新教科版科学四年级上册1.4《空气有质量吗》教学设计

4.空气有质量吗【教材简析】《空气有质量吗》是本单元的第四课，指向课标学习内容要求1.2.4：说明空气有质量并占有一定的空间，空气会充满各处。本课是在学生亲身感知空气特征，认识空气能占据空间，理解空气占据的空间可以被改变后对空气是否有质量的预测和验证。通过科学探究和实证，帮助学生掌握“空气是一种物质，具有质量和体积”这一核心观念，是学生系统认识物质世界的重要组成部分。由“打入空气后篮球的质量会变化吗”激发学生探究的欲望，学生依据生活经验作出假设。教师引导学生寻找验证猜想的方法，学生很快能想到利用天平和电子秤称量的方法。此外，一年级下册《比较物体的轻重》一课学生已经具备使用简易天平称量物体的实践基础，在实践中进一步强化工具对观察和测量辅助作用的认识。【学情分析】《空气有质量吗》一课，精准锚定四年级学生的认知发展区。在一下《比较物体的轻重》一课中，学生对简易天平有一定的使用基础，知道天平的倾斜可以反映出物体的轻重，这是学生验证空气是否有质量的实践基础。通过本单元前三课学习，学生对空气的特征有一定认知基础，但对空气是否有质量的认知可能比较模糊。本课通过一个设计精巧的探究活动，引导学生亲历“产生疑问-设计方案-获取证据-分析推理-形成认识”的科学过程，最终成功建构起“空气是一种有质量且质量很小的物质”这一科学概念。【教学目标】1.在“称量空气”的探究活动中，学生能设计并使用简易天平、电子秤等工具进行测量，并通过分析实验数据得出结论，最终阐明“空气有质量，但质量很小”。2.合作过程中正视误差数据，分析产生误差的原因并寻找减小误差的方法，从而初步形成尊重事实、实事求是的科学态度。3.在回顾与反思测量方法的全过程后，能体会到工具精度与测量方法对结果准确性的影响，认识到技术的进步对科学探究的推动作用。【教学重难点】教学重点：找到测量空气质量的方法并设计实验验证自己的猜想。教学难点：在测量空气质量的过程中认识到如实观察和测量的重要性，并能使用恰当计量单位准确记录和比较，得出空气有质量但质量很小的结论。【教学准备】教师：平衡尺、两个塑料小桶、两个皮球、一个打气筒、一包绿豆、一个电子秤、篮球、作业本、课件。小组（4人一组材料）：平衡尺、两个塑料小桶、两个皮球、一个打气筒、一包绿豆、作业本。【教学过程】一、前情回顾，聚焦问题（预设5分钟）材料准备：教学课件、篮球、打气筒。1.提问①（边演示边提问或边播放PPT视频边提问）：用打气筒给篮球打气，篮球会发生什么变化？那是因为里面增加了什么？说明空气有什么特征？2.提问②（充更多气，让学生触摸感知篮球硬度变化）：如果我们想让篮球弹得更高，我们可以怎么做？为什么？说明空气有什么特征？3.提问③：空气还有什么特征？空气有质量吗？同学们知道质量是什么意思吗？能举例说说吗？4.追问：我们可以用什么工具来测量物体的质量呢？利用该工具你又是如何判断物体质量的大小呢？【设计意图】基于前三课的学习，学生对空气的特征已经有了一定认识，而空气有质量也是空气的基本特征之一。通过给篮球打气这一生活实例，让看不见的空气被学生直观感知。首先学生通过篮球鼓起来回忆到空气能占据空间，接着通过打完气的篮球会弹得更高，认识到压缩后的空气有弹性，最后联想到空气还有其他很多特征，比如说空气有质量。但学生对于质量这一专业词汇可能比较陌生，需要通过举例加深认识。最后引导学生思考如何设计实验验证自己的猜想，引出测量工具——简易天平和电子秤。二、思考方法，实验论证（预设25分钟）材料准备：教学课件、小组材料（皮球两个、提环小桶2个、平衡尺1个、打气筒1个）、绿豆一盒。（一）图文结合，检验猜测（预设15钟）1.认一认（PPT上提供的实验器材）：和同学一起熟悉材料。2.提问①：利用以上材料你能设计实验验证自己的猜想吗？（空气有/无质量）提问②：两个小桶和皮球大小可以不同吗？3.小组讨论，参考书本12页记录单将自己的设计思路写在白纸上。4.分组汇报，确定最终方案。5.提问①（基于小组讨论的方案）：在平衡尺两侧挂上两个水桶并分别装入两个皮球后，应该注意什么？提问②：改变什么？观察什么？如何记录？6.思考：怎样给桶中的皮球打气最方便，对实验的干扰最小？7.小组合作：完成验证实验，并填写书本12页记录单。8.研讨：你能找到证据证明空气有质量吗？（你的发现是？）9.发现①：皮球打入空气的一端会下沉，说明空气有质量。发现②：打入空气筒数越多，天平下沉越明显。【设计意图】学生在一年级已经认识了简易天平这种测量工具，生活中也能接触到测量物体质量的工具，比如电子秤，所以他们有判断物体轻重的能力。本环节聚焦学生提出问题后自己设计方案解决问题的能力，指向学生科学核心素养的培养。对于四年级的学生来说，独立完成验证性实验设计存在难度，而本实验的思维脚手架就是书本12页的记录单。学生根据记录单指引，基本能说出验证过程，在亲身体验后，通过画图的方式找到空气有质量的证据。（二）绿豆置换，定量测量（预设10分钟）1.通过刚才的实验我们知道空气有质量，那么到底质量是多少呢？如何衡量？2.集体讨论。（借助物体，如绿豆等）3.提问：你打算如何利用绿豆测出30筒空气的质量？4.小组讨论并分组汇报。5.思考：往哪个桶里加绿豆？加到什么时候停止？6.分组实验：定量记录30筒空气的质量大致等于多少粒绿豆的质量。【设计意图】本环节的着眼点应引导学生设计实验，利用简易天平得出空气有质量的结论并能定量估算一定量空气的质量（即等同于多少颗绿豆的质量）。借助两个问题（往哪个桶里加绿豆？加到什么时候停止？）帮助学生厘清为什么加绿豆，绿豆质量和空气质量之间的关系。本环节设计让学生明白我们不仅要定性知道空气有质量，还要能用简单仪器定量测量空气质量。三、交流研讨，观察发现（预设5分钟）材料准备：一套学生已经打入30筒空气不平衡后的天平、绿豆一盒。1.组织学生梳理以上两个实验的探究结果。提问①（看图阐述）：通过以上实验结果，加入空气后，我们发现原本平衡的天平不再平衡了，且打入空气的一端下沉，说明了什么？提问②（看图阐述）：往上翘的一端加入绿豆后，我们发现原本不平衡的天平恢复平衡，说明了什么？你能描述30筒空气的质量大小吗？2.小结：今天我们通过亲身实践发现空气有质量，空气的质量可以用绿豆、回形针等轻小物体表示，说明空气质量很小。【设计意图】观察现象（天平倾斜）→定性分析（提问①：证明空气有质量）→定量测量（提问②：用绿豆量化空气质量）→形成概念（小结：空气有质量，但很小）。将动手实践与动脑思考相结合，让学生在探究中不仅“知其然”（空气有质量），更“知其所以然”（如何证明以及如何描述其大小），充分体现了科学课程的核心素养目标。四、链接生活，拓展延伸（预设5分钟）材料准备：电子秤、弹簧秤、皮球、打气筒。1.提问：你们有更简便的工具来测量打进皮球的空气质量吗？2.出示电子秤和弹簧秤，并分别演示它们的称重方法。3.提问：这两个测量工具和简易天平相比，有何优势？【设计意图】知识应用化，将课堂结论应用于生活场景。测量精确化，引入现代工具，提升测量的层次。思维深刻化，通过工具对比，辨析核心概念，培养学生严谨的科学学习态度。板书设计4.空气有质量吗4.空气有质量吗【疑难解答】1.怎样给桶中的皮球打气操作更方便呢？可以先将皮球的气嘴部分露出桶外，再把打气筒的气管连接到皮球气嘴上进行打气操作。这样能避免遮挡，使气管连接和气泵操作更加顺畅，减少阻碍。2.根据实验结果判断，空气有质量吗？与我们的猜测一样吗？空气有质量，但是质量很小，可以通过天平打入空气的皮球一端下沉判断空气有质量，且打入空气越多，下沉越明显。3.在皮球和绿豆实验中，怎