1.4《空气有质量吗》 教学设计-2026-2027学年科学四年级上册新教科版

1.4《空气有质量吗》教学设计一、教材分析本课是小学三年级/四年级空气单元核心探究课，承接前一课“空气能占据空间”，聚焦空气看不见、摸不着但是否具备质量这一核心问题。教材以篮球打气生活化场景引入猜想，设计简易天平皮球对比实验，通过打气、加绿豆平衡、量化空气质量三步探究，配套记录单、研讨问题与生活拓展实验。教材遵循“提出猜想—动手验证—量化测量—交流归纳—生活延伸”科学探究逻辑，用具象天平、绿豆把无形空气的质量转化为可见、可计量物质，帮助学生建立“空气是有质量的物质”核心科学观念，为后续空气重量、大气相关知识铺垫探究方法基础。二、学情分析四年级学生已有基础认知：知道空气无处不在、空气能占据空间；生活中见过篮球打气越足越弹，隐约感知打气后球变重，但无法确定是空气带来的质量，普遍存在“空气很轻、没有重量”前概念。动手能力层面：会使用简易天平，能完成打气、投放绿豆等基础操作，但控制变量、精准观察天平平衡变化、量化微小质量的思维薄弱；抽象思维不足，难以直接理解“看不见的空气拥有质量”，需要实物对比、可视化实验降低理解难度。同时学生好奇心强，对动手实验兴趣浓厚，适合以自主探究为主开展课堂。三、核心素养分析1.科学观念通过天平实验证实空气具有质量；建立“空气是一种真实存在、有质量、占据空间的物质”物质观；明白增加空气，物体总质量会增加。2.科学思维能基于篮球打气现象提出猜想；对比天平前后状态，分析天平倾斜原因，推理出空气有质量；用绿豆数量量化空气质量，学会转换法把不可直接测量的量转化为可测量量。3.探究实践完整经历“猜想—设计实验操作—观察记录数据—量化测量—得出结论”标准科学探究流程；熟练操作简易天平、打气筒，规范填写实验记录单，小组合作完成对比实验，提升动手与数据记录能力。4.态度责任实验中严谨观察、如实记录数据，尊重实验结果；乐于用生活工具再次验证科学结论，体会科学与生活紧密联系；小组合作中分工协作，养成细致、实事求是的探究习惯。四、教学重点通过简易天平皮球对比实验，证明空气具有质量，理解打入空气后物体总质量变大。五、教学难点理解转换实验逻辑：用绿豆的质量等效替代打入皮球内空气的质量；控制实验变量，保证实验公平性。六、教具准备教师教具：打气篮球、未打气皮球、简易天平、打气筒、绿豆、电子秤、教学实验操作视频、多媒体课件；学生分组器材：简易天平、小塑料桶、皮球、手动打气筒、绿豆、实验记录单、铅笔。七、教学过程一、导入新课（5分钟）教师活动：播放篮球打气短视频，提问：给篮球多打几筒气，篮球为什么弹得更高？打气前后篮球有什么变化？抛出核心问题：打入的空气会不会让篮球变重？空气到底有没有质量？板书课题《空气有质量吗》。学生活动：观看视频，自由发言，大胆说出自己的猜想，分为“空气有质量/空气没有质量”两种观点。设计意图：利用学生熟悉的打篮球生活场景，激发探究兴趣，制造认知冲突，自然引出本节课探究主题。二、讲授新课（30分钟）（一）聚焦板块教师活动：出示教材聚焦板块图文，梳理学生猜想，引导思考：看不见的空气，我们用什么工具才能测出它有没有质量？引导学生想到天平，明确本节课探究目标：验证打入空气后皮球质量是否改变。学生活动：齐读聚焦问题，小组交流猜想，记录自己的猜测，思考测量空气质量的可行工具。设计意图：明确探究任务，固化学生原始猜想，为后续实验验证做铺垫。（二）探索板块1.实验第一步：调平简易天平教师活动：播放天平调平示范视频，讲解操作要点：两端挂相同小桶，桶内放入一模一样的皮球，移动天平刻度挂钩，直到天平两端完全平衡；强调两个桶、皮球必须完全相同，保证实验公平。巡视各组，纠正天平操作错误。学生活动：分组领取器材，按步骤组装天平，调整至平衡，填写记录单0筒空气对应的天平平衡画图。设计意图：建立实验初始平衡对照，渗透对比实验控制单一变量的科学方法。2.实验第二步：给单侧皮球打气，观察天平变化教师活动：出示打气操作示意图，讲解打气技巧，提醒保持水桶、皮球位置不动，只给一侧皮球打气；分别打10筒、30筒空气，每打完一次静置，观察天平倾斜方向。引导提问：天平向哪边倾斜？说明了什么？学生活动：小组分工，一人固定打气、一人观察天平、一人填写记录单，分别画出10筒、30筒空气时天平状态，发现打气一端下沉。设计意图：直观看到打入空气后皮球一侧变重，初步得出空气具备质量的直观证据。3.实验第三步：量化空气质量，绿豆等效替代教师活动：演示实验方法，往没有打气的空桶里缓慢添加绿豆，直至天平再次恢复平衡；讲解转换法：这些绿豆的总质量，就等于打入皮球里空气的质量。引导各组数一数使用绿豆数量，记录数据。学生活动：投放绿豆调平天平，清点绿豆粒数，记录空气质量对应的绿豆数量。设计意图：将看不见的空气质量转化为看得见、可数的绿豆，突破量化空气质量的教学难点。（三）研讨板块教师活动：依次出示3个研讨问题，组织小组讨论，随机抽小组分享，汇总全班实验数据总结规律。问题1：根据实验结果，空气有质量吗？和你课前猜想一样吗？问题2：我们怎么描述打入空气的空气质量大小？问题3：实验两个桶大小不一样行不行？为什么？学生活动：小组交流讨论，结合天平实验现象作答。明确：空气有质量；空气质量可以用绿豆粒数多少描述；桶大小必须一致，否则实验不公平，会干扰实验结果。设计意图：梳理实验逻辑，解决课堂疑问，巩固控制变量、转换法两大科学探究方法。（四）拓展板块教师活动：出示电子秤实物，播放电子秤称量皮球拓展实验视频，讲解：除天平外，生活电子秤、弹簧秤都能测量空气质量；布置课后小任务：回家用电子秤测量皮球打气前后重量，记录差值。学生活动：观看拓展实验，记录课后实践任务，思考生活中其他能证明空气有质量的例子。设计意图：打通课堂与生活，延伸探究，让学生知道科学探究可以在家完成。三、课堂练习（一）选择题1.简易天平实验中，给一侧皮球打气后天平（）A.打气皮球一端下沉B.无打气皮球一端下沉C.保持平衡答案：A2.实验中用绿豆衡量空气质量，用到的方法是（）A.对比法B.转换法C.分类法答案：B3.做天平实验时，两个塑料桶必须（）A.大小相同B.颜色相同C.重量不同答案：A（二）判断题1.空气看不见摸不着，所以空气没有质量。（×）2.打入皮球的空气越多，需要平衡的绿豆数量越多。（√）3.实验时可以一边大桶、一边小桶做实验。（×）（三）情境题体育课小明给篮球打气，打完后感觉篮球比之前重一点，请结合本节课实验说一说原因。答案：空气具有质量，往篮球里打入了更多空气，篮球总质量增加，所以摸起来更重。四、课堂小结（约190字）今天我们通过简易天平完成了探究实验，一开始大家对空气有没有质量有不同猜想。我们先把两端皮球调平，给一侧皮球打气后，天平向打气的皮球倾斜，证明空气是有质量的。我们还往另一边加绿豆让天平重新平衡，用绿豆数量就能算出空气有多重。实验时两个桶、皮球必须一模一样，实验才公平。通过研讨我们明白了转换法，把看不见的空气重量换成看得见的绿豆。课后大家可以用家里电子秤再次验证，生活里很多现象都能说明空气有质量。八、板书设计空气有质量吗1.猜想：空气有/没有质量2.实验：简易天平打气→皮球端下沉→空气有质量加绿豆平衡→绿豆质量=空气质量（转换法）3.结论：空气具有质量，空气越多，质量越大4.实验要求：控制变量（桶、皮球大小一致）九、教学反思（一）成功之处1.生活化篮球情境导入充分调动学生兴趣，学生参与实验积极性高，能主动记录天平变化；2.分层实验操作清晰，搭配示范视频，大部分小组能独立完成调平、打气、加绿豆全套操作；3.转换法借助绿豆具象化微小空气质量，有效突破抽象难点，学生能清晰说出实验结论。（二）不足之处1.部分小组打气筒操作不熟练，打气速度慢，占用课堂实验时间；少数学生忘记如实画图记录天平状态；2.研讨环节部分学生无法自主解释“桶大小不能不同”的变量控制原理，需要教师反复引导；3.课堂练习时间紧张，情境题留给学生独立思考作答时间不足。（三）教学建