2. 空气能占据空间吗 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《空气能占据空间吗》精品教学设计 卷首语：空气无色、无味、透明，时时刻刻充盈在我们周围。上一节课我们通过多种小游戏感受到了空气真实存在、会流动的特点。但看不见的空气，是不是“空空如也”、不占任何位置呢？生活中我们常常觉得空杯子、空瓶子里什么都没有。其实，所有看似“空”的容器里，都装满了空气。本节课我们通过经典对照实验，用看得见的现象证明看不见的空气能够占据空间。在动手操作、对比观察、推理分析中建立实证思维，打破“空就是没有东西”的错误认知，掌握气体最核心的物理特征，为本单元后续学习空气可压缩、空气有质量、风的成因等内容筑牢核心基础。 一、教学设计意图 本课是2026秋季教科版四年级科学上册第一单元《空气》第2课，承接第一课《感受空气》，是单元核心概念建构的关键课，起到承上启下的核心作用。 1. 破除前概念误区：学生普遍存在“空瓶子、空杯子里面没有东西”的错误认知，认为看不见就是不存在、不占空间。本课通过倒扣纸巾不湿、瓶内吹气球、打孔进水对照实验，用直观现象制造认知冲突，让学生亲眼看见空气阻挡水进入，科学建立“空气占据空间”的核心概念。 2. 落实科学探究素养：重点训练对照实验思维，让学生学会控制变量、对比现象、推理原因，明白实验现象背后的科学原理，养成用证据说话的科学习惯。 3. 搭建单元知识体系：本课是本单元核心基石，空气占据空间→空气可压缩→空气有质量→空气流动成风，层层递进，本课掌握扎实，后续单元难点迎刃而解。 4. 分层梯度教学设计：基础层掌握实验现象与基本结论；提升层能解释实验原理、区分对照实验差异；拓展层能联系生活解释空气占据空间的自然与生活现象，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、拓展四大标准板块。 聚焦板块：抛出核心问题：空杯子里真的是空的吗？水能不能进入装满空气的杯子？引发学生猜想，暴露原有错误认知。 探索板块：教材设置两组经典必做实验：纸船不湿实验、瓶内吹气球对照实验。通过密封、打孔、排气三种状态对比，直观观察空气阻挡水流、阻挡进气的现象，证明空气占据空间。 研讨板块：集中研讨三个核心问题：纸巾为什么不湿？扎孔后为什么水能进入？排气后现象为什么改变？引导学生归纳得出科学结论。 拓展板块：联系生活，解释水盆倒扣冒泡、矿泉水憋气倒水等生活现象，实现学以致用。 本课教材逻辑严谨、现象直观、操作性强，是小学科学经典的看不见物质实证探究课。 三、学情分析 四年级学生已经感知空气存在、会流动，但思维停留在直观层面，存在顽固误区： 1. 认为“空容器=没有东西”，无法理解看不见的空气也能占位置； 2. 只会看现象，不会推原理，看不到空气的“阻挡作用”； 3. 做实验容易看热闹、忽略变量对比，操作不规范（杯子倾斜、漏气）导致实验失败。 学生动手兴趣浓厚，适合用对照实验+认知冲突的方式教学，通过“反常现象”（水里纸巾不湿）激发探究欲望，通过分层任务落实不同层次知识掌握。 四、教学目标 1. 科学观念 知道空气真实存在，空气能够占据一定空间，空气会充满各处；密闭容器中空气不排出，水就无法进入；排出空气，水才能进入容器。 2. 科学思维 能通过对照实验的不同现象，对比、推理空气的作用；能区分“密封、打孔、排气”三种状态的变量差异，建立严谨的对照实验思维。 3. 探究实践 能规范完成纸船不湿实验、瓶内吹气球实验；能细致观察、如实记录实验现象；能根据现象分析原因，得出科学结论。 4. 态度责任 养成细心操作、尊重证据、实事求是的科学态度；感受看不见、摸不着的物质同样具有真实的物理性质，激发持续探究空气奥秘的兴趣。 五、教学重难点 教学重点：通过对照实验证明空气能够占据空间，掌握核心科学结论。 教学难点：根据实验现象推理原理，理解空气是如何阻挡水、占据空间的。 六、教学准备 教师器材：透明水槽、清水、玻璃杯、纸巾、塑料瓶、气球、打孔针、课件、实验示意图。 学生分组器材：水杯、纸巾、水槽、塑料瓶、小气球、记录单。 七、课时安排 1课时（40分钟） 配套课件张数（共28张） 1.封面页 2.卷首语 3.上节课知识回顾 4.趣味设问导入 5.本课学习目标 6.聚焦问题：空杯真的是空的吗 7.实验一材料介绍 8.纸船不湿实验步骤 9.实验操作规范 10.实验注意事项 11.现象预测 12.学生实验过程指导 13.实验现象汇总 14.原理分析图解 15.认知冲突总结 16.实验二：瓶内吹气球 17.密封瓶实验现象 18.扎孔后实验对比 19.对照实验变量分析 20.核心结论归纳 21.生活现象解释 22.易错知识点辨析 23.分层作业说明 24.基础习题讲解 25.提升思考题 26.课堂思维导图 27.板书展示 28.课堂评价与小结 八、教学过程 （一）复习导入，引发猜想（4分钟） 师：上节课我们感受了空气，谁能说说空气有哪些特点？ 学生回顾：无色、无味、透明、会流动、真实存在。 师：既然空气真实存在，那桌上的空杯子里面有没有东西？ 学生大多回答：没有、是空的。 师抛出悬念：老师把纸巾塞在杯底，竖直压入水底，纸巾居然不会湿！你们相信吗？今天我们用实验解开秘密——《空气能占据空间吗》。板书课题。 （二）探究实验一：纸船不湿实验（16分钟） 1. 明确实验步骤 ① 将纸巾紧紧塞在玻璃杯底部，不掉落； ② 水槽装大半槽清水； ③ 竖直倒扣玻璃杯，完全压入水中； ④ 缓慢竖直拿出杯子，观察纸巾干湿情况。 2. 强调操作关键 杯子必须竖直，不能倾斜，防止空气跑出、实验失败。 3. 学生分组实验、观察记录 学生惊奇发现：纸巾完全干燥，没有进水。 4. 研讨推理 师：水明明在杯子外面，为什么进不去？ 师生推理总结：杯子里装满了空气，空气占据了杯子的空间，挡住了水，所以水无法进入，纸巾不会湿。 5. 对照变式实验 将杯子倾斜压入水中，观察：有气泡冒出，纸巾变湿。 分析：杯子倾斜，空气被水挤出跑掉，空间空出来，水就进入杯子。 （三）探究实验二：瓶内吹气球对照实验（15分钟） 1. 密封瓶吹气球 将气球套在塑料瓶口，密封严实，让学生用力吹。 学生发现：怎么吹都吹不大。 原因：瓶内充满空气，空气占据瓶子空间，没有多余空间让气球膨胀。 2. 瓶身扎孔再次吹气 在瓶身底部扎小孔，再次吹气。 现象：气球轻松吹大。 原因：瓶内空气从小孔流出，让出空间，气球可以膨胀。 3. 完整对照结论 密封→空气跑不出→占据空间→吹不大 打孔→空气能流出→让出空间→吹得大 （四）集中研讨，建构核心概念（3分钟） 全班汇总两个实验现象，统一科学结论： 空气能够占据空间，空气充满容器每一处；空气不排出，水和其他物体就无法进入。 （五）生活拓展+课堂小结（2分钟） 举例生活现象：倒扣水杯入水冒泡、倒水时咕噜进气、脸盆盖水下压有阻力，都是空气占据空间的表现。 师生梳理：看不见的空气不是不存在，它和石头、水一样，会实实在在占据空间。 九、板书设计 空气能占据空间吗 1. 核心结论：空气能占据空间，充满各处 2. 实验一：竖直压杯→纸巾不湿（空气挡水） 倾斜压杯→冒泡、纸巾湿（空气流出） 3. 实验二：密封瓶→气球吹不大 扎孔瓶→气球吹得大 4. 原理：空气不排出，空间被占据；空气排出，物体可进入 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. 空气是真实存在的，空气可以________空间。 2. 竖直倒扣装有纸巾的杯子压入水中，纸巾不会湿，是因为杯内________占据了空间，阻挡水进入。 3. 密封瓶内的气球吹不大，是因为瓶内________跑不出去。 二、判断题 1. 空杯子里面什么都没有，没有任何物质。（ ） 2. 空气看不见，但可以占据空间。（ ） 3. 杯子倾斜入水冒泡，说明空气跑出来了。（ ） 能力提升（中等拔高） 三、选择题 1. 想要把瓶内气球顺利吹大，需要（ ） A.用力更大 B.在瓶身扎孔排气 C.捂住瓶口密封 2. 纸巾不湿实验成功的关键操作是（ ） A.杯子倾斜入水 B.杯子竖直入水 C.随便放入水中 四、简答题 说一说：为什么密封塑料瓶里的气球很难吹大？ 拓展拔高（探究实践） 五、思考题 生活中我们倒水时，水断断续续、会发出“咕噜”声，请用本节课知识解释原因。 十一、参考答案与详细解析 基础巩固 一、填空题 1. 占据 解析：本课核心知识点，空气能占据空间。 2. 空气 解析：杯内空气阻挡水流进入，保护纸巾干燥。 3. 空气 解析：密封环境空气无法排出，占据瓶子全部空间。 二、判断题 1. × 解析：空杯子装满空气，不是没有物质。 2. √ 解析：空气透明看不见，但具备占据空间的性质。 3. √ 解析：倾斜入水，空气被挤压排出，形成气泡。 能力提升 三、选择题 1.B 解析：扎孔排气，空气让出空间，气球才能膨胀。 2.B 解析：竖直入水保证空气不流失，实验成功。 四、简答题参考答案 密封瓶子内部装满空气，空气占据了瓶子所有空间，且无法排出，气球没有膨胀的空间，所以很难吹大。 拓展拔高参考答案 倒水时瓶内空气被水挤压，需要不断跑进瓶内填补空间，空气和水交替进出，所以水断断续续，并发出咕噜气泡声，证明空气占据空间且可以流动交换。 十二、教学反思 本课以两组经典对照实验为核心，精准击破学生顽固前概念，现象直观、说服力强，学生探究兴趣极高。绝大多数学生能够通过亲眼观察，理解空气占据空间的科学原理，顺利掌握本课核心概念。 课堂亮点突出：利用“纸巾不湿”的反常现象制造强烈认知冲突，让学生自发产生探究欲望；通过密封、打孔、倾斜的多重对照，让对照实验逻辑清晰、原理易懂，有效培养实证推理思维。 课堂存在不足：少数小组操作杯子不够竖直，导致空气提前溢出，实验失败；部分学生能看懂现象，但语言概括原理不够严谨。后续教学中，课前加强示范操作，统一标准动作；课后多结合生活实例训练学生科学表达，持续强化“现象—证据—结论”的科学探究模式，为空气可压缩、空气有质量等难点课程夯实基础。 学科网（北京）股份有限公司 $