1.2《空气能占据空间吗》第 1 课时（教学设计）-2026-2027学年四年级上册科学教科版

该小学科学教学设计聚焦“空气能占据空间及可压缩性”核心知识点，承接上一课空气存在的认知，通过“听话的小球”魔术导入引发冲突，以“压杯入水”“注射器实验”为支架，从定性观察到定量分析，构建知识脉络。 特色在于实验设计逻辑严密，魔术导入激发探究欲，注射器实验对比空气与水的可压缩性培养科学思维，微观动画辅助理解科学观念，拓展任务“取乒乓球”提升探究实践能力，帮助学生建立实证意识，为教师提供清晰教学流程和实操方案。

《空气能占据空间吗》第 1 课时教案 授课时间： 年 月 日第 周星期 第 节 总节数： 教材分析： 本课选自教科版小学科学四年级上册第一单元第 2 课。学生在上一课《感受空气》中已确认空气的存在及基本性质，本课将进一步探究空气“占据空间”这一核心概念。教材通过“压杯入水”、“注射器实验”等经典活动，引导学生从定性观察走向定量分析。内容涵盖空气占据空间的证据收集、空气与水占据空间特性的对比（可压缩性），以及利用空气性质解决实际问题。旨在帮助学生建立物质占据空间的微观模型，理解气体虽无形但有体积，为后续学习大气压强奠定基础。 学情分析： 四年级学生思维正处于从具体形象向抽象逻辑过渡阶段。他们虽然知道空气存在，但往往认为空气是“空”的，难以理解看不见的空气也能像固体、液体一样占据空间。在“压杯入水”实验中，学生容易忽略杯底纸巾不湿的关键细节；在注射器实验中，对“压缩”概念的理解可能存在偏差。教学中需强化“预测 - 观察 - 解释”的探究循环，利用可视化的实验现象（如气泡、水位变化）突破认知难点，培养实证意识。 课时教学目标 科学观念 1. 知道空气占据一定的空间，并且充满整个容器。 2. 理解空气占据的空间可以被压缩或扩张，而水占据的空间很难被压缩。 科学思维 1. 能基于“纸巾不湿”等现象，运用逻辑推理证明空气占据空间。 2. 通过对比注射器内空气和水的刻度变化，归纳出气体易被压缩的特性。 探究实践 1. 能规范操作“压杯入水”和“注射器推拉”实验，准确记录实验数据。 2. 尝试利用空气占据空间的原理，设计简单装置解决“取出瓶中乒乓球”等问题。 态度责任 1. 在实验中尊重事实，如实记录数据，不随意修改实验结果。 2. 体验科学探究的乐趣，愿意与他人合作分享，关注空气性质在生活中的应用。 教学重点、难点 重点 1. 通过实验证实空气占据空间。 2. 探究并发现空气占据的空间大小可以改变（可压缩性）。 难点 1. 理解“空气占据空间”与“空气被压缩”的微观本质区别。 2. 能灵活运用空气占据空间的原理解决生活中的实际问题（如排水取物）。 教学方法与准备 教学方法 实验探究法、对比分析法、情境教学法、研讨交流法 教具准备 透明水槽、去底塑料瓶、红色小球、带孔瓶盖、注射器（去针头）、水、纸巾、多媒体课件、实验记录单 教学环节 教师活动 学生活动 一、情境导入，聚焦问题 一、魔术导入，引发冲突 （一）、表演“听话的小球”魔术 教师出示一个装有半瓶水和红色小球的透明瓶子，拧紧瓶盖。提问：“如果我把瓶子倒过来压入水中，小球会去哪里？”演示将瓶子竖直压入水槽底部，小球停留在瓶口附近（水未进入瓶内）。接着拧松瓶盖，水涌入瓶内，小球浮起。提问：“为什么刚才水进不去，现在却进去了？是谁挡住了水？” （二）、回顾旧知，提出猜想 教师引导学生回顾上节课知识：“瓶子里除了小球和水，还有什么？”学生回答“空气”。教师追问：“看不见摸不着的空气，真的能挡住水吗？它是否占据了瓶子的空间？” （三）、揭示课题，明确任务 教师板书课题《空气能占据空间吗》，并发布“侦探任务”：1. 寻找空气占据空间的铁证；2. 探索空气占据的空间能否改变。宣布将通过两个核心实验来解开谜题。 1. 观看魔术，观察小球位置变化，产生认知冲突。 2. 猜测空气是否占据空间，提出假设。 设计 意图 通过“魔术”制造认知冲突，激发学生探究欲望。利用“压杯入水”这一经典实验，将不可见的空气占据空间转化为可见的“纸巾不湿”现象，使抽象概念具象化。增加“注气排水”环节，从正反两方面强化证据链。 二、深入探究，发现特性 一、对比实验：空气与水的可压缩性 （一）、布置预测任务 教师出示两个注射器，分别抽取同样多（如 10ml）的空气和水。提问：“如果用手指堵住管口，用力压活塞，空气和水占据的空间会变化吗？请同学们在记录单上先画出预测图。” （二）、指导规范操作 强调实验安全与规范：必须堵住管口，用力要适度，观察刻度变化。分发注射器，组织学生分组实验。要求重复实验两次，确保数据准确。 （三）、收集数据与汇报 引导学生记录初始刻度和按压后的刻度。提问：“压空气时，活塞能压下去吗？刻度变成了多少？松手后呢？”“压水时，活塞能动吗？”学生汇报：空气容易被压缩，松手后弹回；水很难被压缩。 （四）、深化概念理解 教师结合教材资料：“空气占据的空间被压缩了”。提问：“为什么空气能被压缩，而水不能？”借助多媒体动画展示微观粒子模型：空气微粒间隙大，易被挤压靠近；水微粒间隙小，难压缩。 二、研讨交流，构建模型 （一）、聚焦“占据空间的变化” 教师组织全班研讨：“空气占据的空间大小固定吗？”引导学生总结：空气占据的空间可以改变（可压缩、可扩张），而水占据的空间基本不变。 （二）、联系生活实例 提问：“生活中哪些地方利用了空气容易被压缩的特点？”预设学生回答：打气筒给轮胎充气、篮球、注射器吸药液等。教师补充：压缩空气具有弹性，应用广泛。 （三）、解答聚焦问题 回应课初的魔术：“现在谁能解释，为什么刚开始水进不去瓶子？”学生运用新知解释：瓶内空气占据空间，且无法排出，所以水进不去；拧开盖，空气跑出，空间让给水，水就进入了。 1. 预测空气和水被压缩的情况，绘制预测图。 2. 分组操作注射器实验，记录刻度变化数据。 3. 对比空气和水的实验结果，发现空气易压缩的特性。 4. 观看微观动画，理解压缩的本质。 5. 列举生活中应用空气压缩性质的实例。 设计 意图 通过定量实验（注射器刻度）让学生直观感知空气与水在“可压缩性”上的巨大差异。引入微观模型动画，帮助学生从宏观现象深入到微观本质，突破“空气占据空间可变”这一难点。 三、拓展应用，解决问题 一、挑战任务：取出乒乓球 （一）、创设问题情境 教师出示一个深瓶子，里面有一个乒乓球，不许用手拿，不许倒出，如何利用今天的知识取出乒乓球？ （二）、设计方案与实施 引导学生思考：“既然空气能占据空间，能不能用空气把水‘挤’上来，让球浮到瓶口？”学生分组讨论方案：用吸管向瓶底吹气。提供吸管、水槽等材料，让学生尝试操作。 （三）、观察现象与反思 学生操作发现，向瓶内吹气，气泡冒出，水位上升，乒乓球随之浮起。教师提问：“这个实验利用了什么原理？”学生回答：空气占据空间，把水挤走了。 二、总结延伸，布置作业 （一）、梳理核心概念 教师带领学生总结：空气不仅占据空间，而且占据的空间大小可以改变。这是空气区别于水的重要特征。 （二）、布置课后挑战 出示教材“小挑战”：有半瓶水、一块橡皮泥和两根吸管，不倾斜瓶子，能利用空气将水挤出吗？鼓励学生回家尝试制作“喷泉”装置，并拍摄视频分享。 1. 思考取出乒乓球的办法，提出利用空气的方案。 2. 小组合作，利用吸管向瓶内吹气，观察水位变化。 3. 成功取出乒乓球，体验成功的喜悦。 4. 总结本课知识点，记录课后挑战任务。 设计 意图 通过“取乒乓球”和“制作喷泉”的挑战任务，将科学知识转化为解决问题的能力。让学生在真实情境中应用“空气占据空间”的原理，体现 STEM 教育理念，提升工程思维。 板书设计 《空气能占据空间吗》 一、证据：1. 压杯入水 -> 纸巾不湿 (空气占位) 2. 注气排水 -> 水位下降 (空气挤水) 二、特性：空气：占据空间 可压缩 (微粒间隙大) 水：占据空间 难压缩 (微粒间隙小) 三、应用：打气筒、取水球、喷泉实验 教学反思 成功之处 1. 实验设计逻辑严密，从“定性证明存在”到“定量探究特性”，层层递进，符合学生认知规律。 2. 注重微观模型的渗透，利用动画辅助理解“压缩”本质，有效突破了教学难点。 不足之处 1. 部分学生在注射器实验中，堵管口的手指力度不够，导致漏气，影响实验数据的准确性，今后需加强操作细节指导。 2. 对于“空气占据空间大小改变”的解释，部分后进生仍感到抽象，后续可增加更多生活类比（如海绵压缩）来辅助理解。 学科网（北京）股份有限公司 $