小学一年级科学上册：神奇的空气与吸水小实验

小学一年级科学上册：神奇的空气与吸水小实验一、教学内容分析

本课内容严格锚定《义务教育科学课程标准（2022年版）》中“物质是变化的”这一核心概念下的学习内容。从知识技能图谱看，它聚焦于“空气占据空间”这一基本科学观念的初步建立，并延伸到对“大气压”现象的直观感知，构成了学生从具象物质认知向抽象物理现象过渡的关键节点。课标要求低年级学生能“在教师指导下，通过观察和实验，获取有关物质与变化的感性认识”，本课设计的“蜡烛吸水”与“自制饮水机”两个递进式活动，正是这一要求的具体化实践。过程方法上，本课旨在引导学生经历“观察现象—提出问题—动手实验—尝试解释”的微型探究循环，渗透“控制变量”（如对比有瓶盖与无瓶盖饮水机的出水情况）与“基于证据推理”的学科思维雏形。在素养价值层面，本课承载着激发低龄学童对科学现象的好奇心与探究欲的重任，通过制造认知冲突（“水为什么会自己‘爬’上来？”），引导他们从“看热闹”转向“想门道”，初步体验通过实验探寻答案的乐趣，为其科学精神的萌芽提供沃土。

从学情看，一年级学生处于具体形象思维阶段，对“看不见摸不着”的空气缺乏概念，但其生活经验丰富（如玩吸管、倒水），这是建构新知的宝贵起点。可能的认知障碍在于难以将水位变化与“空气的压力”建立因果联系，易产生“水被吸进去”或“火把水叫进去”等前科学概念。教学对策是化抽象为具象：通过可视化操作（如用色素水、在瓶身标记水位）和拟人化语言（如“空气宝宝的家被占了，它要跑出去”），搭建理解的阶梯。课堂中，将通过追问“你看到了什么变化？”“你觉得为什么会这样？”等开放式问题，动态评估学生的思维轨迹。对于观察细致、表达清晰的学生，鼓励其担任“小老师”分享发现；对于动手操作或理解稍慢的学生，则提供步骤拆解图或“伙伴互助”机会，确保每位学生都能在“做中学”中获得成功体验。二、教学目标

知识目标：学生能通过亲历两个实验，直观感知并初步描述“空气占据空间”的现象，能用自己的话说出“蜡烛吸水”实验中水面上升是因为“瓶子里的空气变少了”，并了解“自制饮水机”的出水与空气进入有关。

能力目标：学生能在教师引导和安全监督下，规范完成倾倒液体、使用滴管、组装简单装置等操作；能对实验中颜色的变化、水位的升降等进行有序观察和简单记录；能基于观察到的现象，进行“如果…就会…”的简单因果猜想。

情感态度与价值观目标：学生在实验过程中表现出对科学现象的好奇与兴奋，乐于分享自己的发现；在小组协作中，能初步学习轮流操作、轻声讨论，爱护实验器材，形成良好的科学习惯。

科学思维目标：初步发展“基于现象提出猜想”的探究意识，如看到水面上升，能猜想可能与“蜡烛燃烧”或“空气”有关；通过对比“堵住瓶口”与“松开瓶口”的不同现象，建立简单的“条件结果”联系。

评价与元认知目标：在实验后，能参照教师提供的简单范例（如“我的发现”图），回顾并说出自己最主要的12个观察结果；能在“作品展示会”上，对自己组装的饮水机进行简单介绍（如“这是我们做的，一拧开盖子水就流出来”）。三、教学重点与难点

教学重点：引导学生通过动手操作和细致观察，亲历“蜡烛吸水”导致盘内水被压入杯内，以及“拧开瓶盖”空气进入才能让饮水机出水的完整过程，从而建立对“空气占据空间并能流动”这一核心概念的感性认识。其确立依据源于课标对低年级学生“形成对物质世界的基本认识”的要求，该概念是理解许多物理、化学现象的基础，也是本单元探究“我们周围的空气”的认知起点。

教学难点：学生理解“蜡烛吸水”现象中，空气体积变化（热胀冷缩及被消耗）与水被“压”进去之间的间接因果关系。难点成因在于一年级学生的思维以直观为主，需要将“看不见”的空气运动与“看得见”的水位变化建立逻辑联系，这是一个认知跳跃。预设将借助比喻（如“空气宝宝挤出去，水宝宝来占位置”）和分步慢动作演示（如强调火焰熄灭瞬间的变化）来搭建思维桥梁，并通过对比实验（如用不燃烧的物品盖住蜡烛）辅助辨析。四、教学准备清单1.教师准备1.1媒体与教具：交互式课件（含实验步骤动画、安全提示）、实物投影仪。1.2实验材料（分组）：1.“蜡烛吸水”实验包：小号透明玻璃杯或玻璃瓶、小盘子、短蜡烛、打火机（教师专用）、色素（蓝色或红色）、清水、纸巾。2.“自制饮水机”实验包：带盖塑料瓶（已提前在近底部钻一个小孔并用胶带封住）、吸管、水杯、色素、清水。1.3学习支持材料：“我的发现”记录卡（以图画勾选为主）、分层任务提示卡、实验安全公约海报。2.学生准备3.课前观看“有趣的空气”微视频（约2分钟）。4.携带好奇心和一双善于发现的眼睛。3.环境布置5.4人异质小组围坐，便于合作与观察。6.实验区地面铺设防滑垫，每组配备一个水桶用于盛放废水。五、教学过程第一、导入环节1.魔术激趣，制造认知冲突：“同学们，老师今天要表演一个‘隔空取水’的小魔术！看，盘子里有一些蓝色的水，这根蜡烛能在不碰到水的情况下，把水‘叫’到杯子里去吗？”（教师演示不规范或仅做悬念设置，不揭示结果）。互动点评：“我看到好多小朋友瞪大了眼睛，有的在点头，有的在摇头，大家都有自己的想法，真棒！”1.1提出问题，明确探究方向：“这可不是真的魔术，而是藏着科学秘密的小实验。今天，我们就化身科学侦探，用两个好玩的任务，一起来解开‘空气和水’的秘密。我们的破案线索就是：仔细观察，动手试试！”1.2预告路径，唤醒旧知：“我们先来挑战第一个任务‘蜡烛吸水’，看看水是怎么‘跑’上去的；然后我们要当小小工程师，制作一个‘一开一关’的自动饮水机。还记得我们预习视频里，无处不在的空气宝宝吗？它可是今天的关键角色哦。”第二、新授环节任务一：观察“蜡烛吸水”的奇妙现象教师活动：首先，进行规范化操作演示。我会一边慢动作操作，一边用明确的指令引导：“第一步，请将色素滴入清水中，搅拌，制成我们的‘魔法蓝水’并倒入盘中。第二步，请将蜡烛固定在盘子中央，并请小组的‘安全员’（由教师指定或轮换）提醒大家，点燃蜡烛的工作由老师来完成。”点燃蜡烛后，“第三步，也是最重要的一步，请大家像小科学家一样，屏住呼吸，轻轻地将玻璃杯倒扣在蜡烛上，杯口要浸入水中哦。”在杯子扣下的瞬间，我会用夸张而引导的语气说：“眼睛紧盯火焰和水面！看，火焰怎么了？……慢慢变小，熄灭了！快看盘子里的水！有什么变化？”课堂设问：“水是不是真的‘跑’到杯子里去了？杯子里的水位哪里变了？猜一猜，杯子里的空气怎么了？”学生活动：学生小组合作，在明确分工下完成实验操作。主要行为包括：按要求配制有色水、固定蜡烛、在教师协助下点火、协同完成倒扣杯子的操作。核心活动是专注观察火焰熄灭前后，杯内水位上升的清晰过程。他们可能会发出惊叹，并互相指着水位线交流自己的发现。即时评价标准：1.操作规范性：能否安全、有序地完成倒水、扣杯等步骤，杯子是否竖直缓慢扣下。2.观察细致度：能否描述出火焰由大到小直至熄灭，以及水面逐渐上升进入杯底这两个关键现象。3.表达与倾听：能否在组内用简单语言分享“我看到了……”，并认真听同伴的发现。形成知识、思维、方法清单：★核心现象：蜡烛燃烧后用杯子罩住，盘中的水会被“吸”进杯子里，杯内水位上升。▲关键关联：这个现象与蜡烛燃烧有关，燃烧需要空气。●科学方法（启蒙）：做实验要一步步来，观察要盯紧变化发生的那一刻。教学提示：此时不急于深入解释原理，重点是建立“燃烧水位变化”的直观联系。任务二：猜想“水往上爬”的秘密教师活动：待所有小组观察完毕，我将通过提问引导猜想。“太神奇了，水真的自己爬上去了！哪位小侦探有了破案思路？水为什么会被‘吸’进去？”我会接纳所有初步猜想（如“火把水叫进去了”、“杯子把水吸进去了”）。接着，搭建思维“脚手架”：“大家的想法都很有创意。我们想一想，杯子里原来有什么？（空气）扣下去之后，空气跑掉了吗？如果我们让蜡烛不燃烧，直接扣杯子，水还会进去吗？”（可用课件动画示意空气被“关”在杯子里）。亲切解说：“看来，秘密可能藏在‘空气’和‘火’这对好朋友身上。火苗燃烧时，好像把杯子里的空气‘吃掉’了一些，或者‘挤热’了它们，空气变少了，外面的水就进来填补它的位置了。”学生活动：学生基于观察到的现象进行天马行空的猜想和表达。他们会努力建立燃烧、空气、水位三者之间的联系，可能会说出“空气被火烧没了”、“空气热了跑了”等接近本质的描述。在教师引导下，他们尝试对比思考“如果没有火会怎样”。即时评价标准：1.猜想的有依据性：猜想是否基于刚刚观察到的现象（如提到火、空气）。2.思维的活跃度：是否愿意大胆提出自己的解释，哪怕不完善。3.逻辑的萌芽：是否能跟着教师的引导性问题进行思考。形成知识、思维、方法清单：★初步解释：杯子里的空气可能因为蜡烛燃烧而“变少”了，导致水被压进去。●科学思维：看到现象后，要大胆猜想原因，并把几个事情（燃烧、空气、水位）联系起来想。★安全认知：燃烧的蜡烛很美，但要小心使用，远离易燃物。任务三：制作“一开一关”的饮水机教师活动：“侦探们成功破解了第一个谜案！现在我们要学以致用，当一回工程师，制作一个利用空气原理的‘自动饮水机’。”首先，展示成品并进行功能演示：“瞧，当我拧紧瓶盖，水不会流出来；当我慢慢拧松瓶盖，咦，水就从吸管里流出来了！”制造悬念后，分发材料包。“请大家先观察材料：这个瓶子有什么特别？（指出底部被胶带封住的小孔）吸管要插在哪里？（插入小孔，确保密封）”。然后，分步引导组装和实验：“第一步，请给瓶内加一些有颜色的水，不要超过吸管的高度哦。第二步，快速拧紧瓶盖，把瓶子放在水杯上方。第三步，仔细观察，当你轻轻拧松瓶盖时，发生了什么？再拧紧，又发生了什么？”课堂设问：“为什么拧紧盖子水就不流？盖子一松，空气从哪里进去了？它进去后对水说了什么‘悄悄话’？”学生活动：学生动手组装饮水机模型：向瓶内加水、插入吸管、检查密封性。然后通过反复“拧紧松开”瓶盖的操作，观察并体验控制水流出的过程。他们会非常兴奋于自己能控制这个“开关”，并专注于观察瓶口（盖子处）与出水的关系。即时评价标准：1.工程实践能力：能否成功组装装置，确保吸管接口处基本不漏水。2.探究的持续性：是否乐于反复尝试“开关”动作，并观察其与出水的关系。3.现象的关联性：能否在教师提问下，将瓶盖的松紧与空气能否进入联系起来。形成知识、思维、方法清单：★核心原理：拧紧瓶盖时，瓶内空气出不去，外面的空气进不来，水就流不出；拧松瓶盖，空气从瓶口进入，把水从吸管“推”了出去。▲应用实例：我们用的吸管、打气筒都用了类似的空气原理。●工程思维：我们可以利用科学原理，动手制作有用或好玩的小工具。任务四：关联对比，深化理解教师活动：在两个实验均完成后，我引导学生进行对比思考。“小朋友们，今天我们做了两个实验，它们有没有共同的好朋友？”引导学生聚焦“空气”。“在蜡烛实验里，空气是怎么‘帮忙’让水进去的？（可能变少了）在饮水机实验里，空气又是怎么‘帮忙’让水流出来的？（要进去才能推水）”通过课件将两个过程并列展示，用动画箭头标出空气的“动向”（一个减少，一个进入）。总结提升：“看，空气虽然看不见，但它实实在在就在我们周围，而且‘力气’很大！它能占据地方，少了不行（水会来补），要进来也行（能把水推走）。我们的科学侦探之旅成功！”学生活动：学生在教师引导下，回顾两个实验的完整过程，努力寻找共同点。他们可能会指着屏幕上的动画，说出“都和空气有关”、“空气动了水就动了”等概括性语言。这是将两个具体活动经验进行初步整合的思维过程。即时评价标准：1.归纳能力：能否在提示下，识别出两个实验都涉及“空气”和“水的运动”。2.语言概括：能否用简单的词语或短句描述空气的作用（如“空气少了”、“空气进去了”）。3.学习迁移：是否表现出对现象背后统一原理的懵懂感知。形成知识、思维、方法清单：★大概念雏形：空气占据空间，并且它的流动（进出或多少变化）可以影响水的运动。●整合思维：把两个实验放在一起看，能找到它们共同的科学道理。★科学态度：原来生活中很多有趣的现象，都可以用科学道理来解释。第三、当堂巩固训练

设计分层任务卡，小组任选其一完成：

基础层（现象描述）：在“我的发现”记录卡上，勾选或简单绘画出“蜡烛吸水”实验中最让你惊讶的一个画面（如：水进杯子、火焰熄灭）。

综合层（操作应用）：调整你的“饮水机”，挑战：能否让水流得慢一些？试试看不同的拧松瓶盖的幅度。（引导学生发现开盖大小与水流速度的直观关系）。

挑战层（解释推理）：思考题（可讨论）：如果给“蜡烛吸水”实验的杯子底部提前钻一个小洞，水还会被吸进去吗？为什么？（鼓励联系空气能否跑掉进行猜想）。

反馈机制：抽取完成不同任务的小组进行“一分钟展示”。基础层展示记录卡，综合层演示慢速水流，挑战层分享猜想。教师和同伴给予“点赞式”评价（如：“你的观察真仔细！”“这个慢水流控制得太巧妙了！”“你的想法很有意思，下课我们可以试试看！”）。第四、课堂小结

知识整合：引导学生用“我发现…”“我学到…”的句式开火车发言，回顾本节课的核心收获。教师在黑板上用简笔画和关键词（空气、火、水、进去、出来）形成一幅思维导图草图。

方法提炼：“今天，我们像科学家一样做了什么？（观察、实验）像工程师一样做了什么？（制作、测试）这就是探索世界的好方法！”

作业布置：必做作业：向家人演示并解释你的“自制饮水机”。选做作业（二选一）：1.探索：用不同的瓶子（如细高的、矮胖的）做饮水机，出水有什么不同？2.绘画：画一幅“空气大力士”的想象画，表现空气是如何推动水的。六、作业设计基础性作业（全体必做）：担任“家庭科学讲师”，向爸爸妈妈或爷爷奶奶完整演示一遍“自制饮水机”的工作过程，并尝试告诉他们：“当我拧松瓶盖时，空气从哪里进去，然后水怎么了？”拓展性作业（鼓励完成）：做一个“对比小研究”：在两个相同的瓶子里装上同样多的水，做成饮水机。一个用细吸管，一个用粗吸管（可使用不同型号的吸管或去掉吸管直接用孔），同时松开瓶盖，观察并比较哪个水流得快？把发现记录下来（可以用画图或请家长帮忙写一句话）。探究性/创造性作业（学有余力选做）：挑战“连续供水装置”：你能利用今天学到的原理，改造你的饮水机，让它能像真正的水壶一样，一边从吸管出水，一边又能从瓶口顺畅地补充新水进去而不漏水吗？试试看，并记录你的设计和测试结果。七、本节知识清单及拓展★1.空气占据空间：空气虽然看不见，但它像水一样，会占据杯子、瓶子里的地方。这是理解所有相关现象的基础。★2.“蜡烛吸水”关键现象：燃烧的蜡烛被杯子罩住并浸入水中后，火焰会熄灭，同时盘子里的水会被“吸”进杯子内部，使杯内水位升高。教学提示：重点观察“火焰熄灭”与“水位上升”几乎同时发生。★3.对“蜡烛吸水”的初步解释：蜡烛燃烧消耗了杯内部分空气（或使空气受热膨胀后部分溢出，冷却后体积缩小），导致杯内空气减少，压力变小，外界大气压就把盘中的水压了进去。认知说明：对一年级学生，可简化为“空气宝宝变少了，水宝宝来填空”。★4.“自制饮水机”工作原理：拧紧瓶盖时，瓶内空气与外界隔绝，内外压力平衡，水受重力想流出但被空气“挡住”；拧松瓶盖，外界空气从瓶口进入，增加了瓶内上方空气的压力，把水从底部的吸管口“推”了出去。应用实例：吸管喝饮料、滴管的使用都是类似原理。●5.对比观察的重要性：在“饮水机”实验中，对比“拧紧”（不出水）和“拧松”（出水）两种状态，是发现空气作用的关键。科学方法：有比较，才有发现。▲6.大气压的启蒙感知：“蜡烛吸水”和“饮水机”出水，背后都有大气压的作用。大气压是空气的重量产生的压力，无处不在。拓展联想：吸盘挂钩能牢牢吸在墙上，也是因为大气压。●7.实验操作规范：安全第一（远离火源、小心倾倒）；有序观察（步骤清晰、聚焦变化）；合作分享（轮流操作、交流发现）。习惯养成：这是未来所有科学探究的基石。▲8.科学与工程的联系：科学帮助我们发现“空气占据空间”的原理（认识世界），工程让我们利用这个原理制作出“饮水机”（改造世界）。素养渗透：激发“学科学、用科学”的兴趣。八、教学反思

（一）目标达成度分析：本节课预设的知识与能力目标基本达成。通过高结构化的实验活动，所有学生都直观观察到了“水位变化”这一核心现象，并能通过操作饮水机体验到空气进出的影响。情感目标成效显著，课堂始终洋溢着好奇与兴奋。然而，科学思维目标中的“因果猜想”环节，学生表述多为碎片化、拟人化（如“火把空气吃掉了”），虽符合年龄特点，但如何更有效地将其引向科学表述，是后续需要设计的重点。评价目标中，学生能用图画记录，但元认知的“回顾与说出”仍较多依赖教师引导。

（二）环节有效性评估：导入的“魔术”悬念设置成功抓住了学生注意力。反思内心独白：“这个开场白效果不错，孩子们的眼睛一下子就亮了。”两个核心实验任务顺序合理，“蜡烛吸水”现象震撼，奠定了感性基础；“自制饮水机”则提供了应用与可控操作的乐趣，形成了“感知应用”的认知循环。但任务间的过渡语言可以更精炼，部分学生在完成第一个实验后情绪过于高涨，需要更明确的指令来平复并转入下一环节。巩固训练的分层设计满足了差异，但时间稍显仓促，