小学教科版（2024）3. 空气占据的空间会改变吗教学设计

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本课是教科版小学科学四年级上册第一单元《空气》的第三课时，隶属于新课标物质科学领域。本节课承接前两课时“空气真实存在、空气能占据空间”的核心知识，进一步深入探究空气占据空间的变化特点，是单元核心概念构建的关键课时。
课本原文：空气和水、石块一样，都能占据空间。但是，空气占据的空间和水、石块占据的空间一样稳定吗？我们可以通过实验来探究。
教材以对比实验为核心载体，设置“挤压装空气的塑料瓶”“注射器对比空气和水”两组核心探究活动，引导学生直观发现：空气占据的空间可以被压缩、扩张，而水占据的空间基本不变。教材内容由浅入深、从现象到本质，兼顾观察实践与思维推导，既能培养学生的实验探究能力，也能帮助学生建立“气体与液体物质特性差异”的基础认知，为后续学习压缩空气的应用、气体性质等知识奠定基础。同时，教材注重生活化场景延伸，贴合四年级学生具象思维特点，适配小学中段科学探究的教学要求。
二、核心素养目标
依据2022版小学科学新课程标准，结合四年级学生认知特点，制定四维核心素养目标：
1. 科学观念：知道空气占据的空间可以被压缩和扩张，压缩后的空气仍占据空间、具有弹性；了解水、液体占据的空间不易发生改变，明确气体与液体占据空间的特性差异。
2. 科学思维：能通过空气、水的对比实验现象，进行分析、归纳与推理，尝试用微粒间距变化的简单模型解释空气可压缩的原因，形成基于证据的科学思维。
3. 探究实践：能规范完成塑料瓶挤压、注射器推拉对比实验，熟练掌握对比实验的基本方法，准确观察、记录实验现象，独立完成实验结论总结。
4. 态度责任：乐于参与小组合作探究，养成严谨细致、尊重实验证据的科学探究习惯，感知空气特性与生活的密切联系，激发探索物质世界的兴趣。
三、教学重难点
1. 教学重点：通过两组对比实验，直观感知并掌握空气占据的空间可压缩、可扩张，水占据的空间基本不变的核心特点。
2. 教学难点：结合实验现象，初步理解空气可压缩的本质原因（空气微粒间距可改变），能准确区分气体和液体占据空间的不同特性。
四、教学方法
结合一线差异化教学需求，采用多元教学方法，兼顾分层教学与全员参与：
1. 实验探究法：设计分层实验任务，基础任务保障全员掌握，提升任务适配学有余力学生，让学生自主操作、观察取证。
2. 对比分析法：通过空气、水的实验现象对比，引导学生自主发现差异、归纳规律，突破核心知识点。
3. 谈话互动法：阶梯式提问，适配不同认知水平学生，引导学生逐步思考、主动表达。
4. 直观演示法：教师规范演示实验细节，解决学生操作误区，保障实验安全性与准确性。
五、教学过程（40分钟）
（一）情境导入，激趣设问（5分钟）
1. 教师操作：出示一个密封空塑料瓶，双手轻轻挤压瓶身，让学生清晰观察瓶身变化。
2. 师生互动话术：
师：同学们，上节课我们已经证明了空气能占据空间，大家看老师手里的密封塑料瓶，瓶子里装满了什么？
生：空气。
师：没错，瓶子里没有水、没有固体，全部被空气占据。现在老师用力挤压瓶子，大家仔细看瓶子发生了什么变化？
生：瓶子变瘪了、体积变小了。
师：瓶子变瘪，说明里面空气占据的空间变小了。那大家大胆猜想，空气占据的空间可以随意改变吗？如果瓶子里装的是水，挤压之后空间也会变小吗？
3. 导入新课：带着这些猜想，今天我们就通过实验探究《空气占据的空间会改变吗》，揭开空气的秘密。
4. 板书课题：空气占据的空间会改变吗
（二）新知探究，分组实验（28分钟）
本节课设置两组递进式对比实验，全员参与分组操作，每组4人，分工明确（操作员、记录员、观察员、汇报员），教师全程巡视指导，落实差异化指导。
实验一：挤压密封空气塑料瓶实验（基础实验，全员完成）
1. 实验材料：每组1个干净干燥的密封塑料空瓶
2. 教师讲解操作步骤（逐句讲解，同步示范）：
第一步，双手自然握住密封塑料瓶，观察瓶子初始状态，记录瓶子饱满、无凹陷，内部空气空间固定。
第二步，缓慢用力向内挤压瓶身，观察瓶子形状、体积变化，感受手部受力情况。
第三步，持续挤压3秒后，缓慢松开双手，观察瓶子恢复状态。
第四步，重复操作3次，确认实验现象，填写实验记录单。
3. 教师重点强调：全程保持瓶口密封，不能打开瓶盖，避免空气进出影响实验结果。
4. 师生互动引导：
师：挤压瓶子时，空气占据的空间变大还是变小了？
生：变小了。
师：松开手后，瓶子变回原样，说明空气占据的空间发生了什么变化？
生：又变回原来的大小，空间变大了。
5. 实验小结：密封瓶子内的空气，受力后占据空间变小，松手后空间恢复，说明空气占据的空间可以改变。
实验二：注射器空气与水对比实验（核心探究实验，分层完成）
课本原文：用两只相同的注射器，分别抽入同样多的空气和水，堵住管口，用力向下压活塞，再用力向上拉活塞，观察空气和水占据空间的变化。
1. 实验材料：每组2支同款注射器、清水、水槽
2. 教师分步讲解操作流程、精准话术及注意事项：
第一步，取两支注射器，分别标记为A、B，A抽取20ml空气，B抽取20ml清水，保证两者初始体积一致。
第二步，用手指紧紧堵住两支注射器的管口，确保完全密封，无漏气、漏水情况。
第三步，缓慢用力向下按压两支注射器的活塞，观察两支注射器活塞移动距离、内部空间变化，记录现象。
第四步，按压至最大力度后保持2秒，缓慢松开活塞，观察活塞是否回弹、空间是否恢复。
第五步，再次堵住管口，用力向上拉动活塞，观察活塞移动情况和空间变化，完成记录。
3. 差异化指导：基础学生完成操作与现象记录即可；进阶学生尝试绘制空气、水微粒间距变化示意图，解释实验现象。
4. 针对性互动提问：
师：按压空气注射器时，活塞能不能向下移动？空气占据的空间有没有变化？
生：活塞可以下移，空气占据的空间变小了。
师：按压水的注射器时，活塞能移动吗？水的空间变化明显吗？
生：活塞几乎不动，水占据的空间几乎没有变化。
师：松开活塞后，空气注射器的活塞有什么变化？这说明压缩后的空气有什么特点？
生：活塞自动回弹，恢复原来位置，说明压缩空气有弹性。
5. 实验核心总结：空气容易被压缩、扩张，占据空间可改变；水很难被压缩，占据的空间基本稳定不变。
6. 原理通俗讲解：空气微粒之间的间距很大，受力时间距变小，空间就被压缩；松手后间距恢复，空间复原。而水的微粒间距极小，几乎没有压缩空间。
（三）研讨总结，梳理新知（5分钟）
1. 课堂研讨问题（贴合课本研讨内容）：挤压装空气的塑料瓶，瓶中的空气被压缩了，这个说法对吗？请说出理由。
2. 学生分组发言后，教师统一总结：说法正确。挤压瓶子时，瓶内空气无法流出，空气微粒间距变小，占据的空间缩小，就是空气被压缩；松开瓶子后，空气微粒间距恢复，空间变回原样。
3. 整体知识梳理：气体（空气）占据的空间可压缩、可扩张，具有弹性；液体（水）占据的空间相对稳定，不易改变。
（四）课堂巩固（2分钟）
教师快速提问，全员抢答：
1. 空气占据的空间可以改变吗？（可以）
2. 水占据的空间容易被压缩吗？（不容易）
3. 压缩后的空气有什么特点？（可以恢复原状，有弹性）
六、作业设计（差异化分层作业）
1. 基础作业（全员完成）：回顾课堂两个实验，口头向家长讲述空气和水占据空间的不同特点，巩固核心知识点。
2. 提升作业（选做）：寻找生活中压缩空气的应用实例（如气球、打气筒、水枪等），简单记录现象，下节课分享。
3. 拓展作业（学有余力完成）：尝试用画图方式，画出空气压缩前、压缩后的微粒分布示意图，直观体现空间变化。
七、结语
本节课我们通过严谨的对比实验，亲眼观察、亲手操作，验证了空气占据的空间可以被压缩和扩张，而水占据的空间基本不会改变。我们不仅掌握了新的科学知识，更学会了用对比实验探究问题、用现象推导结论的科学方法。空气的压缩特性在生活中应用广泛，希望大家今后能留心观察生活，发现更多隐藏的科学奥秘，养成主动探究、乐于思考的科学素养。
八、板书设计（简练规范）
空气占据的空间会改变吗
1. 空气：可压缩、可扩张、有弹性 → 空间可改变
2. 水：不易压缩、稳定 → 空间基本不变
3. 原理：空气微粒间距可变化