《空气占据的空间会改变吗》教学设计-2026-2027学年教科版（新教材）小学科学四年级上册

《空气占据的空间会改变吗》教学设计-2026-2027学年教科版（新教材）小学科学四年级上册一、学情分析经过前两课的学习，四年级学生已经熟练掌握空气的基础特征，牢固建立了“空气能占据空间”的核心科学概念，具备扎实的知识基础和规范的实验探究能力，能够独立完成简单的对照实验、观察记录、现象分析。但学生的认知仍存在局限性：学生默认所有物质占据的空间都是固定不变的，认为水、石头占据的空间无法改变，因此主观认定空气占据的空间也不会改变，对空气可压缩、可扩张的特性完全陌生。四年级学生具象思维发达，对“压缩空气”的趣味实验充满探究热情，但抽象推理能力不足，难以理解“空气微粒间距变化导致空间改变”的微观原理，容易混淆空气与水的压缩差异。同时，学生在实验操作中，难以精准控制力度、均匀观察变化，对“压缩、扩张”的科学定义理解模糊。本课通过水与空气的对照压缩实验，直观对比二者差异，用通俗化语言拆解微观原理，贴合学生学情，帮助学生建立空气可压缩的全新认知，完善空气特性的知识体系。二、教材分析《空气占据的空间会改变吗》是第一单元《空气》的收官总结课，是对前两课知识的延伸与升华，完成单元空气特性的完整知识闭环。本课承接上一课“空气占据空间”的固定认知，进一步探究空气占据空间的可变性，区分空气与液体、固体的本质差异，是单元重难点突破的核心课程。教材编排逻辑层层递进、严谨科学，贴合新课标大单元教学理念。教材开篇承接上节课知识点，提出思辨问题：空气占据的空间是否固定不变？引发学生深度思考；核心环节设计本课重点对照实验：注射器压缩空气与压缩水的对比实验，通过直观现象对比，凸显空气可压缩、可扩张，水不可压缩的核心差异；教材正文通过简易微粒模型图，通俗解释空气占据空间可变的原理：空气微粒间距大，受力可缩小、放松可变大，而水、固体微粒间距固定，空间无法改变；最后设置生活应用板块，列举打气筒、气垫床、喷雾器等压缩空气的生活应用，实现科学知识的生活化落地。教材通过对照实验、模型辅助、生活应用三维设计，突破本课抽象难点，既注重实验探究能力培养，又注重科学原理的理解与应用，帮助学生完整掌握空气区别于固、液物质的核心特性，构建系统的空气科学概念。三、核心素养教学目标科学观念知道空气占据的空间可以发生改变，具备可压缩、可扩张的特性；清晰区分空气与水、石头的本质差异：空气可压缩，液体、固体难以压缩；了解压缩空气具有弹性，掌握压缩空气在生活中的广泛应用。科学思维能通过对照实验对比空气和水的压缩差异，归纳空气占据空间可变的核心特点；能借助微粒模型简单推理空气压缩的微观原理，建立宏观现象与微观结构的关联思维；能辩证区分固、液、气三类物质的空间变化特性。探究实践能规范完成注射器对照压缩实验，精准控制实验变量，细致观察空气、水的压缩现象差异；能准确记录实验数据与现象，自主分析实验结果、归纳实验结论；能独立完成小组探究任务，规范开展合作、观察、汇报等探究活动。态度责任养成尊重实验证据、严谨思辨、勇于探究的科学态度；感受空气特性对生活、生产的重要价值，体会科学技术源于探究、服务于生活的理念；激发持续探究自然科学现象的好奇心与求知欲。四、教学重难点教学重点通过对照实验证实空气占据的空间可以改变，掌握空气可压缩、可扩张的特性；区分空气与水的压缩差异。教学难点初步理解空气压缩的微观原理（微粒间距变化）；结合生活实例灵活运用空气可压缩的特性解释生活现象。五、教学过程复习回顾，思辨导入，聚焦课题教师通过师生问答复习旧知，结合教材导入思辨问题，引发深度思考，导入新课。师：上节课我们学习了空气的重要特性，谁能说一说空气有什么特点？生：空气真实存在、会流动、无色无味、可以占据空间。师：我们知道石头、水占据的空间是固定的，石头多大、占据空间就多大，水的体积不变、占据空间也不变。那大家思考教材提出的核心问题：空气占据的空间会改变吗？是固定不变的吗？生1：应该不会变，空气占据的空间是固定的。生2：可能会变，吹气球的时候空气多少可以改变。师：大家的猜想各不相同，今天我们就通过精准的对照实验，探究空气占据空间的变化特点，学习新课《空气占据的空间会改变吗》。（板书课题）设计意图：精准衔接上节课核心知识点，通过思辨问题打破学生固有认知，制造认知冲突，激发学生深度探究的欲望，快速聚焦本课核心探究主题。新知探究一：注射器对照实验，对比空气与水的压缩差异（教材核心实验）教师详细解读教材核心对照实验的器材、变量、操作步骤与观察重点，组织学生分组实验，全程互动答疑、现象记录、对比分析。师：教材为我们设计了精准的对照实验，实验器材为相同规格的注射器、清水。本次实验只有一个变量：注射器内的物质，一组装空气，一组装水，其他条件全部相同。请大家严格按照教材步骤操作。实验步骤讲解：第一，将注射器抽取一定量空气，堵住管口，用力向下压活塞，观察活塞移动距离；第二，放松活塞，观察活塞变化；第三，将注射器抽取等量清水，重复上述操作，对比两组现象。学生分组规范实验，细致观察现象，小组内对比交流，教师巡视指导规范操作。师：先说一说压缩空气时，你们看到了什么现象？生：堵住管口压活塞，活塞可以向下移动，空气的体积变小了；松开手后，活塞又弹回原来的位置。师：那压缩水的时候，现象一样吗？生：不一样！用力压装水的活塞，活塞几乎一动不动，水的体积完全没有变化，根本压不动。教师结合教材原文逐句讲解实验结论：空气占据的空间可以改变，受力压缩时空间变小、体积缩小，放松后空气恢复原有体积，具备弹性；水占据的空间不能改变，无法被压缩，体积始终固定。这是空气区别于液体的核心特性。师：反复压缩、放松空气，活塞反复伸缩，这说明压缩后的空气有什么特点？生：压缩空气有弹性，可以恢复原来的状态。设计意图：依托教材对照实验，通过单一变量精准对比，直观呈现空气与水的本质差异，用实验证据证实空气占据空间可改变的核心结论，落实探究实践与科学思维素养，突破本课教学重点。新知探究二：模型解读，理解空气压缩微观原理（教材模型板块）教师结合教材空气微粒模型图，通俗拆解微观原理，攻克本课教学难点，搭配师生互动问答深化理解。师：为什么空气可以被压缩，水却不可以？教材用微粒模型为我们做出了解释。我们可以把空气想象成无数细小的微粒，空气微粒之间的距离非常大，空隙很多。师：当我们按压注射器活塞时，微粒之间的空隙会怎样变化？占据的空间会怎样？生：空隙变小，微粒挤在一起，空气占据的空间就变小了。师：松开活塞后，微粒之间的空隙恢复原状，空气体积就回弹了。而水和石头的微粒排列紧密，几乎没有空隙，因此无法被压缩，占据的空间固定不变。教师结合教材模型总结核心原理：空气微粒间距大，可伸缩、可调节，因此空气占据的空间可以压缩、可以扩张，具备可变性；固、液体微粒间距极小，空间无法改变。设计意图：利用教材微粒模型将抽象的微观原理具象化，用通俗语言拆解难点，适配四年级学生认知水平，帮助学生从本质上理解空气可压缩的原因，攻克教学难点。新知拓展：生活应用探究，活用科学知识（教材生活板块）教师带领学生研读教材生活应用板块，结合教材案例开展互动辨析，梳理压缩空气的生活用途。师：教材列举了很多压缩空气的生活应用，我们一起来分析原理。首先是打气筒，为什么打气筒可以给篮球、气球充气？生：打气筒压缩空气，将压缩后的空气送入球内，利用空气可压缩的特性实现充气。师：气垫床、充气城堡、喷雾器、汽车减震器，这些物品都利用了空气的什么特点？生：利用空气可压缩、有弹性的特点。教师引导学生自主列举生活中的同类现象，小组交流分享，进一步巩固新知，实现学以致用。设计意图：对接教材生活素材，搭建科学知识与生活实际的桥梁，让学生感受科学的实用价值，提升知识迁移与应用能力，落实态度责任素养。单元对比梳理，构建完整知识体系教师通过表格梳理单元三类物质特性，帮助学生系统整合前三课知识，形成完整认知。物质类型是否占据空间占据空间是否可变是否可流动固体（石头）是不可变不可流动液体（水）是不可变可流动气体（空气）是可压缩、可变可流动师生共同核对总结，梳理单元核心知识，完善知识体系。设计意图：通过表格整合单元知识，帮助学生系统梳理固、液、气三类物质的核心差异，构建完整的空气知识体系，培养归纳总结的科学思维。六、课堂小结师生共同梳理本课及本单元核心知识点，完成单元知识闭环：本节课我们通过对照实验证实了空气占据的空间可以改变，掌握了空气可压缩、可扩张、具有弹性的核心特性；通过微粒模型理