1.3《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

秋季学期教科版小学四年级科学上册 第一单元《空气占据的空间会改变吗》精品教学设计 卷首语：我们已经通过实验证实：空气真实存在，并且能够占据空间。生活中我们发现一个有趣的现象：按压空塑料瓶，瓶子会变瘪；松开手，瓶子又会鼓起来。如果按压装满水的瓶子，瓶子几乎不会变形。这说明空气和水占据空间的本领完全不同。本节课，我们通过塑料瓶挤压实验、注射器对比实验、微粒模型画图三组探究活动，重点研究：空气占据的空间能不能变大、变小？ 让学生直观发现空气可以被压缩、可以被扩张，而水和固体占据的空间几乎不会改变。帮助学生掌握气体独有的可压缩特性，解释生活中打气筒、水枪、气垫等常见现象，构建完整的空气物质属性认知，培养严谨的对比实验与模型建构科学思维。 一、教学设计意图 本课是2026秋季教科版四年级上册第一单元《空气》第3课，是承接《空气能占据空间吗》的进阶核心课，是区分气体、液体不同物理性质的关键一课，教学设计意图如下： 1. 修正认知、进阶建构 上节课学生掌握“空气占据空间”，但普遍认为空气占据的空间固定不变。本课通过对照实验打破固化思维，让学生明白：空气占据的空间可以改变（可压缩、可扩张），水占据的空间基本不变，完成从“空气占空间”到“空气占空间可变化”的知识进阶。 2. 强化对比实验探究素养 本课核心训练控制变量、定量对比能力。通过空气与水的同步对照，让学生直观感知两种物质的差异，学会用刻度数据、形变现象支撑科学结论，落实实证探究能力。 3. 引入科学模型思维 本课首次引入空气微粒模型，用疏密变化解释压缩、扩张原理，帮助学生从现象观察走向本质理解，初步建立微观科学思维，适配新课标探究要求。 4. 完善单元知识链条 单元逻辑：感受空气→空气占据空间→空气空间可压缩变化→空气有质量→风的成因。本课是空气力学特性的核心基石，为后续打气原理、风的形成、大气压力学习做好铺垫。 5. 三层梯度分层教学 基础层掌握实验现象与基本结论；提升层能对比空气、水的差异；拓展层能用微粒模型解释原理、解释生活压缩空气应用，适配全体学生差异化发展。 二、教材分析 本课紧扣2026秋季最新改版教材，分为聚焦、探索、研讨、拓展四大板块。 聚焦板块：承接上节课实验疑问，提出核心问题：空气占据的空间是固定不变的吗？为什么按压空瓶会变形？引发学生猜想。 探索板块设置三个递进探究活动： 1. 挤压密封塑料瓶，观察空气空间变化； 2. 注射器对照实验：分别抽取空气、水，推拉活塞，观察刻度变化（本课核心实验）； 3. 微粒模型画图：用圆点疏密表示空气压缩、扩张变化，从本质解释现象。 研讨板块：集中研讨三大核心问题：空气占据的空间为什么能改变？水为什么很难改变？压缩后的空气有什么特点？ 拓展板块：联系生活，认识压缩空气的用途（打气筒、气垫床、空气枪、球类充气），实现学以致用。 教材编排由浅入深、由定性观察到定量数据、由现象到本质模型，是四年级科学模型建构+对比探究的经典课程。 三、学情分析 四年级学生已有基础：知道空气存在、空气占据空间。 学生存在三大认知短板： 1. 默认所有物质占据的空间都是固定的，不知道气体具有可压缩性； 2. 无法区分空气和水的物性差异，认为水和空气一样可以挤压； 3. 只会看表面现象，不会用微观微粒变化解释实验原理。 学生动手兴趣强，注射器推拉实验操作简单、现象直观，非常适合培养定量观察、对比分析、模型解释的高阶科学思维。 四、教学目标 1. 科学观念 知道空气占据的空间可以被压缩、被扩张，体积可以改变；水、固体占据的空间很难被压缩，体积基本不变；被压缩的空气具有弹性、会产生弹力。 2. 科学思维 能通过空气与水的对照实验，对比、归纳两者的不同特性；能利用空气微粒疏密模型解释压缩与扩张原理，建立微观解释宏观现象的科学思维。 3. 探究实践 能规范完成塑料瓶挤压实验、注射器推拉对照实验；能准确读取刻度、记录数据；能绘制空气微粒模型图，规范完成探究流程。 4. 态度责任 养成细致观察、尊重数据、严谨求证的实验态度；了解压缩空气在生活中的广泛用途，体会科学服务生活的价值。 五、教学重难点 重点：通过对照实验证明空气占据的空间可以改变，水占据的空间基本不变。 难点：利用微粒模型解释空气可压缩的本质原因，理解压缩空气具有弹性。 六、教学准备 教师准备：密封塑料空瓶、装满水的塑料瓶、注射器、清水、微粒模型示意图、课件 学生分组器材：塑料瓶、100mL注射器、清水、水槽、实验记录单 七、课时安排 1课时（40分钟） 配套课件张数（共28张） 1.封面 2.卷首语 3.旧知回顾 4.生活情境导入 5.本课学习目标 6.聚焦探究问题 7.实验一材料介绍 8.塑料瓶挤压实验步骤 9.现象对比 10.空气瓶VS水瓶差异 11.实验二注射器实验器材 12.对照实验变量说明 13.推拉操作规范 14.空气组实验现象 15.水组实验现象 16.刻度数据记录 17.两组数据对比汇总 18.核心现象分析 19.微粒模型讲解 20.压缩扩张画图示范 21.原理总结 22.研讨交流问题 23.压缩空气生活应用 24.易错知识点辨析 25.分层作业布置 26.课堂思维导图 27.板书展示 28.课堂小结评价 八、教学过程 （一）情境导入，聚焦问题（4分钟） 教师出示两个塑料瓶：一个空瓶、一个装满水的密封瓶。 邀请两名学生上台用力挤压： 空瓶轻松压扁、松手复原；水瓶几乎纹丝不动。 师提问：同样是密封瓶子，为什么装空气能压扁，装水压不动？空气占据的空间会不会改变？ 引出本课课题：空气占据的空间会改变吗。 （二）探究活动一：塑料瓶挤压对比实验（8分钟） 1. 实验要求： ① 挤压密封空气瓶，观察瓶身变化； ② 松手观察是否复原； ③ 挤压密封水瓶，对比变化。 2. 学生实验发现： 空气瓶：按压变瘪（空间变小）、松手鼓起（空间变大）； 水瓶：几乎不变，很难压缩。 3. 初步结论：空气占据的空间可以变大、变小；水占据空间很难改变。 （三）探究活动二：注射器定量对照实验（18分钟） 本课核心定量实验，控制变量：同样注射器、同样初始刻度、同样推拉力度。 1. 抽空气实验 抽取50mL空气，堵住管口： ① 向内推活塞：刻度变小，空气被压缩； ② 向外拉活塞：刻度变大，空气被扩张； ③ 松手：活塞自动回弹复原。 2. 抽水实验 抽取50mL清水，堵住管口： 推拉活塞，刻度几乎没有变化，很难压缩、很难扩张。 3. 小组记录数据、对比现象 全班统一现象规律： 空气：可压缩、可扩张、有弹性 水：不可压缩、体积稳定 （四）探究活动三：微粒模型建构（6分钟） 教师讲解微观原理： 空气由无数微小空气微粒组成，微粒之间空隙很大。 压缩时：微粒相互靠近，空隙变小→整体体积变小； 扩张时：微粒相互远离，空隙变大→整体体积变大。 水的微粒排列紧密、空隙极小，所以很难压缩。 学生在记录单上画出压缩前、压缩后空气微粒疏密示意图，完成模型建构。 （五）研讨总结+生活拓展（4分钟） 1. 核心科学结论： 空气占据的空间可以改变，容易被压缩和扩张；水和固体占据的空间基本不变。压缩空气具有弹性。 2. 生活应用： 篮球充气、打气筒打气、气垫船、空气弹簧、针筒推气、空气玩具枪，都是利用空气可压缩的特点。 九、板书设计 空气占据的空间会改变吗 1. 现象对比 空气瓶：可压扁、可复原（空间可大可小） 水瓶：几乎不变（空间固定） 2. 注射器实验结论 空气：易压缩、易扩张、有弹性 水：难压缩、难扩张 3. 原理（微粒模型） 空气微粒空隙大 → 可改变体积 水微粒空隙小 → 体积基本不变 4. 生活应用：打气筒、球类、气垫 十、分层梯度作业（含答案与解析） 基础巩固（全员必做） 一、填空题 1. 空气占据的空间可以被________和________，体积可以改变。 2. 水占据的空间________被压缩，体积基本保持不变。 3. 压缩后的空气具有________，松手可以恢复原状。 二、判断题 1. 空气和水一样，占据的空间都不能改变。（） 2. 挤压空塑料瓶能变瘪，说明空气可以被压缩。（） 3. 空气微粒之间空隙很大，所以容易压缩。（） 能力提升（中等拔高） 三、选择题 1. 下列物质容易被压缩的是（） A.石头 B.水 C.空气 2. 堵住注射器管口，向外拉空气活塞，空气发生的变化是（） A.被压缩，体积变小 B.被扩张，体积变大 C.无变化 四、简答题 为什么装空气的瓶子能压扁，装满水的瓶子压不扁？ 拓展拔高（探究实践） 五、思考题 篮球没气时软软的，打气后变硬、有弹性，请用本节课空气压缩原理解释原因。 十一、参考答案与详细解析 基础巩固 一、填空题 1. 压缩；扩张 解析：本课核心知识点，空气体积可双向改变。 2. 很难 解析：液体物性稳定，几乎不可压缩。 3. 弹性 解析：压缩空气回弹，具有弹力、弹性。 二、判断题 1. × 解析：空气可压缩，体积可变；水体积基本不变。 2. √ 解析：瓶内空气被压缩，空间变小，瓶子变瘪。 3. √ 解析：空气微粒间距大，是可压缩的本质原因。 能力提升 三、选择题 1.C 解析：气体可压缩，固体、液体很难压缩。 2.B 解析：向外拉活塞，空气空隙变大，体积扩张变大。 四、简答题参考答案 空气微粒空隙大，容易被压缩，所以瓶子可以压扁；水的微粒排列紧密、空隙极小，很难被压缩，因此装满水的瓶子不容易变形。 拓展拔高参考答案 篮球没气时，内部空气少、空隙大、结构松散；打入空气后，内部空气变多、被适度压缩，空气产生弹性，支撑球皮，所以篮球变硬、弹跳有弹性，利用了空气可压缩、压缩空气有弹性的特点。 十二、教学反思 本课以两组经典对照实验+微粒模型建构为主线，层层递进突破重难点，学生直观看到空气与水的物性差异，彻底理解空气可压缩的独有特性。定量注射器实验让学生从“感觉可变”升级为“数据证明可变”，有效培养实证精神与定量观察能力。微粒模型的加入，让抽象的气体性质变得可视化，学生能从本质理解原理，有效突破本课教学难点。 课堂存在不足：部分学生推拉注射器时没有堵紧管口，漏气导致实验现象不明显；少数学生画图时无法准确表现微粒疏密差异。后续教学可提前演示标准操作，强调密封要点；课堂多示范微粒模型画法，强化微观建模思维。同时多结合生活实例，让学生真正做到学以致用，为后续空气单元高阶知识学习夯实基础。 学科网（北京）股份有限公司 $