《空气能占据空间吗》教学设计-2026-2027学年教科版（新教材）小学科学四年级上册

《空气能占据空间吗》教学设计-2026-2027学年教科版（新教材）小学科学四年级上册一、学情分析通过上一节课《感受空气》的学习，四年级学生已经明确空气真实存在，掌握了空气无色、会流动、无固定形状等基础特征，具备初步的实验观察与小组探究能力，为本课学习奠定了知识与能力基础。但学生的认知仍存在明显局限：学生普遍认为只有看得见的固体、液体才能占据空间，对于看不见的空气能否占据空间存在强烈的认知疑惑，无法理解“无形物质占据空间”的科学原理，这是本课核心认知障碍。四年级学生好奇心强，对反差性、趣味性实验探究兴趣浓厚，愿意动手操作、主动思考，但逻辑推理能力较弱，难以将实验现象与科学原理建立关联，容易只关注实验趣味，忽略现象背后的科学本质。同时，学生实验操作的严谨性不足，在密闭实验操作中容易出现漏气、操作不规范等问题，导致实验现象不明显。本课需要通过密闭性对照实验、阶梯式问答、现象推理，引导学生基于证据得出结论，突破认知误区，培养学生的逻辑推理与实证思维。二、教材分析《空气能占据空间吗》是第一单元《空气》的第二课时，属于单元核心探究课，承接第一课空气基础特征，衔接第三课空气占据空间可变性，是单元知识体系的关键中枢。本课核心教学价值是帮助学生建立“空气占据空间”这一核心科学概念，是后续学习空气压缩、空气流动、大气压力等知识的基础。教材编排严格遵循新课标探究式学习流程，以“提出问题—猜想假设—实验验证—得出结论—拓展应用”为核心逻辑。教材开篇直接抛出核心探究问题：看不见的空气能不能占据空间？引发学生认知冲突；核心环节设计两个经典对照实验：杯底纸巾不湿实验、水底打气浮球实验，通过密闭与开放的对比操作，直观呈现空气占据空间的现象；教材正文详细解读实验原理，明确空气和水、石头一样，都能占据空间，所有物质都会占据一定空间；最后设置生活拓展板块，结合吹气球、水杯倒水等生活现象，引导学生运用新知解释生活问题，实现学以致用。教材实验设计经典、现象直观、逻辑严谨，通过对照实验排除干扰，让抽象的空间概念具象化，精准适配四年级学生的认知水平，重点培养学生的实证意识与逻辑推理能力，凸显小学科学“以实验为基础”的学科特点。三、核心素养教学目标科学观念明确空气和固体、液体一样，能够占据一定的空间，这是空气的核心基本性质；理解密闭环境中空气占据空间会阻挡其他物质进入；能够运用“空气占据空间”的科学原理解释生活中的常见现象。科学思维能够针对核心问题做出合理猜想，通过对照实验现象进行逻辑推理，自主归纳得出科学结论；学会区分对照实验中的变量与不变量，初步建立对比探究、证据推理的科学思维模式。探究实践能规范完成教材中的纸巾不湿、水底打气两组对照实验，熟练掌握密闭实验的操作要点；能细致观察、准确记录实验现象，对比分析不同操作下的现象差异，独立梳理实验结论；能规范开展小组合作，分工完成实验、观察、记录、汇报等任务。态度责任养成大胆猜想、严谨实验、尊重证据、实事求是的科学探究态度；乐于用所学科学知识解释生活现象，感受科学与生活的紧密联系，增强科学探究的成就感与积极性。四、教学重难点教学重点通过对照实验验证空气可以占据空间，掌握空气占据空间的核心科学概念；能结合实验现象准确阐述实验原理。教学难点理解密闭环境下空气占据空间的作用原理，能够将实验现象与科学原理精准关联；运用新知自主解释生活中的空气占据空间现象。五、教学过程复习导入，设问激趣，引发认知冲突教师通过师生问答复习上节课核心知识，衔接新课内容，结合教材导入问题创设认知冲突。师：上节课我们认识了空气的基本特征，谁能简单说一说空气有哪些特点？生：空气无色、无味、透明、会流动、没有固定形状、无处不在。师：我们知道石头、水都能占据空间，把石头放进水杯，水面会上升，这就是石头占据了水的空间。那大家大胆猜想一下，看不见的空气，能不能占据空间？生1：不能，空气看不见，不会占地方。生2：应该可以，吹气球的时候空气占了气球的空间。师：大家的猜想各不相同，到底空气能不能占据空间？今天我们就通过教材的经典科学实验，用实验证据验证猜想，学习新课《空气能占据空间吗》。（板书课题）设计意图：复习旧知夯实基础，通过开放性设问引发学生认知冲突，激发学生探究欲望，让学生带着问题进入实验探究，培养大胆猜想的科学探究意识。新知探究一：纸巾不湿对照实验，初步验证空气占据空间（教材核心实验一）教师详细解读教材第一个核心实验的器材、步骤、观察要点，强调对照实验的操作规范，组织小组实验，全程互动答疑、现象分析、原理讲解。师：教材为我们设计了第一个对照实验，实验器材有透明水杯、纸巾、水槽、清水。请大家仔细阅读教材实验步骤，第一步将纸巾紧紧塞在杯底，保证纸巾不会掉落；第二步将杯子竖直倒扣压入水底；第三步缓慢竖直取出杯子，观察纸巾状态。学生分组规范操作实验，仔细观察现象，小组内交流讨论，教师巡视指导，纠正不规范操作。师：请大家说一说，竖直倒扣入水后，杯底的纸巾有没有湿？生：纸巾完全是干的，一点都没有湿。师：大家非常疑惑，水明明已经没过了杯口，为什么纸巾不会被水浸湿？结合本节课探究主题思考原因。生：杯子里有空气，空气挡住了水，水进不去杯子。教师结合教材原文逐句讲解原理：杯子内部并不是空的，里面充满了空气，空气占据了杯子内部的全部空间。当杯子竖直密闭入水时，空气无法流出，牢牢占据杯内空间，阻挡了水的进入，因此杯底的纸巾不会被浸湿。师：接下来我们做对照操作，将杯口倾斜入水，大家再次观察现象。学生操作后汇报：杯口倾斜后，水里冒出气泡，纸巾很快就湿了。师：气泡是什么？为什么纸巾会变湿？生：气泡是杯子里的空气跑出来了，空气跑走后，水就占据了杯子的空间，浸湿了纸巾。教师总结对照实验结论：密闭状态下，空气占据杯内空间，阻挡水进入；开放状态下，空气流出，水占据空间，充分证明空气可以占据空间。设计意图：依托教材经典对照实验，通过正反两组现象对比，直观呈现空气占据空间的现象，让学生通过亲眼观察、自主推理得出结论，落实探究实践与科学思维素养，突破本课核心重点。新知探究二：水底打气实验，深化空气占据空间认知（教材核心实验二）教师解读教材第二个拓展实验，讲解实验器材与操作流程，引导学生进一步验证新知，深化原理理解。师：为了进一步验证结论，我们完成教材第二个实验：水底打气浮球实验。将带孔塑料球沉入水底，用注射器向球内打气，观察小球的变化。学生分组实验，观察现象后汇报：向球内打气后，小球慢慢浮出水面，球内进入了空气。师：为什么打入空气后，小球会浮出水面？生：打入的空气占据了小球内部的空间，把水挤了出去，小球变轻就浮起来了。教师结合教材知识点深化讲解：空气进入密闭球体，占据内部空间，排出原有水体，这是空气占据空间的典型表现。无论是固体容器还是空心球体，空气都能占据其中的空余空间，再次验证了空气占据空间的科学结论。师：结合两个实验，大家能不能总结出空气和石头、水的共同特点？生：石头、水、空气都能占据空间，所有物质都会占据一定的空间。设计意图：通过第二个实验多角度验证核心结论，避免单一实验的偶然性，深化学生对空气占据空间的理解，培养学生严谨的科学求证态度。新知研讨：生活现象辨析，学以致用（教材研讨板块）教师结合教材生活研讨问题，开展师生互动辨析，引导学生运用新知解释生活现象。师：教材提出生活问题：为什么瓶口套气球，气球很难吹大？请大家结合今天所学知识思考回答。生：瓶子里面充满了空气，空气占据了瓶子的空间，没有多余空间让气球变大，所以很难吹大。师：如果我们在瓶身上扎一个小孔，气球就能轻松吹大，这是为什么？生：扎孔后，瓶内的空气可以从小孔流出，腾出空间，气球就能变大了。教师补充多个生活案例：水杯倒水冒泡、吸盘吸附墙面、注射器推液排气等现象，都是空气占据空间的生活体现，引导学生举一反三。设计意图：对接教材生活研讨内容，实现实验知识与生活实际的结合，帮助学生活用科学原理，突破教学难点，提升知识应用能力。六、课堂小结师生共同梳理本节课核心知识，回扣教材全部内容：本节课我们通过两组对照实验，用充足的实验证据证明了核心结论——空气