小学粤教粤科版四年级科学上册第一单元《空气》教案

第一单元空气

1.感受身边的空气

【教材分析】

本课是四年级上册空气单元的开篇起始课，是学生系统探究空气特性的基础内容。教材立足

学生日常生活场景，以“寻找空气、感知空气、探究空气基本特征”为核心主线，设计趣味感知

活动与简单探究实验，引导学生打破“空气看不见、不存在”的认知误区，明确空气无处不在、

真实存在的核心特点。本课铺垫空气占据空间、可流动等基础认知，为后续热空气上升、风的形

成等重难点课程学习筑牢基础，构建单元知识探究的完整开端，形成“感知存在一探究特征一应

用拓展”的初始科学探究链条。

【学情分析】

四年级学生对空气有直观生活感知，知道呼吸、吹风都和空气有关，但无法科学证实空气的

存在，对空气的基本特征没有系统认知。学生具备基础动手操作能力，乐于参与小游戏、小实验,

但观察不够细致，难以精准捕捉实验现象、提炼科学规律。同时，学生抽象思维较弱，无法自主

将生活现象与空气的科学属性关联，需要通过具象实验、直观体验突破认知难点。

【核心素养分析】

［科学观念］

L知道空气真实存在，无处不在，遍布我们生活的每一个角落；

2.了解空气无色、无味、透明、会流动、占据一定空间的基本特征；

3.初步建立空气是重要物质的认知，明白人类生活离不开空气。

［科学思维］

通过多个感知实验和对比观察，从具体现象中归纳空气的基本特征，培养现象观察、归纳总

结的初步科学思维。

［探究实践］

自主完成装空气、吹空气、水中探空气等趣味实验，能细致观察实验现象，如实记录发现，

主动验证空气的存在与特征。

［态度责任］

1.乐于参与科学探究活动，保持对空气探究的好奇心与求知欲；

2.感知空气对生命的重要意义，树立爱护空气、保护环境的初步意识。

【教学重点】

通过实验感知空气的真实存在，掌握空气无色、无味、透明、会流动、占据空间的基本特征。

【教学难点】

通过具象实验现象，推理归纳出空气占据空间、会流动的抽象特征。

【教具准备】

［教师教具］

透明塑料袋、玻璃杯、水槽、清水、粉笔、纸巾、多媒体课件、空气趣味科普短视频。

［学生分组器材］

透明塑料袋、小玻璃杯、纭巾、水槽、清水、实验记录单。

【教学过程】

一、导入新课

［教师活动］播放风吹树叶飘动、国旗飘扬、人们呼吸的短视频，提问：视频中这些现象是什

么物体作用产生的？我们身边有一种看不见、摸不着，却时刻陪伴我们的物质，它是什么？顺势

引出课题《感受身边的空气》。

［学生活动］观看视频，结合生活经验自由发言，猜测现象由空气产生，初步感知空气的存在。

［设计意图］依托生活常见现象导入，贴近学生认知，快速激发探究兴趣，自然引出本节课探

究主题。

二、讲授新课（聚焦、探索、研讨、拓展）

1

（一）聚焦板块

［教师活动］抛出核心问题：空气真的存在吗？我们为什么看不见摸不着它？引导学生结合生

活经验发言，梳理学生已有认知，明确本节课探究目标：寻找空气、认识空气特征。

［学生活动］自由分享生活中和空气相关的现象，大胆猜想空气是否存在，带着疑问进入探究

学习。

［设计意图］激活学生生活经验，抛出探究疑问，明确课堂探究重点，引发学生探究欲望。

（二）探索板块

1.活动一：捕捉身边的空气

［教师活动］示范用透明塑料袋捕捉空气的方法，引导学生观察袋中空气，捏一捏、挤一挤，

提问：塑料袋鼓起说明什么？挤压时能感受到什么？指导学生分组操作。

［学生活动］分组用塑料袋捕捉空气，观察空气颜色、状态，通过挤压、松手感受空气的流动

性，记录直观发现。

［设计意图］通过动手操作直观感知空气存在，初步发现空气透明、可流动的特点。

2.活动二：验证空气占据空间

［教师活动］演示经典实验：将纸巾塞入玻璃杯底部，竖直倒扣压入水槽水中，取出杯子观察

纸巾是否变湿；再将杯子倾斜，观察水中气泡与纸巾变化。讲解实验原理，引导学生思考现象背

后的原因。

［学生活动］认真观察实验现象，小组讨论：竖直倒扣纸巾不湿、倾斜冒气泡的原因，理解空

气占据杯内空间，阻挡水进入。

［设计意图］通过对比实验突破难点，让学生直观感知空气占据空间的核心特征。

3.活动三：无处不在的空气

［教师活动］出示粉笔、土壤，提问：固体缝隙中有空气吗？演示将粉笔放入水中，引导学生

观察气泡，总结空气无处不在。

小［学j羲；观察水中粉笔冒出的气泡，明白土壤、物体缝隙中都有空气，完善空气分布认知。

［设计意图］拓宽学生认知，打破“空气只在空旷处”的误区，建立空气无处不在的科学观念。

（三）研讨板块

［教师活动］出示研讨问题，组织小组交流后全班总结：1.我们通过哪些方法证明了空气的存

在？2.空气有哪些基本特征？3.生活中哪些现象能说明空气会流动、占据空间？

［学生活动］小组汇总实验发现，汇报实验方法与结论，结合吹风、充气、水杯防水等生活实

例，梳理空气的全部特征。

［设计意图］梳理实验成果，整合知识点，实现实验现象到科学结论的转化，落实科学思维培

养。

（四）拓展板块

［教师活动］提问：如果没有空气，我们的生活会变成什么样？结合图片讲解空气对呼吸、燃

烧、动植物生存的重要作用，布置课后任务：继续寻找生活中空气存在的证据。

［学生活动］思考发言，感知空气对生命和生活的重要意义，记录课后探究任务。

［设计意图］联结生活与生命，渗透爱护空气、保护环境的态度责任，延伸课堂探究。

四、课堂小结

本节课我们通过多个趣味实验，证实了空气是真实存在的，它无处不在。同时我们掌握了空

气的基本特征：无色、无味、透明、会流动、能够占据一定的空间。空气是我们生活中不可或缺

的重要物质，支撑着人类和动植物的生存，接下来我们将继续探究空气的更多秘密。科学探究需

要细致观察、大胆验证，每一个生活现象背后都藏着科学知识。

【板书设计】

感受身边的空气

1.核心结论：空气真实存在、无处不在

2.空气基本特征

无色、无味、透明

会流动、占据一定空间

2

3.意义：生命离不开空气

2.热空气上升

【教材分析】

本课是空气单元第二课，承接第一课空气基本特征的知识，聚焦空气受热后的变化规律，是

连接空气基础特征与风的形成的关键过渡课。教材以生活中热气上升现象为切入点，设计纸蛇转

动、热气球模拟等探究实验，引导学生发现空气受热膨胀、变轻、上升的核心规律，同时对比冷

空气下沉的特点。本课的热空气流动原理是后续风的形成的核心基础，构建了“空气特征一冷热

变化一空气流动”的单元知识逻辑，为学生理解自然风的成因提供核心理论支撑。

【学情分析】

四年级学生熟悉热水冒烟、热气向上飘、热气球升空等生活现象，但不清楚背后的科学原理。

学生已掌握空气基本特征，具备基础实验操作和观察能力，能独立完成简单分组实验。但学生难

以理解“空气受热膨胀、质量变轻”的抽象物理变化，无法自主区分冷热空气的流动差异，需要

通过具象实验、直观现象突破抽象认知难点。

【核心素养分析】

［科学观念］

L知道空气受热后体积膨胀、质量变轻，会向上流动；

2.了解冷空气相对较重，会向卜流动；

3.掌握热空气上升的原理，知晓其在生活、科技中的应用。

［科学思维］

通过冷热空气对比实验，观察现象、对比差异，推理冷热空气的流动规律，建立现象与原理

的逻辑关联，培养对比推理思维。

［探究实践］

自主完成纸蛇转动、模拟热气球上升实验，规范观察、记录实验现象，能独立分析实验现象

背后的科学原理。

［态度责任］

1.乐于探究冷热空气的变化规律，体验科学实验的乐趣；

2.了解热气球、孔明灯的科学原理，体会科学知识在生活和科技中的应用价值。

【教学重点】

通过实验探究，掌握热空气上升、冷空气下沉的流动规律。

【教学难点】

理解空气受热膨胀变轻、遇冷收缩变重，从而产生升降流动的内在原理。

【教具准备】

［教师教具］

纸蛇、蜡烛、火柴、透明塑料筒、轻质塑料袋、热气球科普视频、多媒体课件。

［学生分组器材］

自制纸蛇、小蜡烛、火柴、轻质薄塑料袋、实验记录单。

【教学过程】

一、导入新课

［教师活动］出示做饭热气上升、篝火烟雾向上飘、热气球升空的图片，提问：为什么热气和

烟雾总是向上飘？热气球为什么能飞到空中？引出本节课课题《热空气上升》。

［学生活动］观察图片，结合生活经验大胆猜想原因，主动发言分享自己的想法，带着疑问进

入新课学习。

［设计意图］以生活常见现象和趣味科技场景导入，激发探究兴趣,精准聚焦本课核心探究问

题。

二、讲授新课（聚焦、探索、研讨、拓展）

3

（一）聚焦板块

［教师活动］回顾上节课空气的基本特征，抛出核心问题；空气受热后会发生什么变化？冷热

空气的流动方向一样吗？引导学生大胆猜想，梳理探究方向。

［学生活动］回顾旧知，自主猜想热空气的变化和流动特点，明确本节课探究重点。

［设计意图］衔接旧知、引出新知，建立单元知识关联，明确课堂探究目标。

（二）探索板块

1.实验一：纸蛇转动实验

［教师活动］讲解实验器材和操作规范，强调用火安全。示范将纸蛇悬挂在燃烧的蜡烛上方，

引导学生观察纸蛇的变化；指导学生分组实验，观察现象并思考：纸蛇为什么会转动？

［学生活动］分组安全操作实验，观察到蜡烛上方的纸蛇持续转动，熄灭蜡烛后纸蛇停止转动,

记录实验现象，小组初步讨论原因。

［设计意图］通过直观的动态现象，让学生初步感知热空气向上流动的特点。

2.实验二：模拟热气球上升实验

匚教师活动］指导学生将轻质塑料袋罩在燃烧的蜡烛上方，观察塑料袋的变化，提醒学生远离

火焰、规范操作。引导学生对比加热前后塑料袋的状态差异。

［学生活动］分组实验，观察发现塑料袋受热后慢慢鼓起、向上飘动，冷却后下落，完整记录

实验现象。

［设计意图］模拟真实热气球原理，直观验证热空气上升的规律，强化实验认知。

3.对比探究：冷热空气流动差异

［教师活动］结合两组实验，引导学生对比分析：受热空气、常温空气、冷空气的流动区别，

讲解空气受热膨胀变轻、遇冷收缩变重的原理。

［学生活动］结合实验现象，理解热空气轻、向上流，冷空气重、向下流的核心规律。

［设计意图］突破教学难点，从现象归纳本质原理，完善学生认知体系。

（三）研讨板块

［教师活动］出示研讨问题，组织小组研讨后全班交流：1.纸蛇转动、塑料袋上升的共同原因

是什么？2.冷热空气的流动方向有什么不同？3.生活中还有哪些热空气上升的现象？

［学生活动］小组汇总实验结论，汇报热空气上升的原理，举例炊烟上升、暖气升温、孔明灯

升空等生活实例。

［设计意图］梳理实验规律，联结生活实际，实现知识的内化与初步应用。

（四）拓展板块

［教师活动］播放热气球、孔明灯、烟囱排烟的科普视频，讲解热空气上升原理在生活、航空

中的应用，同时普及孔明灯燃放的安全隐患。布置课后任务：观察家中暖气、油烟机的工作位置,

思考设计原理。

［学生活动］观看视频，了解科技应用，记录课后观察任务，树立安全用火意识。

［设计意图］拓宽知识视野，落实知识应用，渗透安全与生活教育。

四、课堂小结

本节课我们通过两组经典实验，探究出了冷热空气的流动规律：空气受热后体积膨胀、质量

变轻，会向上流动；空气遇冷后收缩变重，会向下流动。纸蛇转动、塑料袋升空都是热空气上升

的作用效果。生活中的热气球、油烟机、烟囱都是利用了热空气上升的原理。本节课的知识也是

我们下节课探究风的形成的重要基础，冷热空气的流动是自然风形成的核心前提。

【板书设计】

热空气上升

L原理：空气受热一膨胀、变轻一向上流动

2.对比：冷空气一收缩、变重一向下流动

3.实验现象：纸蛇转动、塑料袋上升

4.生活应用：热气球、油烟机、烟囱、暖气

4

3.风的形成

【教材分析】

本课是空气单元的核心重难点课，承接前两课空气特征、热空气上升的知识，完整揭示自然

风的形成原理。教材以“冷热空气流动”为核心，设计密闭空间风的模拟实验，引导学生探究温

差与空气流动的关系，总结风的形成完整过程。本课实现了从单一空气特性到空气动态流动的知

识升级，是单元知识的整合与升华，同时为学生认识自然气象现象奠定科学基础，构建“感知空

气一冷热变化一空气流动成风”的完整单元探究体系。

【学情分析】

四年级学生每天都能感受到风，知道风有大小、方向，但完全不清楚风的形成科学原理。学

生已经掌握热空气上升、冷空气下沉的规律，具备一定的实验探究和逻辑推理能力，能够跟随实

验现象推导规律。但学生难以理解“温差导致空气流动，空气流动形成风”的完整逻辑链，无法

区分自然风与模拟风的异同，对宏观自然风的形成认知较为模糊。

【核心素养分析】

［科学观念］

1.知道风是由空气流动形成的；

2.理解温差是空气流动的核心原因，掌握自然风的完整形成过程；

3.了解风的大小、方向与空气流动速度的关系。

［科学思维］

通过模拟实验现象，推理温差、空气流动、风的形成三者的逻辑关系，构建完整的科学推理

思维，能解释简单的自然风现象。

［探究实践］

完成风的形成模拟实验，细致观察烟雾流动轨迹，准确记录实验现象，自主归纳实验结论，

模拟还原自然风形成过程。

［态度责任］

1.体会自然现象背后的科学规律，养成乐于探究自然、善于思考的科学态度；

2.了解风的利弊，知道风与人类生活、自然环境密切相关。

【教学重点】

通过模拟殳验，总结风的形成原因：冷热不均导致空气流动，形成风。

【教学难点】

推导自然环境中大范围温差引发空气流动、形成自然风的完整过程。

【教具准备】

［教师教具］

风的形成模拟实验盒、蜡烛、火柴、香、烟雾、自然风形成动画视频、多媒体课件。

［学生分组器材］

简易实验盒、小蜡烛、香、火柴、实验记录单。

【教学过程】

一、导入新课

［教师活动］播放风吹动花草、海浪、风车转动的短视频，提问：风看不见摸不着，它是怎么

产生的？结合上节课冷热空气流动的知识，引导学生猜想风的成因，引出课题《风的形成》。

［学生活动］观看视频，结合旧知大胆猜想风的形成原因，主动交流想法，开启新课探究。

［设计意图］结合生活场景和旧知导入，搭建知识衔接桥梁，激发学生探究自然现象的兴趣。

二、讲授新课（聚焦、探索、研讨、拓展）

（一）聚焦板块

［教师活动］回顾旧知：热空气上升、冷空气下沉。抛出核心问题：当冷热空气同时存在时，

会发生什么现象？这种现象和风有什么关联？明确本节课探究核心：揭秘风的形成原理C

［学生活动］回顾冷热空气流动规律，思考空气冷热不均带来的变化，聚焦本课探究重点。

［设计意图］衔接上节课核心知识，层层递进，精准聚焦本课重难点。

5

（二）探索板块

1.无风对照实验

［教师活动］在密闭实验盒中不点燃蜡烛，点燃香，引导学生观察烟雾状态，提问：烟雾是否

流动？有没有风产生？

［学生活动］观察发现烟雾竖直向上，无流动现象，得出：无温差则无空气流动、无风。

［设计意图］设置对照实验，铺垫温差与风的关联，保证实验探究的严谨性。

2.有风模拟实验

［教师活动］在实验盒一侧点燃蜡烛，制造温差，再次点燃香，引导学生观察烟雾流动轨迹，

全程巡视指导，强调用火安全，引导学生思考烟雾流动的原因。

［学生活动］分组完成实验，观察到烟雾从冷端流向热端，清晰记录烟雾流动路径，小组讨论

空气流动过程。

［设计意图］通过直观的烟雾流动现象，具象化看不见的空气流动过程，突破认知难点。

3.实验原理梳理

［教师活动］结合实验现象梳理原理：蜡烛加热一侧空气，空气受热上升，局部气压变小，另

一侧冷空气流动补充，空气发生流动，从而形成风。

［学生活动］理解温差一空气流动一形成风的完整逻辑，梳理实验原理，完善实验记录。

［设计意图］从实验现象提炼科学原理，构建完整的知识逻辑链。

（三）研讨板块

［教师活动］出示研讨问题，组织小组深度研讨：1.模拟实验中，风是如何产生的？2.自然中

哪里会产生温差？大自然的风是怎么形成的？3.风的大小和什么因素有关？

［学生活动］小组交流汇报，结合实验推导自然风成因：地面受热不均产生温差，冷热空气持

续流动，形成自然风；明白温差越大、空气流动越快，风越大。

［设计意图］实现模拟实验到自然现象的迁移，攻克教学难点，落实科学思维。

（四）拓展板块

［教师活动］播放自然风形成动画，讲解海陆风、昼夜风的形成原理，介绍风的用途与危害，

布置课后任务：观察一天中风的大小、方向变化，尝试用所学知识简单解释。

［学生活动］观看动画，了解自然风的多样形式和利弊，记录课后观察任务。

［设计意图］拓宽自然科学视野，让学生学会用科学知识解释自然现象。

四、课堂小结

本节课我们通过对照模拟实验，揭秘了风的形成原理。风的本质是空气的流动，而产生空气

流动的核心原因是冷热不均。局部区域受热不均，热空气上升，冷空气流向热区补充，空气持续

流动就形成了风。自然界中地面、海洋、陆地受热不均，形成了大自然的风，温差越大，空气流

动速度越快，风力就越大。本课整合了前两课的空气知识，让我们完整掌握了空气的动态变化规

律。

【板书设计】

风的形成

1.风的本质：空气流动

2.形成原因：冷热不均（温差）

热空气一上升一形成低压区

冷空气一流入补充一空气流动一形成风

3.风力规律：温差越大一流动越快一风力越大

4.空气与我们的生活

【教材分析】

本课是空气单元的总结应用课，整合前三课空气存在、冷热空气流动、风的形成等全部单元

知识，聚焦空气与人类、动植物、自然环境的密切关联。教材从生命生存、生活生产、自然环境

6

三个维度展开，结合生活实例、生态场景、环保现状，引导学生全面认识空气的重要价值，了解

空气污染的危害与防护方法。本课实现了单元知识从“探究规律”到“生活应用、社会责任”的

升华，完善了单元科学探究与德育育人的双重目标，是单元知识的总结、巩固与拓展。

【学情分析】

四年级学生已经系统掌握空气的基本特征与流动规律，知道空气对呼吸的重要性，但对空气

在生产、自然生态中的多元作用认知片面。学生能感知雾霾、灰尘等空气污染现象，但不清楚空

气污染的成因、危害和防护方法，环保意识较为薄弱。同时学生具备一定的总结归纳能力，能够

自主梳理单元知识、结合生活实例分析问题，适合开展总结、应用、探究式学习。

【核心素养分析】

［科学观念］

1.全面认识空气对生命、生活、生产、自然环境的重要作用；

2.了解常见的空气污染来源、危害，掌握基本的空气防护方法；

3.系统梳理本单元空气的全部核心知识，构建完整的单元知识体系。

［科学思维］

通过羲梳理、案例分析，归纳空气的应用价值与污染危害，培养分类总结、辫证思考的科

学思维。

［探究实践］

自主梳理单元知识，小组合作分析生活中空气利用与污染案例，能结合所学知识提出简单的

空气保护方案。

［态度责任］

1.体会空气与人类生活密不可分，树立珍惜空气、爱护环境的意识；

2.主动关注空气质量，养成绿色低碳的生活习惯，承担保护环境的社会责任。

【教学重点】

全面掌握空气在生命、生活、生产中的重要作用，了解空气污染的危害与防护措施。

【教学难点】

结合单元正学知识，辩证分析空气的价值与空气污染问题，树立主动环保的责任意识。

【教具准备】

［教师教具］

清新空气与污染空气对比图片、空气污染科普视频、空气应用场景课件、单元知识思维导图、

空气质量播报视频。

［学生分组器材］

单元知识梳理单、生活案例分析记录表、环保方案设计纸。

【教学过程】

一、导入新课

［教师活动］播放清新森林空气、城市雾霾天气的对比视频，提问：我们的生活离不开空气，

空气给我们带来了哪些帮助？污染的空气会对我们的生活造成什么影响？引出课题《空气与我们

的生活》。

［学生活动］观看对比视频，直观感受空气质量的差异，自由发言分享空气对生活的作用，初

步感知空气污染的危害。

［设计意图］通过强烈的场景对比，快速吸引学生注意力，聚焦本课生活应用与环保主题。

二、讲授新课（聚焦、探索、研讨、拓展）

（一）聚焦板块

［教师活动］引导学生回顾单元所学，提问：这个单元我们认识了空气的哪些特点？空气的流

动、热空气上升、风的形成都和我们的生活息息相关，今天我们就全面探究空气与生活的密切联

系。

［学生活动］快速回顾单元知识，梳理空气的特征与流动规律，聚焦本课探究主题C

［设计意图］系统回顾单元旧知，为知识应用、总结升华铺垫基础。

（二）探索板块

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1.空气对生命的意义

［教师活动］出示人类呼吸、动植物生长的图片，讲解：空气是生命的基础，人类、动物呼吸

需要氧气，植物生长需要空气辅助光合作用，没有空气就没有生命。

［学生活动］结合生活认知，理解空气是生命赖以生存的必要条件，感知空气的核心价值。

［设计意图］夯实生命科学认知，建立空气与生命的核心关联。

2.空气在生活生产中的应用

［教师活动］展示风车发电、热气球飞行、通风换气、风力灌溉、充气用品等场景图片，引导

学生分组讨论场景中利用了空气的哪些特点。