探索看不见的空气：二年级科学探究教学设计

探索看不见的空气：二年级科学探究教学设计一、教学内容分析  本课隶属于小学科学课程标准“物质科学”领域，核心是引导学生认识我们周围的一种常见而重要的物质——空气。课程标准在低年段强调“观察、描述常见物体的基本特征”，并“从具体现象中提出问题，尝试用观察、实验等方法获取信息”。本课内容既是学生对“物质世界”认知的起点性深化，也是系统学习“物质三态”属性的重要序章。从知识图谱看，它上承一年级对物体外部特征的观察，下启未来对空气流动（风）、空气组成等更抽象概念的理解，处于从具体感知到初步抽象的关键节点。课标蕴含的核心探究路径是“基于证据的推理”，即引导学生通过设计简单的实证活动，感知空气的存在与特性，从而克服“空气是空的”等前概念，初步建立“虽然看不见，但物质确实存在”的科学观念。其素养价值在于，通过亲历“提出问题寻找证据得出结论”的完整微型探究过程，培育学生的实证意识与理性思维，并在合作探究中渗透敢于质疑、尊重证据的科学态度。  针对二年级学生的学情，他们对于“风”、“呼吸”等空气相关现象有丰富的感性经验，但普遍缺乏将空气视为一种具有特定属性的“物质”的自觉意识，且易受视觉影响，认为“看不见即不存在”。其思维正处于前运算阶段向具体运算阶段过渡，依赖直观动作和具象感知。因此，本课的认知障碍点在于如何将无形的感知转化为有形的证据，并基于证据进行初步归纳。教学对策是：将抽象的“空气”概念转化为一系列可操作、可观察、可对比的体验活动，搭建从“猜一猜”到“做一做”再到“说一说”的认知脚手架。在教学过程中，将通过观察学生的实验操作规范性、小组讨论中的发言质量以及“学习任务单”上的图文记录，动态评估其概念建构水平。对于观察和描述能力较强的学生，将引导其关注实验现象的细节并尝试解释；对于动手或表达暂时有困难的学生，则通过提供结构性更强的操作指引、鼓励其用肢体语言或图画辅助表达等方式，提供差异化支持。二、教学目标  知识目标：学生能通过一系列探究活动，认识到空气存在于我们周围，它没有固定的形状和颜色，但占据空间，并能运用“空气占据空间”这一核心概念解释一些简单的生活现象，例如为什么空的杯子倒扣入水时纸巾不会湿。  能力目标：学生能够运用多种感官（如皮肤感觉）和简单工具（如塑料袋、杯子）寻找并收集空气存在的证据；能在教师引导下，与他人合作完成对比实验（如“纸团不湿”实验），并尝试用图画或简单的语言描述观察到的现象和得出的初步结论。  情感态度与价值观目标：在寻找空气的活动中，保持对周围世界的好奇心和探究热情；在小组实验中，乐于分享自己的发现，并能认真倾听同伴的观点，初步体会合作与交流在科学探究中的价值。  科学思维目标：初步发展“基于证据进行解释”的思维习惯。通过“猜测验证”的过程，体验如何将无形的“猜想”转化为有形的“证据”，并学习在多个证据的基础上归纳出空气的某些共性特征，如无处不在、占据空间。  评价与元认知目标：在活动后，能在教师引导下回顾探究过程，对照“实验小能手”评价标准，反思自己“是否仔细观察了”、“是否找到了证据”，初步建立以证据支持观点的意识。三、教学重点与难点  教学重点：通过设计并实施多种感官参与的探究活动，证明空气存在于我们周围，并理解“空气占据空间”这一核心特性。确立依据在于，这是课标要求掌握的“物质基本特征”之一，是学生建立科学的物质观、破除“空气是空的”等迷思概念的基石，也是后续理解气压、风的形成等复杂现象的逻辑起点。  教学难点：对“空气占据空间”这一抽象概念的理解与表述。预设依据源于学生的认知特点：二年级学生的思维以具体形象为主，而“占据空间”涉及对不可见物质的抽象空间想象。常见困难表现为，学生能观察到“纸团不湿”的现象，但难以将现象归因于“杯子里有空气，空气占据了杯子里的空间，水进不去”。突破方向在于设计层层递进的体验活动，如先感受“抓”空气时塑料袋鼓起来，再观察倒扣的空杯插入水中时水面上升或有气泡，最后通过“纸团不湿”的挑战性实验，让“占据空间”的概念在多重证据支撑下逐渐变得可理解。四、教学准备清单1.教师准备1.1媒体与教具：交互式白板课件（包含空气相关生活现象图片、视频，探究活动指引与记录表）。1.2实验器材（分组）：透明保鲜袋（每人1个）、透明水槽（盛水）、透明塑料杯、干纸巾、实验记录单、彩色笔。2.学生准备2.1预习与物品：观察生活中哪些地方你觉得可能有空气；无特殊携带要求。3.环境布置3.1座位安排：46人小组合作式座位，便于讨论与实验操作。3.2板书记划：预留“我们的发现”区域，用于粘贴学生记录单或关键词。五、教学过程第一、导入环节1.情境创设与挑战：“同学们，我们来玩一个‘憋气小挑战’，请大家捏住鼻子、闭上嘴巴，坚持10秒钟，感受一下。好，时间到！刚才我们不能呼吸的时候，身体有什么感觉？”（学生反馈：难受、需要大口喘气……）“我们喘气吸进去的是什么？”（预设：空气。）“空气就在我们周围，可它长什么样子？你能看到它吗？能抓住它吗？”2.问题提出与聚焦：“看来，这位熟悉又陌生的朋友给大家带来了不少疑问。今天，我们就化身成‘空气小侦探’，去解开这些谜团。我们的核心任务是：空气在哪里？它有什么特点？”3.路径明晰与唤醒：“侦探破案需要寻找线索。我们虽然看不见空气，但可以用我们的身体、用一些工具去找找它的‘蛛丝马迹’。先请大家想一想，你曾经在哪里感觉到过空气的存在？”（引导学生联系风、呼吸、吹气球等经验。）“大家的经验很宝贵。接下来，我们就通过几个小任务，来收集更多、更可靠的证据。”第二、新授环节  本环节围绕核心问题，设计五个循序渐进的探究任务，引导学生逐步建构概念。任务一：感官大搜寻——初寻空气踪迹教师活动：首先，引导学生安静坐好，提出问题：“空气可能就在教室里飘着，不用任何工具，你能感觉到它吗？”启发学生用手在脸旁扇动，感受气流（风）。接着，示范并发出明确指令：“现在，请大家拿起桌上的保鲜袋，像老师这样，开口朝下，在空中用力一挥，然后快速捏紧袋口。猜一猜，袋子里现在有什么？”教师巡视，观察学生的操作，并提示：“摸摸你的袋子，它和刚才空瘪瘪的时候一样吗？有什么变化？”学生活动：学生尝试用手扇风感受空气。随后动手操作，用保鲜袋在空中“兜”空气并捏紧袋口。他们会观察并触摸鼓起的保鲜袋，感受其充气后的状态，并与同伴交流自己的发现，如“袋子鼓起来了”、“摸起来胀胀的”、“里面有东西”。即时评价标准：1.操作规范性：能否按指令完成“兜”和“捏紧”的动作，成功将空气留在袋中。2.观察与描述：能否关注到袋子从“瘪”到“鼓”的形态变化，并尝试用语言或动作描述自己的触觉感受。3.观点联结：能否将袋子的变化与“里面有空气”联系起来。形成知识、思维、方法清单：★空气无处不在：即使看不见，空气也充满在我们周围的空间里。我们可以通过制造气流（如扇风）感知它。▲收集空气的方法：利用保鲜袋等容器可以捕获并暂时保存空气，使其“现形”。（教学提示：这是学生获得的第一条直观证据，教师要大力肯定：“看，我们把看不见的空气‘抓’到袋子里了，它让袋子鼓了起来！”）任务二：工具巧利用——再证空气存在教师活动：承接上一个任务，提出进阶挑战：“袋子证明我们身边有空气。那桌子下面、抽屉里有没有呢？谁能用桌上的工具（杯子）设计一个小实验，看看这些角落有没有空气？”引导学生思考将空杯倒扣放入水中。教师演示将干燥的空杯垂直倒扣压入水槽底部，然后倾斜杯子，提问：“大家仔细观察，你看到了什么现象？”（气泡冒出。）“这些气泡可能是什么？”引导学生联系喝汽水、游泳换气的经验。学生活动：在教师引导下思考实验方法。观察教师演示或自己动手尝试，将空杯倒扣入水，观察水面变化及气泡的产生。他们会很兴奋地看到气泡从杯口冒出，并上升至水面，并推测“泡泡就是空气跑出来了”。即时评价标准：1.实验设计思维：能否在教师提示下，想到将杯子放入水中检验空气的方法。2.观察的细致度：能否准确描述“有气泡从杯口冒出并上升”这一关键现象。3.推理的合理性：能否基于气泡现象，合理推测空气从杯中跑出。形成知识、思维、方法清单：★空气占据空间：空杯子并不“空”，里面充满了空气。当杯子入水倾斜，水进入，空气被排出，就形成了我们看到的气泡。★证据意识：科学结论需要证据支持。气泡就是我们“看到”空气从杯子里跑出来的直接证据。（教学提示：此处是建立“证据链”的关键，可点评：“科学家就像你们一样，通过看到的气泡这个线索，推断出空气被水挤出来了，真了不起！”）任务三：挑战不可能——深化“占据空间”概念教师活动：这是本课核心探究点。教师出示一张纸巾和一个杯子：“现在有一个‘挑战不可能’任务：把这张纸巾紧紧塞到杯子底部，然后把杯子倒过来，垂直压入水底，纸巾会不会湿呢？先请大家小组内预测并说说理由。”收集不同预测后，明确实验步骤和安全要求。学生实验时，教师巡视指导，重点关注杯子是否垂直倒扣入水。实验后，引导学生取出纸巾验证，并追问核心问题：“纸巾为什么没有湿？杯子里的空间被什么占据了？”学生活动：小组讨论，进行预测并记录。接着严格按照步骤进行实验：塞纸、倒扣、垂直压入水底、再垂直取出。他们会紧张而期待地取出纸巾，发现纸巾是干的，感到惊奇。随后在教师引导下深入讨论现象原因，尝试解释是“杯子里有空气，水进不去”。即时评价标准：1.实验操作的严谨性：能否保持杯子垂直倒扣和取出，这是实验成功的关键。2.现象解释的深度：能否超越现象描述，将“纸不湿”归因于“空气占据了杯内的空间，阻挡了水进入”。3.小组协作：能否在实验中分工合作，有序进行操作、观察和记录。形成知识、思维、方法清单：★核心概念：空气占据空间：空气和其他物体一样，也要占据一定的空间。当杯子倒扣入水，杯内的空气出不来，外面的水就进不去，所以纸巾不会湿。★对比实验的思想：通过对比（有空气时纸不湿，若让空气排出水进入纸则湿），能更清楚地看到空气的作用。▲科学探究的步骤：包含“预测实验观察验证解释”几个基本环节。（教学提示：这是教学难点，教师要通过反复追问“空间被谁占了？”，并联系前两个任务的证据，帮助学生打通思路。）任务四：比较与归纳——总结空气特征教师活动：引导学生回顾前三个任务的发现，组织全班进行梳理。“我们这位‘空气朋友’，和桌子、水比起来，有什么特别的地方？”教师利用表格或维恩图在黑板上进行对比梳理。提问：“它有固定的形状吗？（像桌子那样方方的？）”“它有颜色吗？”“我们能用手紧紧抓住它吗？”学生活动：在教师引导下，将空气与熟悉的固体（桌子）、液体（水）进行比较。他们基于活动经验总结：空气看不见、摸不着（但能感觉到）、没有固定形状（在袋子里是袋子形状，在杯子里是杯子形状）、没有颜色、会流动。即时评价标准：1.归纳能力：能否从多个具体活动中，提炼出空气的普遍特征。2.语言表达的科学性：能否使用“没有固定形状”、“占据空间”等相对规范的术语进行描述，而非仅用“抓不住”等生活化语言。形成知识、思维、方法清单：★空气的基本性质：一种没有颜色、没有气味、没有固定形状、会流动、能占据空间的物质。★比较与分类的方法：通过比较不同物质的特征，可以帮助我们更好地认识一种新物质。任务五：解释与应用——链接生活现象教师活动：出示几张生活图片：摇晃的空矿泉水瓶（瓶身可捏瘪）、压扁的乒乓球放在热水里复原、台风天气树木被吹弯。“你能用今天学到的‘空气占据空间’、‘空气会流动’等知识，试着解释这些现象吗？”鼓励学生大胆应用新知。学生活动：观察图片，小组讨论，尝试用新学的概念进行解释。例如：“捏瓶子时，把里面的空气挤出来了一些。”“热水让瓶子里的空气变‘胖’（热胀），把瘪的地方顶起来了。”“风就是流动得很猛的空气。”即时评价标准：1.知识迁移能力：能否将课堂建构的核心概念，应用于解释新的、相似的生活情境。2.表达的清晰度与逻辑性：解释是否围绕“空气”的特性展开，过程是否清晰。形成知识、思维、方法清单：▲科学知识的应用：科学知识能帮助我们理解和解释生活中的许多现象。★空气流动形成风：风是空气从一个地方流动到另一个地方形成的。（教学提示：此任务旨在实现概念的学以致用，提升学习成就感，可点评：“瞧，掌握了空气的秘密，你们都能当小小解说员了！”）第三、当堂巩固训练  本环节设计分层、变式练习，促进知识内化与迁移。1.基础层（全体必做）：完成“学习任务单”上的图文匹配题。例如，将“鼓起的塑料袋”、“杯口冒出的气泡”、“杯底不湿的纸团”等图片，与“这里面有空气”、“空气跑出来了”、“空气占据了空间”等文字描述连线。反馈机制：同桌互查，教师随机请一组展示并说明理由。2.综合层（多数学生尝试）：呈现一个情境问题：“小明想把一个很长的钉子放进一个装满水的细口瓶里，他不想让水溢出来弄湿桌子，你能利用今天学的知识帮他想个办法吗？”（提示：可先放入一些物体占据部分空间，或利用空气）。反馈机制：小组讨论后分享方案，教师引导学生评价不同方案的可行性，聚焦“排开（或利用）空气/水以占据空间”的核心思想。3.挑战层（学有余力选做）：思考题：“假如你是空气，你会怎么向一个外星朋友介绍自己？请用几句话写或画下来。”反馈机制：抽取富有创意的作品在全班展示，重点表扬其是否准确概括了空气的核心特性。第四、课堂小结4.结构化总结：“今天的侦探之旅收获真不少！哪位侦探能带着我们，用‘我们发现空气……’的句式，来梳理一下今天的重大发现？”教师根据学生发言，在黑板上形成简单的思维导图或关键词集群（如：无处不在、占据空间、无固定形状、会流动）。5.方法提炼与元认知：“我们是怎么发现这些秘密的？是通过猜一猜、做一做、看一看、比一比的方法。最重要的是，我们为每一个结论都找到了——？”（引导学生说出“证据”）。“课后，大家可以对照‘实验小能手’评价表，给自己今天的表现画星星。”6.分层作业布置与延伸：1.7.必做：回家给爸爸妈妈演示“纸团不湿”的小魔术，并解释原理。2.8.选做：尝试用不同的容器（如瓶子、盒子）装空气，看看空气的形状会变吗？3.9.下节课联系：“空气这位朋友力量可大了，下节课我们将一起探究，流动的空气——风，能帮我们做哪些事情？”六、作业设计基础性作业（必做）：完成活动手册上本课的相关练习，重点巩固“空气占据空间”这一核心概念。向家人复述“纸团不湿”实验的过程和原因。拓展性作业（建议大多数学生完成）：“寻找家里的空气”小调查。观察家中哪些物品或现象利用了空气（如：气球、游泳圈、充气枕头、开门时有风），选择12项，用图画或简单文字记录下来，并与课堂所学知识建立联系。探究性/创造性作业（学有余力学生选做）：“空气大力士”微型挑战。尝试设计一个小实验，证明空气有力量。例如：将气球套在空瓶口并吹气，观察瓶子形状的变化；或者思考为什么很难把充满空气的游泳圈压到水下。可以用照片或短视频记录你的挑战过程。七、本节知识清单及拓展★1.空气无处不在：我们周围到处都有空气，天空、土地、水中都有空气的存在。★2.空气是物质：空气虽然看不见摸不着，但它和石头、水一样，是一种真实的物质。★3.感知空气的方法：可以通过皮肤感受气流（风），用容器（如塑料袋）捕捉并观察其形态变化。★4.空气占据空间（核心概念）：空气会占据它所在地方的空间。例如，倒扣的空杯里有空气，水就难以进入。▲5.“空”的含义：生活中说的“空杯子”、“空瓶子”，其实里面并不是什么都没有，而是充满了空气。★6.证明空气占据空间的经典实验：“纸团不湿”实验。关键操作是杯子要垂直倒扣入水，确保空气无法逃逸。★7.空气的形状：空气本身没有固定的形状，它会充满整个容器，呈现容器的形状。★8.空气的流动性：空气可以流动，从一个地方移动到另一个地方。空气的流动就形成了风。▲9.空气与生命：人类、动物和植物的呼吸都离不开空气。这是空气重要性的体现。▲10.空气占据空间的应用：游泳圈、充气球、液压系统（初级理解）等都利用了空气或液体占据空间的原理。★11.科学探究的基本过程：提出问题→猜想假设→实验验证→观察记录→得出结论→交流分享。★12.证据的重要性：在科学中，结论需要由观察到的现象或实验得到的数据等证据来支持。▲13.比较与归纳：通过比较空气与固体、液体的不同，可以帮助我们归纳和记忆空气的特性。▲14.空气可以被压缩（拓展）：在一定条件下，空气占据的空间可以被减小，比如用力按压注射器的活塞（此点二年级仅作现象感知，不要求掌握概念）。▲15.热空气与冷空气（拓展）：空气受热会膨胀（体积变大），受冷会收缩（体积变小），这是许多自然现象和生活应用的基础（如孔明灯、风的成因雏形）。八、教学反思  （假设教学实施后）本节课基本达成了预设的教学目标。学生通过“兜空气”、“杯底冒泡”和“纸团不湿”三个层层递进的探究活动，获得了关于空气存在与特性的丰富直接经验。从后测（巩固练习）和课堂发言来看，超过80%的学生能正确匹配现象与解释，并能用“空气占据了杯子的地方，所以水进不去”这类语言解释核心现象，表明“空气占据空间”这一重点得到了有效突破。小组实验环节，学生表现出极高的参与热情，合作基本有序，但在“垂直倒扣”这一关键操作上，约有三分之一的小组初次尝试失败，需教师或同伴及时干预，这恰恰成为理解实验严谨性的生动一课。对不同层次学生的关照体现在：任务单设计