《空气有质量吗》教学设计-2026-2027学年教科版（新教材）小学科学四年级上册

《空气有质量吗》教学设计-2026-2027学年教科版（新教材）小学科学四年级上册一、学情分析四年级学生已经具备基础的科学探究能力，能够完成简单的动手实验、观察实验现象并记录基础信息，同时在前期学习中已经知晓空气无色、无味、透明、会流动、占据空间等基础特征。但学生普遍存在典型认知误区：由于空气肉眼不可见、触摸无实感、日常感知轻盈，绝大多数学生默认空气没有质量、没有重量，认为只有看得见摸得着的固体、液体物质才有质量。该阶段学生以具象思维为主，抽象逻辑思维正在初步发展，无法仅凭文字讲解理解“无形物质具有质量”的科学概念，必须依托直观实验现象建立认知。同时，学生小组合作积极性高，但实验操作规范性不足，容易出现操作失误、观察不细致、忽略细微实验变化等问题，且难以区分“质量”和日常口语中的“轻重”。本课需要通过对比实验、师生问答、现象辨析，用实证方式打破学生固有误区，培养学生用实验证据验证科学猜想的探究思维。二、教材分析《空气有质量吗》是教科版四年级上册第一单元《空气》的核心探究课，承接空气占据空间、空气可流动的基础知识点，是完善空气物质属性认知的关键课时。教材整体遵循“猜想质疑—实验探究—数据分析—总结结论”的科学探究逻辑，设置层层递进的探究板块，贴合新课标探究式学习要求。教材首先抛出核心思辨问题：看不见的空气，是否具有质量？引导学生大胆猜想，激发探究兴趣；随后重点设计简易天平充气对比实验，搭配教材标准实验步骤、实验插图和现象记录表，指导学生通过平衡天平的变化，直观验证空气具有质量；同时教材设置拓展辨析板块，对比空气、水、石头的质量差异，明确空气质量极轻、不易感知的特点，解释生活中难以察觉空气质量的原因。本课是单元知识体系的重要支点，完善了“空气是真实物质”的完整定义，证明空气具备物质的核心属性——有质量，为后续《空气流动有力量》《我们来做“热气球”》中热空气升降、空气流动产生动力的原理学习奠定核心基础，同时培养学生尊重证据、严谨求实的科学探究素养。三、核心素养教学目标科学观念明确空气是真实的物质，具备物质的基本属性，空气具有一定的质量，纠正空气无质量的错误认知。知晓空气的质量非常轻微，日常感官难以直接察觉，能够区分空气与石头、水等物质的质量差异。了解充气越多，空气的质量越大，天平倾斜现象越明显，掌握空气质量与空气体积的简单关联。科学思维能够针对“空气是否有质量”提出科学猜想，通过对比实验现象进行推理分析，基于实验证据得出科学结论，形成实证思维。能够对比实验前后的天平状态，辨析实验变量，排除实验误差干扰，初步形成严谨的对比分析思维。探究实践能够规范使用简易天平、气球、打气筒等教材指定实验器材，按照教材步骤完成对比探究实验。能够细致观察实验现象，准确记录实验数据，独立完成实验现象分析与总结，提升动手探究与观察记录能力。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，不凭借主观感觉判断科学问题。乐于参与小组合作探究，主动分享实验发现，体会科学探究的趣味性，树立细致严谨的实验意识。四、教学重难点教学重点通过教材指定的对比实验，直观感知并验证空气具有质量，掌握核心科学结论。熟练掌握本课实验的操作流程，准确观察、记录实验现象。教学难点突破主观感官误区，理解“看不见、摸不着的空气是有质量的物质”。精准分析实验误差，理解天平轻微倾斜的实验原理，区分质量与日常轻重的概念差异。五、教学过程情境导入，质疑猜想教师结合教材开篇问题情境，创设生活化思辨场景，开启课堂探究。教师提问：同学们，我们之前已经学习了空气的很多特点，空气无处不在、无色透明、会流动、能占据空间。那大家结合生活感受思考，空气有质量吗？它和石头、水一样，是有重量的物质吗？组织学生自由发言，表达个人猜想。学生1：空气轻飘飘的，摸不到重量，应该没有质量。学生2：空气是真实存在的物质，可能有一点点质量。学生3：平时吹气球，气球变重了，可能空气有质量。教师梳理学生两种不同猜想，顺势导入教材核心探究主题：大家的猜想各不相同，仅凭感觉判断并不科学。今天我们就借助教材的实验方法，通过真实实验验证，解开疑惑，探究《空气有质量吗》。板书课题。设计意图：依托教材核心问题导入，结合学生生活经验引发认知冲突，暴露学生固有认知误区，激发学生实验探究的欲望，明确本节课实证探究的核心任务。新知探究一：明确实验器材与实验原理（教材基础内容讲解）教师展示教材实验插图与文字内容，带领学生梳理本节课实验所需器材：简易天平、两个相同的气球、打气筒、细绳。结合教材原文讲解实验基础原理：天平是测量物体质量的工具，当天平两端物体质量相等时，天平保持水平平衡；两端质量不等时，质量更大的一端会向下倾斜。师提问：请大家观察教材实验设计，本次实验中，我们唯一要改变的条件是什么？不变的条件有哪些？生思考作答：改变的条件是气球内是否有空气、空气的多少；不变的条件是两个气球的大小、材质、摆放位置、天平的状态。教师补充教材知识点：本次实验为标准对比实验，只有控制其他条件完全相同，实验出现的现象才能证明空气是否有质量，确保实验结果科学可信。同时讲解实验注意事项，贴合教材提示：气球充气后不要漏气、悬挂气球的细绳长度一致、实验前保证天平完全平衡。设计意图：精准解读教材实验基础内容，通过问答引导学生识别对比实验的变量与不变量，培养学生控制变量的科学实验思维，规避后续实验操作失误，为动手实验筑牢理论基础。新知探究二：分组实验，验证猜想（教材核心实验实操）教师严格按照教材实验步骤，指导学生分组开展实验，分步推进、逐一步骤讲解教材内容。第一步，按照教材要求，将两个完全相同的空气球分别固定在天平两端，调整天平位置，使天平保持水平平衡。师引导学生观察：此时两端都是空气球，没有空气，天平平衡说明什么？生齐答：两端质量相等。依据教材实验流程，用打气筒向其中一个气球打入足量空气，仔细系紧气球口，防止空气泄漏。师提问：现在两个气球最大的区别是什么？生：一个气球充满空气，一个是没有充气的空气球。将充气后的气球放回天平原位置，引导学生小组观察天平变化，记录实验现象。各小组汇报实验结果：充气的气球一端向下倾斜，空气球一端向上翘起，天平不再平衡。教师结合教材实验结论原文引导思辨：充气后的气球一端变重，是什么原因导致的？气球本身的重量没有变化，多出的重量来自哪里？学生小组讨论后发言：多出的重量是气球里面的空气，说明空气是有质量的。教师进一步深化教材拓展内容：部分小组天平倾斜幅度很小，这是为什么？生思考回答：因为空气的质量非常轻，所以变化不明显。教师总结教材核心知识点：空气有质量，但空气质量很轻微，肉眼和日常感官很难直接感知，必须借助精密实验才能观察到变化。设计意图：完整复刻教材核心实验流程，通过分步实操、层层问答，让学生亲身观察实验现象，用真实实验证据打破主观认知误区，落实探究实践素养，让学生直观构建“空气有质量”的科学观念。新知探究三：深化认知，辨析拓展教师展示教材对比表格素材，带领学生对比石头、水、空气三种物质的质量特点，完善物质认知体系。师提问：石头、水、空气都有质量，它们的质量有什么不同？生结合生活经验与实验现象作答：石头质量最大，水的质量次之，空气的质量最轻。教师讲解教材拓展问题：为什么我们身处空气中，却完全感觉不到空气的重量？结合教材原文总结原因：一是空气质量极其轻微，人体感官无法感知；二是空气全方位包裹人体，压力相互抵消，所以我们不会感受到空气的重量。开展课堂思辨互动：有人说“空气太轻了，等于没有质量”，这个说法对吗？请结合本节课实验说明理由。学生发言后，教师点评总结：该说法错误，空气质量轻不代表没有质量，天平倾斜的实验现象已经充分证明空气具备质量，只是质量数值极小。设计意图：深挖教材拓展板块内容，通过对比辨析、思辨讨论，深化学生对空气质量特点的认知，区分“质量轻”和“无质量”的核心差异，完善学生科学思维，攻克本课教学难点。课堂巩固梳理师生共同梳理本节课教材核心知识点，构建完整知识框架：本节课通过天平对比实验，验证了空气具有质量；空气是有质量的真实物质，区别于虚无的空间；空气质量轻微，不易感知；充气越多，空气总质量越大，天平倾斜越明显。六、课堂小结本节课我们依托教材完整完成了空气质量的探究实验，打破了凭感觉判断事物的错误习惯。首先我们通过生活猜想产生认知冲突，明确了实验探究的必要性；随后通过规范的