《空气能占据空间吗》教学设计-2026-2027学年教科版四年级科学上册

《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“提出问题一猜想

假设一实验验证一得出结论一拓展应用”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

1.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。

2.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。

3.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。

4.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

（一）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，这就是石头日据了水的空间。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，吹气球的时候空气日了气球的空间。

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。

（二）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。

（三）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。

（四）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