《空气占据的空间会改变吗》教学设计-2026-2027学年教科版四年级科学上册

《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

1.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。

2.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。

3.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。

4.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

（一）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。

（二）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。

（三）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。

（四）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。

（五）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反特性，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