1.2《空气能占据空间吗》 教学设计-2026-2027学年科学四年级上册新教科版

1.2《空气能占据空间吗》教学设计一、教材分析本课是空气单元核心探究课，承接学生对空气看得见、摸不着的浅层认知，通过塑料瓶浸水实验，直观证明空气占据空间这一基础科学观念。教材分为聚焦、探索、研讨、拓展四部分，由猜想→动手实验→分析现象→拓展应用层层递进。先对比倾斜瓶子进水、竖直压瓶不进水的差异制造认知冲突；再分三步对比拧紧瓶盖、拧开瓶盖、打气注水三组对照实验，借助漂浮小球可视化水位变化；最后设置研讨问题与吸管挤水小挑战，将空气占据空间的性质联系生活，为后续空气压缩、空气有质量等内容铺垫基础。二、学情分析四年级学生已知空气无处不在，但普遍存在思维误区：看不见就认为空气不占地方。学生动手操作兴趣强，具备简单观察、记录能力，但对照实验的变量控制、现象背后逻辑推理能力薄弱。生活中见过气泡、吹气球等现象，却无法关联“空气占据空间”原理，本课借助小球、塑料瓶等简易材料，用可视化实验降低抽象概念理解难度。三、核心素养分析科学观念通过三组对比实验，建立核心概念：空气是真实存在的物质，空气会占据一定空间；空气和水不能同时占据同一个空间。能运用该概念解释生活中气泡、吹气球等现象。科学思维能对比三组实验小球、水位的不同变化，分析变量（瓶盖封闭、空气增减）与现象的因果关系；通过推理解释水位升降原因，建立“空气让出空间，水才能进入；空气增多，水被挤出”的逻辑。探究实践能按步骤独立完成压瓶浸水、拧盖放气、打气注水三组实验，规范观察、记录小球位置与瓶内水位；能自主设计拓展小挑战实验，动手验证空气挤水，提升操作与实证能力。态度责任保持对空气相关现象的探究好奇心；实验中细致观察、如实记录，尊重实验事实；愿意主动用本课知识解释生活现象，体会空气性质在生活中的应用价值。四、教学重点通过对照实验，证实空气能占据空间，理解空气与水无法共享同一空间。五、教学难点推理水位变化的内在原因，理清空气多少、空间、水位三者之间的逻辑关系。六、教具准备教师教具完整塑料瓶、剪好的塑料瓶上半部分、水槽、红色小球、打气筒、瓶盖、多媒体实验操作视频、PPT课件、实验记录单。学生分组教具塑料瓶上半段、水盆、红色泡沫小球、瓶盖、打气筒、记录单、铅笔。七、教学过程（配套视频：空气占据空间演示实验视频、拓展吸管挤水实验示范视频）一、导入新课教师活动：出示装满水的瓶子和空塑料瓶，提问：瓶子里空着的地方真的什么都没有吗？演示将塑料瓶倾斜压入水中，让学生观察瓶口冒出气泡。抛出问题：气泡是什么？为什么竖直把瓶子按进水里，水却很难流进去？引出课题《空气能占据空间吗》。学生活动：观察倾斜瓶子冒气泡的实验，大胆猜想空瓶里存在空气，思考竖直压瓶水进不去的原因。设计意图：利用直观气泡实验制造认知冲突，激发学生探究欲望，自然引出本节课探究主题。二、讲授新课（一）聚焦板块教师活动：出示教材聚焦问题“瓶口竖直向下压入水中时，水能够进入瓶内吗？”，组织学生小组内预测，收集不同猜想并板书记录。讲解实验小提示：瓶内放入红色小球，小球位置能直观看清瓶内水位高低。学生活动：小组交流猜想，记录自己的预测；明白小球作为参照物的作用。设计意图：明确探究核心问题，让学生带着猜想开展实验，建立预测—验证的探究思路。（二）探索板块教师活动：播放标准实验操作视频，分步讲解三组实验操作要点，巡视指导分组实验，提醒学生如实记录小球位置与水位变化。1.拧紧瓶盖实验：盖紧瓶盖，缓慢将瓶身竖直压入水底，观察小球位置；2.拧开瓶盖实验：保持瓶子在水下，拧开瓶盖释放空气，观察小球上浮、水位上升；3.注入空气实验：再次拧紧瓶盖，用打气筒向瓶内打气，观察小球下移、水位下降。学生活动：分组依次完成三组对照实验，观察小球高低变化，填写实验记录单，简单画出每组瓶内水位。设计意图：三组对照实验形成变量对比，用小球把看不见的空气转化为看得见的水位变化，落实探究实践素养。（三）研讨板块教师活动：出示两个研讨问题，组织小组讨论，邀请学生结合实验现象发言，梳理总结核心结论。问题1：瓶中水位的变化是怎样产生的？引导学生总结：拧紧瓶盖时空气占据瓶内空间，水进不去；拧开瓶盖空气跑出，让出空间，水进入水位上升；打入空气，空气变多，挤压水，水位下降。问题2：空气能占据空间吗？还有其他证明方法？师生共同举例：吹气球、倒扣纸巾入水不湿、塑料袋兜住空气鼓起。学生活动：结合自己的实验记录交流讨论，完整表述水位变化与空气的关系，分享生活中空气占据空间的实例。设计意图：梳理实验逻辑，提炼科学概念，实现从实验现象到科学观念的转化，锻炼科学思维。（四）拓展板块教师活动：出示拓展小挑战材料：半瓶水、橡皮泥、两根吸管，提出任务：不倾斜瓶子，利用空气把水挤出来。播放示范视频，提示思路：一根吸管进水、一根进气，橡皮泥密封瓶口，向吸管吹气，空气占据瓶内空间挤压水流出。学生活动：小组合作动手尝试拓展实验，成功后分享操作方法。设计意图：学以致用，运用“空气占据空间”解决实际问题，深化知识应用。三、课堂练习选择题1.把盖紧瓶盖的塑料瓶竖直压入水中，水很难进入瓶内，原因是（）A.水太重B.瓶内空气占据空间C.瓶子堵住了答案：B2.往装满空气的瓶子里打气，瓶内水位会（）A.上升B.下降C.不变答案：B3.倒扣纸巾的杯子竖直压水底，纸巾不会湿，是因为（）A.水进不去B.空气占据杯内空间C.纸巾防水答案：B判断题1.空气看不见，所以不会占据空间。（×）2.拧开瓶盖后，瓶内空气跑出去，水才能进入瓶子。（√）3.静止的水面是一条水平线。（√）情境题小明把空矿泉水瓶竖直按进水里，水几乎进不去；松开瓶盖后，大量水涌入瓶中，请用本节课知识解释这个现象。答案：拧紧瓶盖时，瓶内充满空气，空气占据瓶子内部全部空间，水无法进入；拧开瓶盖后，瓶内空气流出，让出了瓶内空间，水就进入瓶子里。四、课堂小结（约190字）今天我们通过三组对比实验，解开了空气的秘密。空瓶子里并不是什么都没有，里面装满空气，空气会占据空间。拧紧瓶盖时空气跑不出去，水就进不去；打开瓶盖空气流出，水才能进入；往瓶里打气，空气变多又会把水挤出去。我们还学会用水中小球观察水位变化，知道静止的水面是水平线。生活里吹气球、水杯倒扣纸巾不湿，都能证明空气占据空间。最后我们还动手挑战用空气挤出瓶里的水，大家都能用实验证明猜想，收获了科学探究的乐趣。八、板书设计空气能占据空间吗1.实验现象拧紧瓶盖：空气占空间→水进不去拧开瓶盖：空气流出→水进入，水位上升打入空气：空气变多→水被挤出，水位下降2.核心结论：空气会占据空间3.生活实例：吹气球、倒扣纸巾、气泡九、教学反思成功之处1.三组对照实验层次清晰，红色小球直观呈现水位变化，完美解决空气看不见的抽象难点，学生能自主观察到明显差异；2.导入气泡实验快速抓住学生注意力，拓展吸管挤水挑战趣味性强，学生参与动手积极性高；3.研讨环节层层引导推理，大部分学生能自主说出水位变化和空气的关系，顺利建立科学观念。不足之处1.少数小组操作打气筒力度控制不好，水位变化观察不清晰，课堂操作时间略微紧张；2.部分学生只能描述实验现象，无法完整梳理空气与空间的逻辑，推理表达能力需要加强；3.生活实例拓展时间较短，没能给学生充足时间分享自己见过的空气相关现象