设学生能说出： （1）因为把空瓶子压入水中会有气泡冒出来，所以瓶子里有空气。 （2）因为把粉笔放入水中会有小气泡，所以粉笔里有空气。 （3）因为塑料袋兜起来后鼓鼓的、压下去有弹性，所以里面有空气。 3. 教师引导追问：如果有人说我没看到空气啊，你怎么说它存在？你会怎么回答？预设学生能讨论后意识到：虽然看不到空气本身，但能看到空气造成的现象（气泡、袋子鼓起等），就像虽然看不到风，但能看到树叶在动。教师适时引入间接证据的概念。 4. 关于空气和水的不同，教师请学生基于韦恩图的内容进行汇报。重点引导学生说出：空气容易被压缩而水不容易被压缩、空气比水轻得多等关键区别。教师追问：这些不同说明空气和水虽然都是会流动的物质，但它们的性质一样吗？学生能认识到不一样。 5. 教师引导学生观察班级记录单，回顾整节课的思维发展历程：从知道有空气到找到空气存在的证据再到比较空气和水的不同，我们的认识是越来越深入的。 【设计意图】研讨环节是本节课从做到思的关键转化环节。通过因为……所以……的句式训练，帮助学生建立因果逻辑关系，发展论证能力。间接证据概念的引入将学生的认识从具体操作提升到方法论层面，让他们不仅知道是什么，还知道为什么这样做能说明问题。引导学生回顾思维发展历程，有助于他们形成对科学探究过程的元认知。 （四）拓展环节 科学节终极挑战到来——土壤里有没有这位看不见的朋友？同学们将侦探技能迁移到新场景，完成从课内到课外的探究延伸。 【环节目标】将寻找空气存在的证据这一方法迁移到新的情境中（土壤中有没有空气），检验学生能否运用所学方法解决新问题，同时通过总结梳理本课核心概念，为后续学习做好铺垫。 【教学步骤】 1. 教师提出拓展问题：土壤里有没有空气呢？你怎么证明？给学生独立思考的时间，请学生先预测再设计验证方法。 2. 预设学生能借鉴前面的方法提出：把土块放入水中看有没有气泡。教师肯定学生的迁移能力，如果课堂时间允许可安排简单演示：将一块干燥的土壤放入水中，观察是否有气泡冒出。 3. 预设学生能观察到土壤放入水中有气泡冒出，从而证明土壤中有空气。教师追问：土壤中的空气对植物生长有什么作用？引导学生初步建立空气中的氧气供植物根部呼吸的认识（仅需了解即可）。 4. 课堂总结：教师引导学生共同梳理本课收获。 （1）空气虽然无色、无味、看不见，但我们可以通过它产生的现象找到其存在的证据。 （2）科学探究中，证据非常重要——我们说一个东西存在，不能只凭感觉，还需要用实验来证明。 （3）空气和水都会流动、都是透明的，但空气容易被压缩、比水轻得多。 5. 教师出示课后思考题：如果空气存在于我们周围，那它占不占地方呢？为下节课空气能占据空间吗做铺垫。 【设计意图】拓展环节的设计体现了迁移应用的教学理念。将课堂上学到的寻找空气存在证据的方法应用到土壤中有没有空气这一新情境中，检验学生是否真正掌握了科学探究的方法。课后思考题的设计起到承上启下的作用，从空气存在自然过渡到空气是否占据空间，保持探究的连续性，激发学生持续学习的兴趣。 六、教学评价 评价维度 评价标准 证据意识 ★★★：能独立设计实验找到空气存在的证据，并能清晰解释证据与结论的关系 ★★☆：能在提示下找到证据，但解释不够完整 ★☆☆：需要较多帮助才能完成证据收集 比较分析 ★★★：能从至少3个维度比较空气和水的不同，并说明比较方法 ★★☆：能从2个维度进行比较，方法基本正确 ★☆☆：仅能从1个维度比较，需要引导 论证表达 ★★★：能用因为……所以……的句式进行有逻辑的论证 ★★☆：能表达观点但逻辑性不够强 ★☆☆：仅能简单描述现象，难以建立因果联系 合作探究 ★★★：积极参与分工，主动记录，善于倾听和补充 ★★☆：能参与但主动性不够 ★☆☆：参与度低，需要鼓励 1 学科网（北京）股份有限公司 $