1.3 空气占据的空间能改变吗（教学设计）-2026-2027学年科学教科版四年级上册

该小学科学教学设计聚焦“空气占据的空间能改变吗”，核心知识点为空气可被压缩且有弹性，水几乎不能被压缩，压缩本质是微粒间隙变化。通过空塑料瓶压入水中演示导入，以“瓶内空气未跑出为何水进入”驱动问题，衔接前序“空气占据空间”知识，搭建认知支架。 该资料特色在于对比实验与模型建构深度融合，如挤压塑料瓶定性感知、注射器定量测量控制变量，用微粒示意图建模解释微观本质。落实科学思维（模型建构、推理论证）和探究实践（规范实验、数据记录），培养学生实证意识与科学态度，助力教师高效落实四维教学目标。

1.3《空气占据的空间能改变吗》教案 【教材分析】 本课建立在学生已经掌握“空气占据空间”的基础之上，进一步探究空气占据的空间可以被压缩，水几乎不能被压缩。本课属于对比探究实验，重点落实控制变量的实验思想，借助微粒模型，建立宏观实验现象与微观粒子之间的联系，引导学生分析实验误差，培养实证意识。落实科学观念、科学思维、探究实践、态度责任四维教学目标。 【教学目标】 1.科学观念 （1）知道空气占据的空间可以被压缩，压缩后的空气具有弹性；水占据的空间几乎不能被压缩。 （2）理解压缩的本质：发生改变的是微粒之间的间隙，微粒本身大小不变；空气微粒间隙大，容易被压缩；水微粒间隙小，很难被压缩。 （3）能够运用压缩空气的知识，解释倒扣瓶进水、篮球充气、空气压缩枪等生活现象。 2.科学思维 （1）识别对比实验中的变量，知道哪些条件需要保持相同，学会控制变量开展探究。 （2）借助微粒模型解释宏观实验现象，区分“微粒间隙变小”和“微粒本身变小”。 （3）能够分析实验数据，会简单分析实验误差（如注射器漏气带来的实验干扰）。 3.探究实践 （1）规范完成挤压塑料瓶、注射器对比实验，多次重复实验，如实记录多组实验数据。 （2）小组分工合作，根据实验证据推导实验结论，能识别漏气等影响实验结果的干扰因素。 4.态度责任 （1）尊重实验事实，如实记录数据，不篡改实验现象，树立实证意识。 （2）严格遵守实验安全规范，空气压缩枪管口严禁对准人，实验结束整理实验器材。 【教学重点、难点】 重点：认识空气可以被压缩，压缩空气具有弹性；掌握对比实验的变量控制。 难点：利用微粒模型解释压缩本质；能分析实验误差，区分“微粒被压缩变小”和“微粒间隙变小”。 【教学过程】 一、聚焦导入（3分钟） 教师演示：空塑料瓶瓶口朝下竖直压入水中，无大量气泡溢出，但有少量水进入瓶内。 驱动问题：瓶子里面已经装满了空气，为什么还会有水进去？ 学生猜想交流。 教师引导：空气没有跑出去，那会不会是空气占据的空间发生了变化？（板书课题） 二、探索 探究活动一：挤压塑料瓶对比实验（7分钟） 1.出示实验任务：分别挤压装满空气、装满水的塑料瓶，对比挤压感受与松手后的变化。 思考：①挤压两只瓶子，手的感受有什么不同？②瓶内空气、水占据的空间是否发生变化？ 2.提问：本实验中，哪些条件必须保持相同？ 预设：瓶子大小、挤压的力气大小。 3.明确实验注意事项：用大小相近的力气挤压瓶身，仔细观察瓶身形变，如实填写实验记录单。 4.学生分组操作实验，填写记录单。 2.小组实验、交流汇报 观察对象 挤压时的感受 松手后的变化 装空气的瓶子 很容易挤压，瓶身变瘪 快速恢复原状 装满水的瓶子 很难挤压，瓶身几乎不变 几乎没有变化 （1）小组汇报实验现象。 （2）师生小结板书：空气占据的空间可以改变，压缩后有弹性；水占据的空间几乎不能改变。 设计意图：借助直接感知形成 “空气能够被压缩” 的直观感受，为后续开展定量探究积累感性经验，落实课标中 “运用感官与简易工具搜集信息” 的要求。 过渡：挤压塑料瓶只能凭手感判断，能不能借助工具，用数据更准确对比空气和水的变化？引出注射器实验。 探究活动二：注射器定量对比实验（12分钟） 1.梳理实验步骤，再次强调控制变量： ①取两支完全相同的注射器，分别抽取30 mL空气、30 mL水，记下初始刻度； ②手严密堵住注射器管口（重点提醒：漏气会造成实验误差），缓慢用力下压活塞，记录压缩后刻度； ③松开手，观察活塞是否回弹； ④重复实验3次，采集多组实验数据。 2.学生分组实验，填写实验记录单。教师巡视指导，关注是否做到等量抽取、管口密封。 3.数据汇报交流及现象分析 （1）空气：活塞可以大幅度向下移动，刻度明显变小；松手活塞弹回原位。 （类比：空气如同蓬松棉花团，受压变小，松开复原。） 水：用很大力气，活塞几乎推不动，刻度几乎无变化。 （类比：水如同紧密拼合的积木，很难挤压。） 说一说：各组三次实验的数据不完全一样，可能是什么原因？ 预设：注射器漏气、每次用力大小不一样、读数有偏差。 4.实验小结：空气占据的空间可以被压缩，压缩空气具有弹性；水占据的空间几乎不能被压缩。 设计意图：依托对比实验和定量测量，借助数据直观展现空气和水的根本区别，树立依托证据、以数据支撑结论的科学实证意识，落实课标 “能够运用简易仪器开展测量、如实记录实验数据” 的要求。 过渡：我们看到了空气被压缩的现象，那压缩到底发生了什么变化？我们用画图建模的方式揭开微观秘密。 探索三：示意图建模，解释压缩的微观本质（7分钟） 1.出示课件微粒示意图（空气用稀疏的点表示，水用紧密的点表示），讲解： 空气微粒间隙大，受到挤压，微粒互相靠近，微粒之间间隙变小，微粒本身大小不变，所以空气整体占据的空间变小。 水微粒排列紧密，间隙很小，挤压之后间隙几乎不会改变，所以水很难被压缩。 2.课堂小任务：学生在记录单上，用点的疏密画出压缩前后空气、水的微粒分布。 3.展示互评：挑选几份学生绘图作品，组织学生互评：压缩前后微粒疏密变化是否清晰。 思辨提问：有的同学说“压缩空气就是把空气小颗粒压小”，你同意吗？结合模型说一说理由。 小结：压缩改变的是微粒间隙，微粒大小不会发生变化。空气微粒间隙大，受压时空气微粒相互靠近，间隙变小，空间被压缩；外力撤去，间隙复原，表现出弹性。水微粒原本间隙就很小，很难再靠近，几乎不能被压缩。 设计意图：借助示意图建构模型，把抽象的压缩现象直观呈现，引导学生从微观角度认识压缩本质（微粒间隙减小），发展建模思维，落实课标 “运用图示表达科学概念” 的要求。 三、研讨交流（5 分钟） 1.通过注射器实验，挤压装空气的塑料瓶，瓶内空气被压缩了吗？说说你的判断理由。 预设：是，瓶子变瘪，空气占据的空间变小。 2.把装满空气的瓶子倒扣压入水中，为什么会有少量水进入瓶内？ 预设：瓶内的空气被水挤压，空气微粒间隙变小，空气占据的空间变小，多出的空间就被水填补。 3.已经鼓起来的皮球，为什么还可以继续往里充入空气？ 预设：篮球里面空气可以被压缩，新打入的空气把原有空气进一步压缩，球内还可以容纳更多空气。 师生共同梳理本课核心结论：空气可以被压缩，压缩空气具有弹性；水几乎不能被压缩。 设计意图：以问题链驱动学生利用实验证据解释现象，实现现象数据模型生活应用的贯通，训练科学说理能力。 四、拓展知识应用、趣味实践（3分钟） 1.趣味小游戏：空气压缩枪 教师演示，着重强调安全：注射器管口绝对不能对着人。 原理：推动活塞，注射器内空气被压缩，压缩后的空气向外释放，推动橙子皮射出。 2.联系生活：说一说生活中哪些物品利用了压缩空气？ 举例：汽车轮胎、游泳圈、充气沙发、篮球等。 设计意图：趣味游戏巩固压缩空气有能量的特点，强化安全实验意识，做好单元课时衔接。 五、课堂小结、课堂评价（3分钟） 1.师生共同梳理本节课核心： ①空气：容易被压缩，压缩空气具有弹性，微粒间隙大。 ②水：几乎不能被压缩，微粒间隙小。 ③压缩本质：微粒间隙变小，微粒本身大小不变。 ④对比实验要控制变量；多次实验可以减小实验误差。 2.小组评价：结合记录单完成小组互评，从分工合作、如实记录、实验安全、器材整理几个维度评价。 3.布置预习：下节课探究《空气有质量吗》。 六、板书设计： 1.3 空气占据的空间会改变吗 一、挤压塑料瓶（定性感知） 空气瓶：易压瘪，松手复原 → 空气可压缩，有弹性； 水瓶：几乎压不动 → 水几乎不可压缩 二、注射器实验（定量测量） 物体 初始刻度 压缩后刻度 空间变化 空气 30mL 约 15mL 明显变小 水 30mL 约 29mL 几乎不变 三、微观本质（微粒模型） 空气：微粒间隙大 →空间变小（微粒数量不变）； 水：微粒间隙很小，很难改变。 结论：空气占据的空间可以改变，压缩空气有弹性； 水占据的空间几乎不会改变。 学科网（北京）股份有限公司 $