2025秋湘科版（2024）小学科学三年级上册《空气有质量吗》教学设计

2025秋湘科版（2024）小学科学三年级上册《空气有质量吗》教学设计学情分析认知基础：三年级学生已在低年级科学学习中认识到“空气真实存在”（如通过“瓶口吞鸡蛋”“气球吹大”等现象感知），但对“质量”的概念尚未形成明确认知，仅能通过“轻重”的生活经验判断物体属性，无法将“轻重”与“物质所含物质的多少”建立关联。技能基础：学生此前接触过简易测量工具（如直尺、弹簧秤），对天平的“平衡”原理有初步印象（如课本前序内容中“用天平比较文具轻重”），但独立操作天平、控制实验变量的能力较弱，需教师引导规范操作。思维特点：处于具体形象思维向抽象逻辑思维过渡阶段，对“看不见、摸不着的空气有质量”这一抽象结论，需通过直观实验、可观察的现象（如天平倾斜）辅助理解，易受“空气很轻，所以没有质量”的生活误区影响。学习兴趣：对“动手实验”“生活现象探究”兴趣浓厚，乐于参与小组合作，但注意力集中时间有限，需通过多样化互动环节（如猜想、操作、讨论）维持学习积极性。教学设计理念1.依据课标，聚焦核心素养：以《义务教育小学科学课程标准（2022年版）》为指导，围绕“物质科学领域”中“物质具有一定的属性，空气是一种物质”的大概念，将“科学观念、科学思维、探究实践、态度责任”四大核心素养融入教学全过程。2.教材为本，贴合编排逻辑：遵循湘科版（2024）教材“问题导向—实验探究—结论建构—拓展应用”的编排思路，充分利用教材中“气球天平实验”“针筒充气实验”等核心活动，引导学生从“猜想”到“验证”，逐步突破认知难点。3.学生主体，践行探究式学习：坚持“做中学、思中学、创中学”，通过“提出问题—作出假设—设计实验—进行实验—分析数据—得出结论”的科学探究流程，让学生在主动参与中建构知识，而非被动接受结论。4.生活联结，强化知识应用：结合学生熟悉的生活场景（如吹气球、拎装满空气的保鲜袋），让抽象的“空气质量”与生活经验关联，帮助学生理解“科学源于生活，用于生活”。核心素养教学目标核心素养维度具体教学目标科学观念1.知道空气具有质量，质量是物质（包括气体）的基本属性；2.能结合实验现象，说明“空气有质量”的证据；3.初步了解测量空气质量可通过对比实验（如天平平衡变化）实现。科学思维1.能通过“猜想—实验—分析”的过程，逻辑推理出“空气有质量”的结论；2.能对比不同实验（气球实验、针筒实验）的结果，发现共同规律（空气增加则质量增加）；3.能分析实验中可能影响结果的因素（如气球浮力、装置密封性），培养严谨思维。探究实践1.能参与设计“验证空气有质量”的对比实验，明确实验中“控制变量”的重要性（如相同气球、相同容器）；2.能规范操作天平、气球、针筒等实验器材，准确观察并记录实验现象（如天平倾斜方向、指针变化）；3.能在小组合作中分工协作（如操作员、记录员、汇报员），完成实验任务。态度责任1.激发对“看不见的物质（空气）”的探究兴趣，感受科学实验的乐趣；2.培养严谨的实验态度，如实记录实验现象，不随意修改数据；3.初步形成“所有物质都有质量”的科学认知，破除“轻的物质没有质量”的误区。教学重难点教学重点：（1）通过“气球天平实验”“针筒充气实验”，让学生直观观察到“空气增加会导致物体质量增加”，从而证明空气有质量；（2）理解“质量是物质的基本属性”，知道气体（空气）和固体、液体一样，都具有质量。教学难点：（1）理解“天平倾斜”与“空气质量”的关联——天平向充气气球一侧倾斜，是因为空气有质量，增加了气球的总质量；（2）分析实验中的干扰因素（如气球充气后体积变大受到的浮力、装置漏气），并思考如何减少误差（如用针筒往密闭容器打气，减少体积变化对实验的影响）；（3）破除“空气很轻，所以没有质量”的生活误区，建立“即使质量很小，物质也具有质量”的认知。教学过程情境导入：生活疑问，引发猜想生活情境提问：师：同学们，我们每天都在呼吸空气，也经常玩吹气球的游戏。大家想一想：当我们把气球吹大后，用手拿起吹大的气球，和没吹气的瘪气球比，感觉一样吗？（停顿，让学生动手感受课前准备的瘪气球和吹大气球）生1：吹大的气球拿在手里，好像沉一点！生2：我觉得差不多，气球很轻，感觉不出来！生3：吹大的气球鼓鼓的，会不会里面的空气让它变重了？关联教材，提出核心问题：师：大家的感受不一样，有的同学觉得吹大的气球重，有的觉得没变化。其实，湘科版科学教材三年级上册第一单元里，就给我们提出了一个有趣的问题——“我们看不见、摸不着的空气，到底有没有质量呢？”（展示教材第8页开篇插图与问题）今天这节课，我们就通过实验，一起寻找“空气有没有质量”的答案！设计意图：从学生熟悉的“吹气球”生活场景切入，结合教材开篇问题，引发认知冲突（“感觉重”vs“感觉不重”），自然激发学生的探究欲望，为后续实验探究铺垫兴趣基础。新知探究1：认识“质量”与测量工具——天平1.复习旧知，引入“质量”概念：师：我们之前用天平测量过橡皮、铅笔的轻重，谁还记得：天平平衡的时候，说明两边的物体怎么样？生：两边一样重！师：对！“一样重”其实就是指两边物体的“质量”相等。（板书：质量——物体所含物质的多少）比如，一块橡皮比一支铅笔重，说明橡皮所含的物质比铅笔多，质量更大。2.讲解天平使用方法（结合教材图示）：师：请大家看教材第8页的天平图示（展示教材插图），天平有两个托盘，中间有指针。我们把要测量的物体放在左边托盘，右边放砝码（或调节游码），当指针指向正中间时，右边砝码的总质量就是左边物体的质量。今天我们就用天平，来看看空气到底有没有质量。3.师生互动：判断“哪些物体有质量”：师：老师这里有苹果、水（装在烧杯里）、空烧杯，大家觉得这些物体有质量吗？怎么用天平验证？生1：苹果有质量，放在天平左边，右边放砝码，能测出它的质量！生2：水有质量，装水的烧杯比空烧杯重，用天平一称就知道！师：那空烧杯里的空气呢？它有没有质量？我们能直接用天平称出空气的质量吗？生：不能直接称，因为空气会跑掉！师：对，空气会流动，不能像苹果一样“固定”在托盘里，所以我们需要设计一个“间接”的实验，通过观察“空气增加后，物体总质量的变化”来判断空气有没有质量。4.设计意图：通过复习天平使用方法，衔接“质量”的科学概念，为后续实验奠定理论基础；同时引导学生发现“直接称空气”的困难，自然过渡到“间接实验”的设计，培养科学思维的逻辑性。新知探究2：实验1——气球天平实验提出假设，设计实验：师：我们先做第一个实验——气球天平实验。大家看，老师准备了两个完全相同的气球（展示气球）、一根细木棍、一根绳子（作为支架）。如果我们把两个气球吹到一样大（或一个充气、一个不充气），分别挂在木棍两端，再把木棍中间用绳子吊起来，像一个“简易天平”，会发生什么现象？请大家小组讨论，提出自己的假设。（学生小组讨论2分钟，汇报假设）生1：如果空气有质量，充气的气球会更重，木棍会向充气气球一侧倾斜！生2：如果空气没有质量，两边一样重，木棍会保持平衡！生3：如果两个气球都充气，而且吹得一样大，木棍会平衡，因为两边空气质量一样！师生共同操作实验（结合教材实验步骤）：（1）师：现在我们按照教材第9页的实验步骤来操作（展示教材实验步骤图）：第一步，把两个瘪气球分别系在细木棍两端，确保木棍平衡（调整绳子位置，让木棍水平）；第二步，把其中一个气球吹大，系紧口（避免漏气），再挂回原来的位置；第三步，观察木棍是否还平衡。（2）学生上台协助操作：一名学生吹气球，一名学生挂气球，其他学生观察。（3）观察现象，记录结果：师：大家看到了什么？木棍发生了什么变化？生（齐声）：木棍向吹大的气球一侧倾斜了！师：请大家把实验现象记录在教材第9页的“实验记录”表格里（指导学生填写：充气气球一侧下沉，瘪气球一侧上翘）。分析现象，得出初步结论：师：木棍为什么会向充气气球一侧倾斜？这说明什么？生1：因为充气的气球变重了！师：气球本身的材料没变，为什么会变重？增加的“重量”来自哪里？生2：来自里面的空气！空气有质量，所以充气后气球总质量变大了！师：非常好！这个实验告诉我们：空气是有质量的，充气气球比瘪气球多了空气的质量，所以会更重，导致木棍倾斜。讨论实验变量，强化严谨性：师：为什么我们要用“两个完全相同的气球”？如果用一个大气球、一个小气球，实验结果还准确吗？生1：如果气球不一样大，可能本身重量就不同，就不知道是气球重还是空气重了！师：对！这就是实验中的“控制变量”——我们要保证“除了‘有没有空气’之外，其他条件都一样”（如气球材质、大小、初始重量），这样实验结果才可靠。教材里的实验也特别强调了“用相同的气球”，就是为了控制变量。设计意图：通过“假设—操作—观察—分析”的完整探究流程，让学生直观感受“空气增加导致质量增加”的现象，初步证明空气有质量；同时引导学生关注“控制变量”，培养严谨的实验态度，落实教材实验的核心目标。新知探究3：实验2——针筒充气实验提出疑问，改进实验：师：刚才的气球实验中，有同学提出“吹大的气球体积变大，会不会受到空气的浮力，影响实验结果？”（呼应学生可能的疑问）比如，气球像“小气球”一样，会被空气“托起来”，导致倾斜不明显。那我们能不能设计一个“体积不变”的实验，再验证一次空气有质量？生：用一个密封的瓶子，往里面打气，看看质量有没有增加！师：这个想法很好！大家看教材第10页的“拓展实验”——针筒充气实验（展示教材实验图），我们就用这个实验来进一步验证。介绍实验器材与步骤：师：实验器材有：一个带橡胶塞的玻璃瓶（密封）、一个针筒（里面有空气）、一架天平、砝码。实验步骤：第一步，把带橡胶塞的玻璃瓶放在天平左盘，右盘放砝码，调节天平平衡（记录此时砝码总质量）；第二步，用针筒通过橡胶塞的小孔，把针筒里的空气推入玻璃瓶（确保空气全部进入，没有漏气）；第三步，观察天平是否还平衡，如果不平衡，需要往右盘加多少砝码才能重新平衡。小组合作实验（师生互动）：（1）分组：每4人一组，分工为“操作员”（推针筒、放砝码）、“记录员”（记录质量变化）、“观察员”（观察天平指针）、“汇报员”（后续汇报结果）。（2）操作提示：师：推针筒时要慢，避免空气漏出；观察指针时，要等指针稳定后再记录。如果玻璃瓶漏气，实验会失败，所以大家要检查橡胶塞是否塞紧。（3）学生实验，教师巡视指导（重点帮助操作不熟练的小组）。汇报结果，分析结论：（1）小组汇报：师：请各小组汇报实验结果：推入空气后，天平平衡了吗？需要加多少砝码才能重新平衡？生1：我们组推入空气后，天平左盘下沉了，加了2克砝码才平衡！生2：我们组加了1.5克砝码，天平重新平衡了！（2）师：为什么加了砝码才能平衡？这说明什么？生：因为我们把针筒里的空气推入了玻璃瓶，玻璃瓶里的空气变多了，总质量增加了，所以需要加砝码才能平衡！师：对！这个实验进一步证明：空气有质量，而且我们能通过天平测量出“增加的空气”的质量（就是加的砝码的质量）。教材第10页的“想一想”问：“针筒里的空气有质量吗？”现在大家能回答了吗？生（齐声）：有质量！加的砝码质量就是针筒里空气的质量！对比两个实验，总结规律：师：我们做了两个实验——气球天平实验和针筒充气实验，虽然实验器材不一样，但都得出了同一个结论，是什么？生（齐声）：空气有质量！师：非常好！这两个实验相互验证，让我们的结论更可靠。同时我们也知道：不管是气球里的空气，还是针筒里的空气，只要是空气，就具有质量；而且质量是可以测量的，只是空气的质量很小，需要用天平才能观察到变化。设计意图：通过“改进实验”，解决前一个实验的“浮力干扰”问题，让学生理解“科学实验需要不断优化”；小组合作实验培养学生的动手能力和协作精神，同时通过“测量具体质量”，让“空气有质量”的结论更具象，突破教学难点。拓展延伸：生活中的“空气质量”教材问题讨论：师：请大家看教材第11页的“应用与思考”：“我们周围的空气有质量吗？怎么测量一大团空气的质量？”大家小组讨论，想想办法。（学生小组讨论3分钟，汇报方案）生1：用一个大的保鲜袋，先称空袋子的质量，再把保鲜袋装满空气，系紧口，再称一次，两次质量的差就是空气的质量！生2：用一个大的玻璃罩，先称玻璃罩的质量，再把玻璃罩扣在桌子上（里面有空气），密封后称总质量，减去玻璃罩的质量就是空气的质量！师生共同验证（简易版）：师：我们用保鲜袋来试一下。大家看，老师这里有一个空保鲜袋，放在天平上称，质量是5克（展示天平）；现在老师把保鲜袋撑开，装满空气，系紧口（尽量装多一点空气），再放在天平上称，大家看指针——指针向保鲜袋一侧倾斜了！我们需要加多少砝码才能平衡？生：加1克砝码！师：对！这说明这一大团空气的质量大约是1克。虽然1克很轻，我们平时感觉不到，但它确实存在质量。破除误区，强化认知：师：之前有同学觉得“空气很轻，所以没有质量”，现在大家知道这个想法对吗？生：不对！空气有质量，只是质量很小，我们感觉不到，但用实验能测出来！师：非常对！不管是固体（如石头）、液体（如水），还是气体（如空气），只要是物质，就都具有质量，质量是物质的基本属性。设计意图：将实验结论延伸到生活中“周围的空气”，让学生理解“空气有质量”的普遍性；通过简易验证，进一步破除生活误区，强化“所有物质都有质量”的科学观念，同时呼应教材的“应用与思考”，落实知识的迁移应用。巩固提升：达标检测判断对错（教材第11页练习题）：师：请大家看教材第11页的判断题，我们一起来判断，并说明理由。（1）“空气没有质量，因为我们感觉不到它的重量。”（）生：错！空气有质量，只是质量