小学一年级科学（下册）探究教案：揭秘无处不在的空气

小学一年级科学（下册）探究教案：揭秘无处不在的空气

  一、顶层设计理念与框架

  本教学设计以《义务教育小学科学课程标准（2022年版）》为核心指导，立足于小学一年级学生的认知发展规律与心理特点。此阶段学生正处于前运算阶段向具体运算阶段过渡的初期，其思维以具体形象性为主，好奇心旺盛，探究欲望强烈，但注意力持久性有限，抽象概括能力刚刚萌芽。因此，教学设计摒弃传统的知识传授模式，转而采用“大概念统领下的项目式探究”与“STEAM融合教育”理念，将“物质科学”领域的核心概念——空气是一种占据空间、有质量、无色无味无形的常见物质——转化为一系列可感、可操作、可互动的游戏化探究任务。

  我们构建了“四环螺旋上升”式教学框架：情境感知环→问题聚焦环→深度探究环→迁移创造环。每一个环既是独立的探究阶段，又为下一环提供认知基础和动力，形成“体验-质疑-验证-应用”的完整科学探究闭环。本设计强调跨学科视野的渗透，自然地融入技术（T）、工程（E）、艺术（A）和数学（M）元素。例如，利用简易工具进行观察和比较（技术、工程），通过绘画和肢体表达记录发现（艺术），在比较实验中感知“多与少”、“轻与重”的量化雏形（数学）。整个教学过程以学生为中心，教师角色定位于探究活动的设计师、资源提供者、思维引导者和安全护航员，致力于在充满安全感与趣味性的环境中，呵护学生的好奇心，培养其初步的观察、比较、提问、动手验证和合作交流能力，奠定科学素养的基石。

  二、学习者特征深度分析

  教学对象为小学一年级下学期学生，年龄约6-7岁。经过一个学期的适应，他们已初步熟悉学校环境和基本的课堂规范，具备简单的听从指令和小组协作意识。在科学学习方面，他们对周围世界，尤其是对看不见摸不着却又真实存在的现象抱有天然的好奇与疑惑。然而，他们的认知存在显著特点：第一，强烈依赖感官体验：相信“眼见为实”，对于无法直接观察的空气，存在认知冲突，这正是探究的起点。第二，语言表达处于发展期：能够描述具体现象，但概括性、科学性语言匮乏，需要教师提供“语言脚手架”。第三，动手能力参差不齐：小肌肉群仍在发育，操作精细度有限，故所有实验器材必须安全、坚固、易操作。第四，注意力呈波动性：高强度专注时间约为10-15分钟，需通过活动类型的频繁切换（静听、动手、讨论、展示）维持参与度。第五，社会性情感需求高：渴望得到教师和同伴的认可，乐于分享，小组活动能有效提升其归属感和成就感。基于此，本设计将空气的抽象属性转化为一系列“可触摸”的挑战，让学生在“玩中学”、“做中思”。

  三、教学目标的多维定位

  依据布鲁姆教育目标分类学（修订版），设定认知、技能、情感态度与价值观三维目标，目标表述具体、可观测、可评价。

  1.科学知识目标

  学生能够：

  （1）通过多种感官和实验，认识到我们周围存在着空气。

  （2）描述空气是无颜色、无气味、无固定形状的。

  （3）在教师引导下，通过具体现象（如塑料袋鼓胀、水中冒泡、扇风感觉）理解空气会占据空间。

  （4）通过简易平衡实验的观察，初步感知空气有质量（很轻）。

  2.科学探究目标

  学生能够：

  （1）在教师指导下，运用多种感官（看、闻、感觉）和简单工具（塑料袋、扇子、水杯）进行有目的的观察。

  （2）能基于观察到的有趣现象，提出“是不是”、“为什么会”等简单问题。

  （3）能按照图示或口头指令，安全地完成简单的对比实验操作。

  （4）能用图画、简单的词语或短句，并与同伴交流自己的发现和想法。

  3.科学态度与STSE（科学、技术、社会、环境）目标

  学生能够：

  （1）对探究空气的奥秘表现出持续的兴趣和热情。

  （2）在小组活动中，愿意倾听同伴的想法，尝试合作完成任务。

  （3）意识到空气是生命存在的重要条件，初步建立爱护空气环境、不乱扔垃圾的环保意识。

  （4）了解风扇、气球、充气玩具等日常物品与空气特性相关的简单科学原理。

  四、教学重难点及突破策略

  教学重点：引导学生运用多种方法感知空气的存在，并认识空气无色、无味、无形的基本特性。

  突破策略：设计“空气捕捉大行动”、“感官小侦探”等富有趣味性和操作性的活动，将抽象的“存在”与“特性”转化为学生可以直接动手操作和感官体验的具体任务，通过“做”来“建构”知识。

  教学难点：理解“空气占据空间”这一抽象概念；初步感知“空气有质量”。

  突破策略：采用“现象放大”和“对比实验”法。对于“占据空间”，设计“神奇的不湿纸巾”、“倒立杯中的潜水员（橡皮泥小人）”等视觉冲击力强的实验，将无形的空间占据转化为水位变化、纸巾干湿等可见结果。对于“有质量”，设计“空气天平”（用细杆、绳子和两个平衡的气球制作）的演示或小组探索，通过气球放气后平衡被打破的现象，直观感受空气的“重量”。

  五、教学资源与环境创设

  1.材料准备（小组4-6人份）：

  （1）感知存在与特性：透明保鲜袋（多个）、扇子或硬纸板、记录单、彩笔。

  （2）探究占据空间：透明塑料杯、水槽（或大盆）、干纸巾、一盆水、一段空心塑料管或吸管、一小块橡皮泥。

  （3）感知有质量（演示或分组）：自制简易天平（衣架、细绳、两个相同气球）、打气筒。

  （4）拓展应用：不同形状的气球、打气筒、绘画纸。

  2.技术资源：多媒体课件（包含空气与生活联系的图片、短视频，如风车转动、旗帜飘扬、呼吸瞬间的慢镜头）、实物投影仪（用于展示学生记录）。

  3.环境布置：课桌排列成便于小组合作的“岛屿式”；教室四周可提前张贴一些与空气有关的儿童画或问题条（如：“风是什么？”“为什么气球能飞起来？”）；确保实验区域地面防水，通道畅通，安全第一。

  六、教学实施过程详案（两课时连排，共80分钟）

  第一课时：空气在哪里？——捕捉与初识

  （一）情境感知环：魔法导入，激趣生疑（约10分钟）

  教师活动：

  1.神秘开场：教师手持一个看似“空”的透明塑料袋，故作神秘地快速在空气中一兜，然后迅速封口。提问：“同学们，老师的袋子里现在有什么？”（预设学生回答：什么都没有/是空的/有空气。）

  2.现象挑战：邀请一名学生上台，用手轻轻挤压塑料袋，感受阻力；再请另一名学生观察袋子的形状。提问：“如果里面真是‘空的’，为什么捏不下去？袋子为什么会鼓起来？”

  3.揭示课题：教师总结学生的发现：“看来，这个‘空’袋子里并不空，它被一种看不见的东西充满了。这个东西就在我们周围，无处不在。它就是——空气（板书：空气）。今天，我们就要像小科学家一样，一起去捕捉和研究这位看不见的‘朋友’。”

  学生活动：

  观察教师演示，产生认知冲突（“空”袋不空）。积极思考并回答教师提问，大胆提出自己的猜测。在教师引导下明确本课探究主题。

  设计意图：创设“魔法”情境，利用直观现象制造认知冲突，瞬间激发学生的探究欲望，将抽象的“空气存在”问题转化为具体可感的挑战。

  （二）问题聚焦环：任务驱动，明确方向（约5分钟）

  教师活动：

  1.提出问题：“关于空气，你们最想知道什么？”鼓励学生自由提问。教师将学生的问题归纳、板书在“问题墙”上，主要聚焦于：“空气在哪里？”“空气有颜色吗？有味道吗？”“空气是什么样子的？”

  2.发布探究任务：“要找到这些问题的答案，我们需要亲自去‘捉’空气，用我们的身体当仪器去‘检测’空气。让我们开始第一个任务：‘空气捕捉大行动’！”

  学生活动：

  积极提出自己关于空气的疑问。理解并确认本节课的第一个探究任务。

  设计意图：尊重学生的主体性，从他们的问题出发确定探究方向，使学习成为解决自身疑问的过程，培养问题意识。

  （三）深度探究环（一）：多路并进，实证探究（约25分钟）

  活动一：空气捕捉大行动

  教师活动：

  1.分发材料：给每个小组多个透明保鲜袋。

  2.指导方法：“你能用哪些方法把空气‘捉’到袋子里？除了像老师刚才那样兜，还可以试试在教室的不同地方装——比如在桌面附近、在墙角、在抽屉里，甚至对着袋子口吹气。看哪个小组的方法多！”

  3.安全提示：强调只能用袋子捕捉空气，不能套在头上，注意安全。

  4.巡视指导：观察各小组操作方法，鼓励创新，引导他们比较在不同地方“捉”到的空气（袋子鼓起的程度可能不同，引发思考）。

  学生活动：

  小组合作，尝试用各种方法用塑料袋捕捉空气。比较不同地方、不同方法捕捉到的空气袋，并交流发现（如：到处都能捉到；吹进去的袋子更鼓；袋子鼓起来后会有形状等）。

  设计意图：通过开放的“捕捉”任务，让学生在实践中确证空气的“无处不在”，并初步感知空气的可被收集和占据空间（袋子鼓起）。

  活动二：感官小侦探

  教师活动：

  1.引导过渡：“我们已经把空气‘捉’住了。现在，请派出我们的小侦探——眼睛、鼻子和皮肤，来研究一下袋子里的空气。”

  2.分步指导：

  看一看：“仔细观察袋子里空气的颜色。它能让你看到后面的同学吗？”（引导认识“无色”、“透明”）。

  闻一闻：“小心地打开一个小口，用手扇动一些空气到鼻子附近（示范正确闻气味的方法），闻一闻它有什么气味？”（引导认识“无味”，强调扇闻的安全方法）。

  感一感：“用手扇动空气到你的脸上、手臂上，有什么感觉？”（联系生活经验：风就是流动的空气）。

  3.提供记录支架：分发记录单，上有简单的图画和词语提示（眼睛图标旁写“颜色：”，鼻子图标旁写“气味：”，手图标旁写“感觉：____”），引导学生用画图或简单词汇记录。

  学生活动：

  按照步骤，运用视觉、嗅觉、触觉探究袋中空气的特性。在记录单上用自己的方式（如打勾、画图、写拼音）记录发现。小组内交流各自的发现。

  设计意图：系统训练学生运用多感官进行有序观察的科学方法，将空气“无色、无味”的特性转化为具体的感官体验和记录，培养科学记录的习惯。

  （四）迁移创造环（一）：分享梳理，初建概念（约10分钟）

  教师活动：

  1.组织“发现发布会”：邀请2-3个小组上台，借助实物投影展示他们的记录单，分享“我们发现的空气”。

  2.引导归纳：根据学生的汇报，教师板书关键特征：“在我们周围”、“无色（透明）”、“无气味”。

  3.艺术表达：“空气没有固定的样子，袋子是什么形状，它就被‘装’成什么形状。你能用身体表演出不同形状的空气吗？（如：圆球状、长条状）或者把你想象中的空气画下来？”

  4.总结与预告：“今天我们用聪明的办法‘捉’住了空气，发现它的一些秘密。但它还有很多本领，比如，它喜欢‘占地方’，甚至还很‘轻’呢！下节课，我们来挑战空气的‘超能力’。”

  学生活动：

  小组代表大胆展示并描述发现。在教师引导下共同总结空气的初步特性。进行身体表演或即兴绘画，表达对空气“无形”的理解。对下节课内容产生期待。

  设计意图：通过分享和归纳，将零散的感性体验上升为初步的科学认知。融入艺术表达，深化对“无形”的理解，保持学习的趣味性和整体性。

  第二课时：空气的本领——探究与应用

 � （一）情境感知环：复习旧知，聚焦新疑（约5分钟）

  教师活动：

  1.快速回顾：“上节课，我们认识了看不见的朋友——空气，它有哪些特点？”（引导学生齐答：无处不在、无色、无味、无固定形状。）

  2.提出新挑战：“空气虽然看不见，但本领可不小。它有一个‘怪脾气’：不喜欢和别人挤在一个地方，它总要自己占一块地盘。你们相信吗？我们来做个挑战游戏。”

  学生活动：

  回忆并复述空气的基本特性。对新挑战产生好奇。

  设计意图：温故知新，巩固第一课时的学习成果，并自然引出本课时的核心探究概念——空气占据空间。

  （二）问题聚焦环：巧设矛盾，明确探究点（约5分钟）

  教师活动：

  演示实验“神奇的不湿纸巾”：

  1.将一团干纸巾紧紧塞入透明塑料杯底部。

  2.提问：“如果我把杯子垂直倒扣进水里，纸巾会怎样？”（学生通常预测会湿。）

  3.垂直倒扣，直至杯口完全浸入水中，稍等片刻后垂直取出。

  4.取出纸巾展示——竟然是干的！提问：“纸巾为什么没湿？水为什么进不去？谁挡住了水？”

  学生活动：

  观察演示，预测并验证，产生强烈的认知冲突和疑惑，急切想知道原因。在教师引导下，聚焦于“杯子里有什么（空气）挡住了水”这一核心问题。

  设计意图：通过一个结果出人意料的演示实验，制造强烈的思维张力，将“空气占据空间”这一抽象概念转化为一个亟待解决的神秘事件，激发深度探究的内在动机。

  （三）深度探究环（二）：分层探究，破解奥秘（约30分钟）

  活动一：破解“不湿纸巾”之谜

  教师活动：

  1.启发思考：“杯子里除了纸巾，还有什么？（空气）空气愿意把地方让给水吗？”

  2.引导设计方案：“怎么证明是空气在‘占着地方’呢？如果我们让空气出来，水能进去吗？”鼓励学生提出想法（如：把杯子斜着放、在杯底扎个孔）。

  3.指导验证实验：

  方法A（倾斜法）：指导学生将杯口倾斜，再次入水，观察气泡冒出（空气跑出）和水进入的现象。

  方法B（打孔法，教师演示或学生尝试）：在另一个同样塞有纸巾的杯底用针扎一个小孔，再垂直入水，观察现象。

  4.组织讨论：实验后，引导学生描述观察到的现象（冒气泡、水进去了、纸巾湿了），并解释原因。

  学生活动：

  思考并大胆提出验证猜想的方法。小组合作，尝试“倾斜法”实验，仔细观察气泡产生和水位上升的过程。观看“打孔法”演示。通过现象分析，理解是空气原先占据了杯内的空间，当空气有路可走（被挤出）时，水才能进入。

  设计意图：引导学生从观察现象到提出假设，再到设计并实施验证实验，经历一个相对完整的探究过程。通过对比实验（垂直扣与斜扣），直观揭示“空气占据空间”以及“空间可被让出”的原理。

  活动二：“潜水员”的冒险（进阶探究）

  教师活动：

  1.提出新任务：“杯底的空气能‘保护’纸巾。如果我们让一个‘小潜水员’（橡皮泥小人）呆在杯子里，再倒扣入水，它能被空气保护而不湿吗？怎么让它接触到水呢？”

  2.提供材料：杯子、水槽、橡皮泥、空心吸管。

  3.引导探索：鼓励学生将橡皮泥固定在杯内不同位置（如顶部、侧壁），或尝试将吸管穿过橡皮泥小人，一端在杯内，一端在杯外，再倒扣入水，观察发生了什么。

  学生活动：

  小组合作，利用新材料进行创造性探究。尝试不同方法，观察“潜水员”是否被浸湿，以及空气和水位置的变化。发现空气总是占据杯子上部的空间，并可以通过吸管被排出或引入。

  设计意图：在基础理解上增加变量和难度，鼓励学生进行更具开放性和工程性的探索，深化对“空气占据空间”这一概念在不同情境下的应用理解，培养解决复杂问题的能力。

  活动三：空气有“重量”吗？（感知质量）

  教师活动：

  1.过渡提问：“空气占着地方，那它有没有重量呢？是很重还是很轻？”

  2.演示“空气天平”：展示一个平衡的自制衣架天平，两端挂着两个完全相同、未充气的气球。提问：“现在天平是平衡的，说明两边一样重。如果我给其中一个气球打足空气，再挂回去，天平还会平衡吗？为什么？”

  3.进行演示：给一个气球打气并扎紧，重新挂回，学生观察天平向充气气球一端倾斜。缓慢将充气气球的气放掉，观察天平逐渐恢复平衡。

  4.引导推理：“为什么打了气就变‘重’了？增加的是什么？（空气）这说明了什么？”

  学生活动：

  观察演示，预测并验证。通过天平倾斜的现象，直观“看到”空气有质量，虽然很轻。理解充入的空气使气球总质量增加。

  设计意图：将极其微小的空气质量通过对比放大为可见的平衡变化，巧妙地将“质量”这一抽象概念可视化，帮助学生突破“空气很轻，但有质量”的认知难点。

  （四）迁移创造环（二）：联系生活，拓展应用（约10分钟）

  教师活动：

  1.生活链接：“找一找，生活中哪些地方用到了空气‘占地方’或者‘有弹力’（被压缩）的本领？”（出示图片或实物：轮胎、游泳圈、气球、足球、充气城堡、吸盘挂钩、注射器、风箱等）。

  2.STEAM挑战任务——“设计一个空气动力玩具”：

  任务简述：利用提供的气球，设计一个能利用空气“跑”起来或“转”起来的玩具。

  简单示范：教师可展示气球松开口后反向飞窜的现象。

  鼓励创造：学生可以尝试将气球贴在自制的小车上，或制作简单的气球直升机（用吸管和螺旋桨片）。

  3.环保点睛：“空气对我们这么重要，是我们的生命气体。我们怎样保护我们周围的空气呢？”引导学生说出不乱焚烧垃圾、植树造林、绿色出行等简单观念。

  学生活动：

  联系生活经验，举例说明空气特性的应用。小组合作，动手尝试制作简单的空气动力装置，体验空气反冲力的作用。讨论保护空气的简单方法。

  设计意图：将科学概念与广阔的技术、工程、社会、环境领域相联系，实现知识的迁移与应用。动手创造活动融合了STEAM理念，提升综合实践能力和创新意识。结尾的环保教育将科学学习与公民责任感的培养相结合。

  七、教学评价设计

  本课评价贯穿教学过程始终，采用“嵌入式”多元评价方式，强调过程性、表现性和发展性。

  1.观察评价：教师通过巡视，记录学生在小组活动中的参与度、操作规范性、合作交流情况、好奇心与坚持性等，作为评价科学态度和合作能力的重要依据。

  2.作品/记录评价：对学生的“感官小侦探”记录单、空气特性绘画、“空气动力玩具”作品进行评价，关注其观察的全面性、记录的准确性以及创造的合理性。

  3.口头表达评价：在“发现发布会”、讨论交流环节，评价