2026秋教科版四年级科学上册第一单元《空气》教学设计

1.感受空气

【教材简析】

《感受空气》是本单元的起始课，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，在本课中，学生通过设计探究实验找寻空气存在的证据,

并通过对比水和空气的不同点，初步感知空气的基本性质，从感知走向实证，为

后续研究空气特征奠基，

聚焦部分，出示“风吹动窗帘”的图片，以“空气无色无味，如何找到空气

存在的证据”这个问题引入，引导学生从感官认知走向科学实证。

探索部分，设计了两个主要活动：首先学生通过“证明塑料袋中空气的存在”、

“证明空瓶中空气的存在”、“通过被风吹动的物体来证明空气存在”等探究活

动，找到空气存在的证据，初步感知空气的性质，在探究过程中逐步建立起证据

意识。又通过对比空气和水的不同，逐步建构液体和气体的概念，有助于学生更

好理解空气的特征。

研讨部分，学生重点讨论用哪些方法可以证明空气的存在，进而帮助学生培

养尊重事实证据，用证据证明自己观点的实证意识。同时通过对空气和水不同点

的总结，加深对气体、液体特性的认识。

拓展部分，让学生用实验证明土壤中有空气，引导学生学以致用，进一步提

升实证意识。

【学情分析】

二年级时，学生已经在教师指导下，充分运用多种感官和对比的方法本周围

的空气进行了初步的研究。学生已认识到空气总是充满各处，并学会用无色、无

味、透明、会流动等科学词汇描述空气特征，为本节课进一步研究空气奠定了基

础。

进入四年级，学生的科学思维能力和探究实践能力都有了很大的提升，能运

用感官和选择恰当的工具、仪器，观察并描述空气的特征，用较准确的科学词汇、

统计图表记录收集到的证据并运用分析、比较、推理、概括等方法，分析证据，

得出结论。

【教学目标】

1.通过找寻空气存在的证据和对比水和空气的观察活动，认识到空气总是充

满各处，并且具有无色、无味、透明、会流动等特征。

2.在教师指导下，能利用提供的材料设计实验证明空气的存在，并在实证过

程中进一步加深对空气特性的认识。

3.在找寻空气存在证据的探究活动中，明白科学的结论需要客观事实（证据）

来加以证明。

【教学重难点】

教学重点：通过设计实验找寻空气存在的证据，并认识空气的基本性质，

教学难点：通过一定的科学方法，能将看不到的空气转化为具体的现象来证

明空气的存在，用证据支持结论。

【教学准备】

教师：教学课件、空瓶、水槽。

学生：每组准备塑料袋、烧杯、黑色卡纸、镒子、粉笔、橡皮、气球、红旗、

密封袋装的水和空气、观察记录单等。

【教学过程】

一、聚焦：激趣引入，导入新课（预设2分钟）

材料准备：教学课件

1.师出示风吹动窗帘的图片，提问：是什么吹动了窗帘？

2.讲述：空气无色无味，我们怎么证明它的存在呢？今天我们一起来找寻空

气存在的证据，进一步感受空气。（板书课题：感受空气）

【设计意图】通过风吹动窗帘的图片，引导学生初步认识空气的存在，再通

过提问“空气无色无味，我们该如何找到空气存在的证据”引出本节课的研究主

题。

二、探索，设计实验，找寻证据（预设30分钟）

材料准备：教学课件、塑料袋、空瓶、水槽、烧杯、黑色卡纸、镶子、粉笔、

橡皮、气球、红旗、密封袋装的水和空气、观察记录单。

活动一：找寻空气存在的证据

实验（一）：证明塑料袋中存在空气

1.出示塑料袋，问：你能用这个塑料袋收集一袋空气吗？

2.学生演示将塑料袋在空中用力一兜，然后迅速收口。

3.追问：你怎么证明现在这个塑料袋中存在空气？（可以按一按，也可打开

塑料袋，感受风）

4.学生实验

5.学生交流：

我用（方法），如果观察到（现象），则证明塑料袋中存

在空气。

6.过渡：我们刚用通过挤压塑料袋感受到阻力，或松开袋口时感觉到气流涌

出，证明塑料袋中存在空气。

实验（二）：证明空瓶中存在空气

1.出示空瓶，问：这个空瓶中有没有空气存在？我们可以如何证明？（也可

以盖上瓶盖按一按，还可以将空瓶倾斜放入水中。）

2.演示将空瓶倾斜放入水中，问：观察到了什么现象？（看到了气泡）

3.追问：气泡的产生说明了什么？（空瓶中有空气）

4.提问：那其他物体（如粉笔、橡皮）中存不存在空气，我们可以如何来证

明？（将其放入水中，看有没有气泡生成）

5.生实验验证粉笔和橡皮中是否存在空气。

6.生交流发现：粉笔和橡皮都存在空气。

7.总结：我们可以通过将物体放入水中，观察有无气泡生成，来判断物体中

是否存在空气。

实验（三）：通过被风吹动的物体证明空气的存在

1.出示风吹头发、国旗飞扬的图片，问：这些场景中，空气是否存在？你的

证据是什么？（空气是存在的，被风吹动的物体就能证明空气的存在）

2.追问：风是什么？（风是快速流动的空气）

3.过渡：那我们是不是可以用这些被风吹动的物体来讦明空气的存在？

4.出示实验材料（气球、红旗等），请利用这些材料，找出更多空气存在的

证据，并和你的组员交流你的方法。

5.学生交流

6.总结：我们可以通过被风吹动的物体来证明空气的存在。

【设计意图】学生通过“证明塑料袋中空气的存在“、“证明空瓶中空气的

存在”、“通过被风吹动的物体来证明空气存在”的实验探究，进一步感知空气

的存在，意识到证明空气存在的方法有很多，进一步提升实证意识。

活动二：比较空气和水

1.谈话：相信同学们对空气的性质乂有了更深的认识，那接下来让我们请出

我们另一位老朋友一一水，对比一袋水和一袋空气，它们有什么不同？请用压一

压、掂一掂等方法进行对比观察，并完成记录单的填写。

2.学生实验

3.学生交流发现，师生共同总结水与空气的不同点。

【设计意图】通过对比观察，学生能够直观地感受空气与水的不同，从而认

识空气特征，为接下来对空气性质的探究做铺垫。

三、研讨（预设5分钟）

材料准备：教学课件

1.我们看不到空气，用哪些方法可以证明空气的存在？这些方法中哪些更有

说服力？为什么？（直接、可测、可对比的实验方法更具说服力。）

2.空气与水有什么不同？（学生总结）

【设计意图】通过回顾本节课学到的知识，巩固学生对空气性质的认识，并

通过总结实险方法，提升学生的证据意识，学会用证据来支撑自己的观点，从而

提升科学探究能力。

四、拓展（预设3分钟）

1.提出问题：土壤中有空气吗？想办法通过实验来验证我们的观点。

2.学生运用今天所学，设计实验，并在课后完成实验探究。

【设计意图】通过“土壤中有空气吗”这个探究问题，引导学生学以致用，

在探究过程中进一步培养探究思维，提升实证意识，学会用证据证明自己的观，点C

五、板书设计

感受空气

方法现象

按压装满空气的塑料袋鼓起来、按不动■

将物体放入水中产生气泡-证明空气的存在

利用风吹动物体

【疑难解答】

在证明其他物体（如粉笔、橡皮）是否存在空气这个实验中，可能会出现气

泡不明显，或者入水时把空气带入水中的情况，该如何解决？

针对气泡不明显的情况，可以在烧杯背后衬一张黑色的纸。在黑色背景下，

小气泡也更容易被观察到。针对入水时把空气带入水中的情况，应事先提供缓子，

告知学生要垂直缓慢浸入。

2.空气能占据空间吗

【教材简析】

《空气能占据空间吗》是本单元第二课，指向课标学习内容要求L2.4：说明

空气有质量并占有一定的空间，空气会充满各处。经过第一课的学习，学生已经

感受到空气的存在。本课通过一系列活动，学生能分析实验现象来验证空气能占

据空间。

教材由四部分组成。第一部分聚焦板块，学生观察到把空的塑料瓶倾斜压入

水中，瓶口有气泡冒出，水会进入瓶内。据此预测“若瓶口竖直向下压入水中时,

水能够进入瓶内吗？并说出理由”，引导学生提出空气能否占据空间这一问题。

第二部分探索板块，学生探索空气能否占据空间的实验活动，观察并如实记录实

验现象。第三部分研讨板块，引导学生对观察到的现象进行描述、交流和分析•，

从而验证空气能占据空间。第四部分拓展板块，利用空气能占据空间的性质将瓶

中的水挤出来。

本课的重点是通过实验探究认识到空气能占据空间，难点是对空气占据空间

这一事实作出科学的解释，需要教师引导学生对实验现象进行深入的论证交流。

【学情分析】

空气是否也和其他物质一样，占据空间呢？这个问题对于四年级的学生来说,

会存在一些争议；固体、液体这些看得见、摸得着的物体能占据空间，学生容易

理解。但对看不见、摸不着的空气也能占据空间存在疑问。

【教学目标】

1.通过观察、描述、分析拧紧瓶盖慢慢将塑料瓶的上半部分压入水中、压入

后拧开瓶盖、对着瓶口吹气这三个探究活动的实验现象，知道空气能占据一定的

空间。

2.能用去了底部的塑料瓶、浮的小球等材料研究空气能否占据空间；能应用

空气占据空间这一原理，利用材料设计小实验。

3.能对空气能否占据空间产生研究的兴趣；能尊重事实，对实验现象和结果

如实进行记录和描述；了解“空气占据空间”在生活中的应用。

【教学重难点】

教学重点：通过观察、描述、分析三个探究活动的实验现象，知道空气能占

据一定的空间。

教学难点：在探究活动中找到空气占据空间的证据，并对这一事实做出科学

的解释。

【教学准备】

教师：教学课件、半瓶水、两根吸管、橡皮泥。

学生：水槽、塑料瓶去底（2个）、红色小球、水、毛巾、实验记录单。

【教学过程】

一、聚焦问题，激发兴趣（预设5分钟）

材料准备：课件，矿泉水瓶（完整的，剪去下部分的），红色小球

1.出示空的矿泉水瓶：水瓶中可以容纳物体，我们将这个区域称为“空间”，

提问：这里面真的是空的吗？

2.把它倾斜压入水中会有什么现象？一起来观察吧。

3.引出疑问：竖直向下压入水中，水还能进入瓶内吗？你的理由是什么？

学生提出：空气能占据空间。

师：空气真能占据空间吗？今天我们就来探究。（板书）

【设计意图】通过回顾水瓶容纳物体的区域是空间，交流瓶子是不是真的是

空的帮助学生回顾空间、空气等概念。接着学生通过演示实脸发现：水瓶倾斜压

入水中后，瓶中装满了水，并有气泡冒出，从而引导学生发现空气不出来水就不

能进入这一现象。

预测竖直向下压入水中的现象并说明理由，了解学生对空气能否占据空间的

前认知，激发学生探究空气能否占据空间的积极性。

二、探究空气是否占据空间（预设20分钟）

（一）用瓶入水（拧紧瓶盖、拧开瓶盖）

材料准备：课件，去底矿泉水瓶，水槽（有水），红色小球，实验记录单

1.我们利用这些实验器材，可以怎样设计实验来验证空气能占据空间呢？（小

球可以浮在水面上，方便观察水面位置。）

（1）拧紧瓶盖，竖直压入

（2）竖直压入，拧开瓶盖

通过实物和黑板演示使学生明确实验方法：将水瓶竖直压入，观察水面和小

球位置的变化，再拧开瓶盖观察水面和小球位置的变化。（黑板板书）

（3）大家一起思考记录

在实验中需要观察什么？（预设：观察水有没有进入瓶内，观察水面。）

这里引入水位的概念：这里的“水位”指的是容器中水面距离容器底部的高

度。无论装水的容器怎样倾斜，我们看到的水面在水静止不动时总是平直的，我

（4）出示实验记录单

记录单«

班级：_________

空气占据空间实险姓名：_________

小组：_________

实验现象：拧紧瓶盖时，瓶内水位比瓶外水位。拧开瓶

盖后，瓶内水位和瓶外水位O

▲我会观察，我们需要记录:

①拧紧瓶盖竖直压入水槽底部时，瓶内的水位有变化吗?

请你在实验记录单中用线画出水位。

②比较瓶内、外水位。

▲我会思考：想一想，你观察到的这些现象说明了什么？

2.学生领取材料，开始实验，教师巡视指导。

3.小组汇报交流。

（1）小球在哪里？

（2）当把塑料瓶压到水槽底部时，瓶内、外的水位有没有发生变化？

拧紧瓶盖时，小球的位置在底部，瓶内水位比瓶外水位低。拧开瓶盖后，小

球慢慢上升，直到瓶内水位和瓶外水位一样高。

（3）拧紧瓶盖，水为什么进不去呢？（预设：瓶中有空气，空气占据了瓶中

的空间，水就进不去了）

（4）拧开瓶盖，水为什么慢慢进去了？（预设：瓶中的空气从瓶口跑出去了,

所以水慢慢进去了）（可以提示：如果教室里挤满了人，外面还能进来吗？怎样

才能进来，需要有人出去才行。）

小结：这种现象说明空气能占据空间。（将板书的“吗”去掉）

【设计意图】通过柠紧瓶盖和拧开瓶盖两个实验现象的对比，发现并论证空

气能占据空间。拧紧瓶盖空气出不去，水就进不来，空气占据瓶中的空间；而拧

开瓶盖后空气出去了，水就进入了，说明之前的空间被空气占据。可以加深学生

对空气能占据空间这一现象的理解。

（二）往里吹气

材料准备：课件，去底水瓶，红色小球，水槽，实险记录单

1.提问：空气占据了瓶子的空间，所以水进不去，空气出来了水就进入了瓶

中。你能想办法让空气重新占据瓶子的空间吗？

2.学生：往瓶中吹气（板书）追问：怎么吹。

3.PPT出示提醒：深吸一口气，包住瓶口，

慢慢吹气C

安全提醒：用嘴接触瓶口时，要保证瓶口洁

净于牛！（右•条件检一个瓶子）

往里吹气

将此实验记录单贴在前面的实验记录单上。

▲观察与思考：往瓶中吹气，瓶中小球、水位有什么变化？

4.小组实验

【设计意图】让学生直观感受空气重新占据瓶子的空间并将水挤出，对空气

能占据空间有了更深入的理解。

三、交流研讨观察中的发现（预设12分钟）

1.说一说在实验中你观察到了什么？

（1）往瓶中吹气，瓶中有什么变化？（引导学生说小球和水位的变化）

学生展示实验记录单，并在黑板上补充。

（2）这说明了什么？

2.还有其他方法可以证明空气能占据空间这一性质吗？（装空气的袋子、气

球等。）

【设计意图】引导学生将前面三个活动中出现的实验现象与空气能占据空间

这一事实建立逻辑联系，并寻找生活中空气能占据空间的现象。

四、拓展（预设3分钟）

1.出示半瓶水、一块橡皮泥和两根吸管。

提问：在不倾斜瓶身的情况下，你能利用提供的这些材料把水从瓶中挤出来

吗？谁来说说你的想法？

2.请学生上来挑战

如果成功了，请分享你是怎么做的，利用了什么原理？若失败了，想想如何

去改进？

【设计意图】激发学生继续研究空气能占据空间兴趣，并能将其运用于生活

解决一些实际问题。

五、板书设计

1.空气能占据空间吗

拧紧瓶盖

【疑难解答】

1.学生在把杯子竖直、慢慢往下压的过程中，发现杯子里也进了一小部分的

水，并提出这个发现，教师怎么处理？

教师首先要对学生在实验中的发现予以肯定，表扬孩子们细心观察的科学态

度。其次可以把这个发现作为一个问题记录在班级记录表，留待下一节课解决。

同时要把学生的观察重点转移到小球的位置和水位在哪里并对结果做出自己妁解

释。

3.空气占据的空间会改变吗

【教材简析】

《空气占据的空叵会改变吗》是本单元的第三课，指向课标学习内容要求

2.3.5：知道有些物体的形状或大小发生了变化，如被切成小块、被挤压、被拉伸

等，构成物体的物质没有改变；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。本课在学生已了解空气占据空间的基础卜.，讲一步弓导学

生探究空气占据的空间是否能够改变。

在聚焦环节，通过“将空塑料瓶竖直压入水中，仍有少量水进入”的现象，

引发学生思考：“既然空气占满了瓶子的空间，为什么还会有水进入？”学生初

步推测空气占据的空间可能被压缩，从而使水得以进入。

在探索环节，学生通过三个活动逐步深入理解：首先，用手分别挤压装满空

气和水的塑料瓶，感受两者在受压时的差异，初步感知空气占据的空间容易发生

变化：接着，使用注射器定量研究，通过记录活塞推进前后的刻度变化，比较空

气与水在受压时占据空间的不同表现；最后，用图示解释这一变化过程，进一步

理解空气容易被压缩，而水很难被压缩的核心概念。

在研讨环节，引导学生基于实验现象进行总结，认识到空气占据的空间会因

外力作用而改变，并能够运用这一结论来解释挤压塑料瓶、压瓶入水和皮球充气

等现象。

在拓展环节中，学生通过制作“空气压缩枪”的小游戏，亲身体验压缩空气

的应用，理解空气被压缩后能够产生弹力，同时强调实验安全。

整节课通过观察、操作、图示和应用四个环节，帮助学生建构起“空气占据

的空间会改变”这一科学概念。

【学情分析】

四年级学生通过前两课的学习，己经建立起“空气真实存在”并“占据空间”

的前置概念。在《感受空气》一课中，他们通过压一压装有空气的塑料袋，已获

得了空气“可以被压缩”的初步模糊感知，但这种感知更多停留在触觉层面，尚

未升华为“空气占据的空间会发生改变”的清晰科学概念。学生往往难以解释其

原理，甚至容易将“空间被压缩”与“空气被挤出”这两种现象混淆。

【教学目标】

1.通过挤压瓶子和注射器实验，知道空气占据的空间可以被压缩，而水占据

的空间很难被压缩。

2.通过注射器实验和图示解释，比较并解释空气与水被压缩时的差异，发展

科学思维与探究能力。

3.通过体验空气被压缩，认识到打气筒、气垫船等都是利用空气容易被压缩

的原理，感悟科技发展对生活的影响。

【教学重难点】

教学重点：通过对比实验感知空气是容易被压缩的，且压缩的空气是具有弹

性的，而水不容易被压缩。

教学难点：解释空气为什么容易被压缩。

【教学准备】

教师：教学课件、水槽、演示用塑料瓶（2个）、注射器（2个）、烧杯、水、

橙子皮等。

学生：每组2个塑料瓶（1个装满空气、1个装满水）、2个相同的注射器、

烧杯、水、实验记录单、橙子皮（每组1块）。

【教学过程】

一、聚焦情境，引发猜想（预设5分钟）

材料准备：教学课件、空塑料瓶、装有水的水槽

1.提问“前面我们知道了空气会占据空间，谁能结合生活中的例子来说一说？”

（预设：气球充气会变大、杯子倒扣入水纸不湿。）

2.出示空塑料瓶，瓶口朝下竖直压入水中，引导学生观察“无气泡冒出但有

少量水进入”的现象，追问“空气明明占满了瓶子空间，为什么水还能进去？”

3.学生交流，鼓励学生自由表达猜想。（预设：空气被挤小了、空气跑了一

部分0）（板书课题）

【设计意图】通过回顾旧知建立信心，利用矛盾现象（空气占满空间却有水

进入）制造认知冲突，自然引出本课核心问题。从“已知”走向“未知”，激发

探究欲望。

二、探究实验，感知差异（预设22分钟）

活动L挤压塑料瓶——初步感知变化（预设5分钟）

材料准备：教学课件、装满水和装满空气的塑料瓶

1.每组领取装满空气和水的塑料瓶，用手分别挤压，感受手感的差异，观察

瓶子的形状变化。

2.学生操作，教师巡视指导，强调“用力适度，避免瓶子破损”。

3.小组汇报。（预设：装空气的瓶子能捏瘪且松手弹回；装水的瓶子几乎捏

不动，无明显变化。）

4.小结：引导学生提出“空气占据的空间可能变小了，水占据的空间没变化”

的猜想。

【设计意图】通过简单易操作的对比实验，让学生直观感知空气与水的差异，

降低抽象概念的理解难度。活动注重“动手体脸”，符合四年级学生“从具象到

抽象”的认知特点，为后续精准实验铺垫感性经验。

活动2：注射器实验——定量验证特点（预设10分钟）

材料准备：2个相同的注射器、烧杯、水、记录单

1.出示两个相同的注射器，提问“怎样用注射器能更准确地观察空间变化？。

引导学生想到“控制变量”（抽入同样多的物质、相同力度挤压）。

2.明确步骤:

（1）分别抽进20mL空气和201nL水,记录初始刻度。

（2）用手堵住管口，将注射器倒置在桌面上.慢慢用力压活塞至压不动，记

录最终刻度。

（3）为保证数据准确性，重复操作3次，取中间值。

3.学生操作，教师重点指导“刻度读取”（视线与刻度线平齐）、“用力均

匀”，提醒及时记录数据，对操作困难的小组进行个别帮扶。

4.通过实物投影展示3-4组的记录单，引导学生对比数据。（预设：空气占

据的空间明显减小，水占据的空间几乎不变。空气容易被压缩，水不容易被压缩。）

【设计意图】从“定性感知”过渡到“定量探究”，提升实验的科学性°通

过记录数据、汇总分析，培养学生的证据意识和数据分析能力。

活动3：图示解释一一具象化思维（预设7分钟）

材料准备：教学课件、记录单

1.用“O”表示空气微粒或者水微粒，出示注射器挤压前空气和水的微粒分

布图，引导学生画出挤压后空气和水的微粒分布情况，标注空间大小变化（间距

代表空间大小）。

2.展示交流，选取2-3幅学生作品，引导学生描述“空气微粒间距变小，空

间压缩；水微粒间距不变，空间不变”。

3.用简化图示总结，强化“空气容易被压缩，水不容易被压缩”的微观理解。

【设计意图】用图示将抽象的“空间变化”可视化，帮助学生梳理思维逻辑。

通过学生自主绘画、交流，将内隐的思维外显化，突破“解释现象”的难点，同

时培养学生的科学表达能力。

三、研讨交流，深化认知（预设8分钟）

材料准备：教学课件

1.“挤压装空气的塑料瓶时，空气真的被压缩了吗？结合注射器实验数据说

明理由。”（预设：注射器中空气刻度变小，说明空间被压缩，塑料瓶瘪了也是

因为空气占据空间变小，）

2.“装满空气的塑料瓶倒扣入水，为什么会有水进入？”（预设：水的压力

让空气压缩，空间变小，水就占据了部分空间。）

3.“鼓起来的皮球还能继续充气，这和空气的特性有什么关系？"（预设：

空气容易被压缩，能占据更小的空间，所以能继续充入更多空气。）

4.梳理结论：空气容易被压缩，所以它占据的空间会改变：而水不容易被压

缩，所以它占据的空间几乎不会变。

【设计意图】从脸证核心概念，到应用概念解决初始问题，最后迁移至解释

生活现象。整个过程要求学生调用实验证据（数据、图示）进行说理，体现了科

学探究的完整性和思维深度。

四、拓展应用，趣味延伸（预设3分钟）

材料准备：教学课件、注射器、橙子皮

1.出示安全提示卡，强调“注射器管口不能对着人”。教师演示正确操作姿

势（管口朝下，远离人群）C

2.每组用注射器吸入空气，用橙子皮堵管口，用力压活塞，观察橙子皮”发

射”现象。

3.提问“生活中还有哪些地方用到了空气容易被压缩的特性？”（预设：打

气筒、篮球、气垫船）笥要解释原理。

【设计意图】通过趣味游戏巩固学生所学知识，使学生在游戏体验中持续保

持探究热情。同时，紧密联系生活实际，引导学生将所学的科学知识运用到日常

生活场景中，实现从科学知识学习到生活实践应用的转化，进而培养学生的应用

意识。

五、总结回顾，梳理收获（2分钟）

1.提问：“这节课我们通过哪些实验发现了空气的秘密？核心结论是什么？”

（预设：挤压塑料瓶、注射器实验；空气占据的空间会改变。）

2.任务布置：回家找一找生活中哪些地方利用了“空气容易被压缩”的特性，

并记录下“现象”和“你的解释”，下节课分享。

【设计意图】通过简短回顾，强化课堂核心认知；课后任务将探究延伸到课

外，培养“用科学眼光看生活”的习惯，让科学探究不局限于课堂，同时为下节

课的交流互动铺垫素材，

六、板书设计

3.空气占据的空间会改变吗

特征空气容易被压缩，有弹性

水不容易被压缩

微粒数量、

原因大小不变,

间距变小

【疑难解答】

在运用微粒理论解释空气压缩现象时，怎样帮助学生理解空气微粒的大小和

数量恒定不变，仅仅是微粒间距发生了改变？

在黑板上以固定大小的圆国代表空气微粒，能够有效避免学生将注意力集中

于因微粒大小变化而引发的占据空间大小的改变，从而引导学生更多地关注微粒

的数量、间隙及分布情况，进而趋近于对该现象更为准确的解释。若有学生提出

是微粒大小的变化致使空气占据空间大小改变，我们应当给予肯定，因为从学生

的视角出发，这种解释具有一定的合理性，毕竟目前尚无直观可见的证据表明是

微粒之间的间隙发生了变化。

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这结果

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险证自己的猜想，

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：利用以二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，比如电子杵，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，独立完成脸证性实脸设计存在难度，而本实脸

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，基本能说出睑证过

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？）帮助学生匣清为什么

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、

同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）T定性分析（提问①：证明空气有质量）

T定量测量（提问②：用绿豆量化空气质量）T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、弹簧杆、皮球、打气筒。

1.提问：你们有更笥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。

六、板书设计

【疑难解答】

1.怎样给桶中的皮球打气操作更方便呢?

可以先将皮球的气喘部分露出桶外，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，怎样描述空气质量的大小？

我们通过在未打入空气的皮球一端桶中加入绿豆使天平恢复平衡，发现加入

绿豆的质量和打入空气的质量一致，所以可以通过绿豆数量表示空气质量的大小。

4.实验中的两个桶的大小可以不同吗？

实验中两个桶的大小尽可能保持一致，这样为最初调平天平减少障碍。如果

实在无法保证两个桶一样大小，实验前也一定要调平天平，也能进行验证实脸。

5.空气的流动

【教材简析】

《空气的流动》是教科版小学科学四年级《空气》单元的第五课，它是本单

元承上启下的关键一课，本课指向课程标准“物质的运动与相互作用”这一核心

概念，同时关联“运动的物体具有能量”的学段目标，并具体落实“知道风是一

种空气流动的现象”这一课标内容要求。这节课引导学生对空气静态属性的认知，

转向对其动态能量的探索。通过气球放气实验、制作“气球小火箭”和“空气炮”

等活动，引导学生亲身体验空气流动产生的力量并联系生活实际，认识人类如何

利用空气流动为生活服务。

教材由四部分组成；第一部分聚焦板块，通过气球飞走的现象引发学生对空

气流动力量的思考；第二部分探索板块，通过吹动纸杯、制作“气球小火箭”、

调查生活中利用空气流动产生力量的实例三个递进活动引导学生在实践中收集

“流动的空气有力量”的证据；第三部分研讨板块，引导学生交流实验现象，理

解空气流动方向与物体运动方向的关系并通过与水流类比，从能量视角深化认知；

第四部分拓展板块，通过制作“空气炮”进一步将抽象概念转化为具体应用的创

造性实践，有效提升了学生的工程思维与学习迁移能力。

【学情分析】

四年级学生对空气已有初步认识，知道空气存在、占据空间、有质量等性质，

但对“流动的空气有力量”这一概念缺乏系统认识。他们喜欢动手实验，具备一

定的观察和记录能力。本课通过多个有趣的实验活动，激发学生探究兴趣，引导

他们从感性体验上升到理性认识，理解“流动的空气有力量”这一核心科学概念，

并学会将此概念与生活中的风（风是空气快速流动的现象）及风力发电、放风筝

等应用实例联系起来。

【学习目标】

1.通过参与“吹动纸杯”和“发射气球小火箭”等体验活动，观察空气流动

对物体的作用现象，归纳并认识到“流动的空气具有力量”这一科学事实。

2.能运用观察、比较的方法，发现空气流动方向与物体运动方向之间的关系,

并尝试对“气球小火箭”的运动现象与空气流动的关系做出合理分析与解释，

3.能结合生活经验，准确列举2-3个如风力发电、放风筝、帆船航行等利用

流动空气力量的实例，初步感受科学现象与生活的密切联系。

4.在合作探究活动中，能认真完成自己的任务，并愿意与同伴分享实验发现,

激发对空气流动现象持续探究的兴趣。

【教学重难点】

教学重点：通过实验感受空气流动能产生力量。

教学难点：理解空气流动与物体运动之间的关系并能解释生活中的相关现象。

【教学准备】

教师：教学课件、气球、吸管、细绳、胶带、纸箱、纸杯塔。

学生：气球、吸管、细绳、胶带、纸杯、剪刀、纸箱、记录单。

【教学过程】

一、聚焦问题，激发兴趣（预设2分钟）

材料准备：教学课件、气球

1.教师演示：将充满气的气球松开，气球飞走。

2.提问：“是什么力量让气球飞出去的？"你有没有在其他地方见过类似的

现象？

3.学生初步猜测，教师板书关键词：空气、流动、力量。

4.引出课题：今天我们就来研究“空气的流动”。

【设计意图】利用气球飞走这一生动有趣的现象，迅速吸引学生注意力，引

发认知冲突。通过提问“是什么力量让气球飞出去的？”，自然地将学生思维引

向“空气”与“流动”，既回顾了空气的存在，又精准聚焦本课核心“流动产生

力量”，为后续探究活动奠定基础。

二、探索空气流动的力量(预设20分钟)

材料准备：气球、纸杯、吸管、细绳、胶带、剪刀、记录单、教学课件

活动一：吹动纸杯

1.学生用充满气的气球，对准纸杯放气，观察纸杯是否被推动。

2.交流分享：气球中跑出的空气能推动纸杯，说明流动的空气确实有力量。

3.提问：流动的空气能推动纸杯，那若控制空气流动的方向，物体运动方向

会受影响吗？

【设计意图】此活动是学生对“空气流动有力量”最直接、最初步的体脸。

通过亲手操作和观察，将抽象的“力量”转化为可见的“纸杯移动”，建立初步

的感性认识。

活动二：制作气球小火箭

1.教师示范制作与发射步骤：

(1)剪一段吸管穿在细绳上；

(2)吹大气球，捏紧出气口；

(3)用胶带将气球与吸管粘在一起；

(4)将细绳拉直，松开气球让其沿细绳运动。

2.学生预测实验现象。

3.分组制作并发射，观察并记录气球运动方向与空气喷出方向。

4.小组讨论：空气向哪个方向流动？气球向哪个方向运动？它们之间有什么

关系？

5.小结：空气流动方向与气球运动方向相反。

【设计意图】本活动是探究的深化。它通过一个结构化的工程小制作，将“空

气流动有力量”的认知推向“空气流动方向与物体运动方向有关”的层次。学生

通过观察“气球小火箭”的反冲运动，能更清晰地感知作用力与反作用力的关系，

同时锻炼动手能力和合作能力。

活动三：收集利用空气流动产生力量的例子

1.教师课件出示图片（风力发电、放风筝、风向袋、帆船）。

2.学生小组讨论：这些实例中，空气流动产生了什么作用？是如何利用的？

3.收集其它利用空气流动产生力量的生活实例，完成班级记录表，记录发现的

例子及其用途。

【设计意图】此环节旨在促进知识的迁移与应用。通过观察、讨论和记录生

活中的实例,学生能将课堂上获得的科学概念与广阔的现实世界连接起来，深刻

理解科学技术对社会生活的影响。完成班级记录表的过程，也是培养学生收集、

整理信息能力的过程。

三、交流研讨，深化认识（预设10分钟）

材料准备：教学课件、各小组记录单

1.小组汇报：展示记录单，交流对生活实例的调直结果。

2.研讨问题：回忆人们利用水流产生力量的例子（如水车、水力发电），与

风的利用有什么相同点？（引导得出：都是利用流动的物体产生力量）

3.教师小结：流动的空气具有能量，能够推动物体运动，我们可以利用这种

能量为生活生产服务。

【设计意图】研讨环节是思维碰撞和概念升华的关键。通过有层次的提问，

引导学生从具体现象中抽象出“流动产生能量”的科学观点。与水流进行类比，

帮助学生建立跨概念的联系，从能量视角深化对风的理解，落实教学目标。

四、拓展应用，联系生活（预设8分钟）

材料准备：纸箱、纸杯、胶带、剪刀、教学课件

1.拓展活动：自制空气炮

(1)教师出示自制空气炮的活动步骤。

(2)学生利用纸箱制作空气炮并拍打纸箱侧面，观察现象并尝试解释原理。

⑶小结：拍打封闭的纸箱时，箱内空气受到外力挤压，产生向外的压力，体

积被压缩后从圆洞快速定向流出，形成高速流动的空气；根据"流动的空代具有

力量”的性质，高速流动的空气会对前方的纸杯产生推力，当推力足够时，就能

将纸杯击倒。这和我们玩的气球小火箭、生活中帆船靠风力前进的道理是一样的。

2.鼓励学生课后继续观察和记录生活中利用空气流动的例子，思考其原理。

【设计意图】“空气炮”活动以更直观、有趣的方式再次验证本课核心在念，

极大地激发学生兴趣，并展示科学原理的创造性应用。通过布置课后任务，将课

堂探究延伸至课外，鼓励学生做生活中的有心人，保持和发展科学探究的兴趣。

【板书设计】

5.空气的流动

空气流动一产生力量

空气流动方向与气球运动方向相反

例子：

风力发电、放风筝、空气炮.....

【教学疑难问题解答】

1.学生难以理解“空气流动产生力量”这一抽象概念。

遵循由具体到抽象的认识规律。首先通过“吹动纸杯”提供最直观的体验；

然后通过“气球小火箭”将力的作用可视化(气球运动与气流方向相反)；最后

通过“空气炮”和生活实例调查，在多情境中反复验证和强化这一概念。鼓励学

生多用手感受气流，用语言描述观察到的现象。

2.在“气球小火箭”实验中，学生操作不当(如气球漏气、吸管卡住、方向

控制不佳)导致实验失败或现象不明显。

教师需进行清晰的示范操作，强调关键点：气球要吹得足够大、出气口要捏

紧直到准备发射、胶带要粘牢确保气球和吸管不分离、细绳要拉直绷紧。小组内

可进行分工，一人固定绳子，一人操作气球。准备备用材料，允许学生失败后调

整和改进。

我们来做〃热气球〃

【教材简析】

《我们来做“热气球》是教科版小学科学四年级《空气》单元的第六课，指

向课程标准”物质的结构与性质”这一核心概念，具体落实“观察并描述空气受

热上升的现象”这一课程内容要求。在前面五课的学习中，学生通过实验探究了

空气的基本性质：看不见、能占据空间并且占据的空间会改变、有质量、会流动

等。本课在此基础上通过模拟实验探究空气受热后的变化，理解热气球升降的原

理，发展科学思维与探究能力。

教材内容具体分为四个板块：第一部分聚焦板块，以生活中的真实情境一一

人们乘坐热气球欣赏风景为导入，引导学生思考热气球是如何实现.上升和下降的

并做出初步的解释。第二部分探索板块，通过指导学生制作和放匕热气球，对热

空气上升，冷空气下降形成感性认识。第三部分研讨板块，通过模拟实验，引导

学生用自己的语言解释热气球上升或下降的原因，并思考怎样热气球在空中停留

更长时间。第四部分拓展板块，通过出示孔明灯图片，让学生解释其飞行的原理,

并思考它能较长时间留在空中的原因。

【学情分析】

四年级的学生已具备一定的观察能力和动手操作能力，能够描述简单的现象

并提出问题。热气球升空是生活中比较有趣的现象，对孩子们来说并不陌生，很

多孩子看过“热气球”升空的视频，甚至部分孩子放过孔明灯，对“热气球是需

要靠热才能进行升空”这一前概念有一定的认识，但是对“热气球受热后怎样飞

起来的？”不能做出具体的解释。本课需要孩子通过收集观察到的现象对“热气

球”升空做出合理的解释，把看到的现象转化成简短的语言或是画图记录对于四

年级的孩子还有一定的难度，教学中更要关注孩子记录汇报习惯的养成，为后续

的学习打下基础。

【学习目标】

1.通过放飞“热气球”活动，认识到空气受热后会膨胀变轻上升，变冷后又

会下降。

2.运用画图、书写等形式记录实验现象，解释空气受热体积膨胀变轻的原理。

3.通过整个探索活动，知道在一定条件下，科学实验是可重复的，激发学生

探索物质世界的乐趣

4.通过拓展活动，了解孔明灯的飞行原理以及危害性。

【教学重难点】

重点：尝试让“热气球”升空并在此过程中理解空气受热后会上升，变冷后

又会下降。

难点：通过模拟实验，形成感性认识，根据理解，用自己的语言解释“热气

球升空现象”。

【教学准备】

教师：1.教学课件；2.学生材料一份；3.多个塑料袋备用。

学生：1.为每组准备塑料袋1个.帽炖1支,塑料筒（或纸筒）1个，点火器

1个；2.学习记录单。

【教学过程】

一、情境导入，聚焦问题（预设3分钟）

材料准备：教学课件

1.创设情境，激发兴趣

教师出示一张湖边缓缓升空的热气球图片（或播放一段热气球飞行的视频）。

提问：“同学们，这是什么？你们见过这样的场景吗？

2.提出核心问题：

人们是怎样让热气球上升到空中？又是怎样让热气球缓缓回到地面上的？

鼓励学生自由表达已有的经验或猜想。

3.提示课题，明确任务

今天这节课，我们也来模拟制作一个“热气球”来寻找升空和下降的秘密。

（板书：我们来做“热气球”）

【设计意图】利用真实、生动的情境引发学生的好奇心，以“热气球如何升

降”为核心驱动问题，激发探究欲望。在任务的驱动下，学生带着明确目的进入

学习活动，为后续主动观察、记录与解释现象奠定基础。

二、模拟〃热气球”升空的活动（预设20分钟）

材料准备：每组一套实脸器材——塑料袋，蜡烛，塑料筒，火柴、活动记录

单。教师演示用具一套，

1.提供材料，尝试设计

(1)讨论交流：

教师提问：真正的热气球有哪几个部分组成？需要什么条件才能升空？

(2)出示本课材料：塑料袋、蜡烛、纸筒。

提问：塑料袋、蜡烛在模拟热气球的哪个部分？纸筒的作用是什么？

蜡烛模拟加热热源，塑料袋模拟热气球，纸筒为了更安全更好地收集热空气

【设计意图】生活中的热气球跟本课课堂上的“热气球”还是存在一定差异

的，通过讨论热气球所必须的条件帮助学生建立起与课堂上的“热气球”的联系,

从而明确制作“热气球”的材料是必要的。

2.制作“热气球”

(1)讲解并演示实验步骤：

将材料拿出，用火柒点燃蜡烛，将纸筒套在蜡烛外面，展开塑料袋，两位同

学尽量张开袋口以免烧坏塑料袋，一位同学拿住顶端，塑料袋与桌面留有一定距

离，加热一段时间后再放开，重复实验，观察记录。

(2)出示温馨提示

①尽量张开袋口，拿住袋子顶端②边观察感受，边记录。

③音乐响起收好材料，整理发现。④注意用火安全！

(3)出示记录单，给学生留有一定时间阅读。

我们来做“热气球”活动记录单

加热前加热后降落下来

、---，

画一画

塑料袋的样子0

摸一摸

塑料袋外壁的感觉

其他发现

（4）学生分组实验，教师巡视指导。

（5）整理实验记录。

【设计意图】制作“热气球”的过程中，火容易烧坏塑料袋，导致实验的失

败，用火对于四年级的孩子，也会存在一些安全隐患，所以在活动前具体详细的

操作指导是有必要的。同时，放飞“热气球”的活动本身对孩子的吸引力较大，

四年级的孩子把自己观察到的现象转化成文字和图画的能力还较弱，所以在活动

前给予一定的时间给孩子熟悉记录单，在活动过程中适时的用鼓励性的语言提醒

学生及时记录。

三、汇报交流（12分钟）

1.回顾活动，分析成败原因

（1）组织讨论：

提问：刚才哪些小组的“热气球”成功飞起来了？甚至飞得又高又久？你们

是怎么做的？有什么小技巧？

请成功小组分享经验（如加热时间足够长等）

（2）反向提问：

“有没有小组的“热气球”没能飞起来或者很快落下了？遇到什么问题？”

引导分析失败的原因（如：加热不足、袋子漏气、操作不当导致烧破等）

2.基于现象，解释原