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苏教版小学科学三年级上册第四单元《空气的性质》
第14课《称空气》详细教学设计
一、活动主题
空气探秘局·挑战二：天平上的较量
二、课标依据
本课教学严格遵循《义务教育科学课程标准（2022年版）》的要求。
1.核心概念：1. 物质的结构与性质。
2.学习内容：1.2 空气与水是重要的物质。
3.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。（3~4年级）
4.学业要求：能基于观察到的现象，提出可探究的科学问题；能使用简单的仪器（如天平）测量物体的质量，并使用恰当的计量单位进行记录；能依据证据，运用分析、比较、推理等方法，得出结论。
5.教学提示：创设真实问题情境，引导学生通过观察与实验等方法探究物质的性质；指导学生利用简单的科学仪器进行测量。
三、教材分析
本课是苏教版小学科学三年级上册第四单元《空气的性质》的第二课。在上一课学生已经建立了“空气占据空间”的观念基础上，本课旨在引导学生探究“空气是否有质量”这一更具挑战性的问题。教材通过两个递进的活动展开：首先，利用简易杠杆（木棍、细绳、塑料袋等）进行定性观察，通过皮球放气前后杠杆平衡状态的变化，直观感知空气有质量；其次，使用电子天平对皮球充气前后的质量进行精确测量，获得定量数据，从而用确凿的证据证实“空气有质量”。本课的学习，将学生对空气的认知从“占据空间”的定性描述，推进到“有质量”的定量实证，是学生建立“空气是一种物质”这一科学观念的关键一步，也为后续学习奠定重要基础。
四、教学目标
1.科学观念：通过实验探究，知道空气像其他物体一样，具有质量。
2.科学思维：能基于“皮球放气后天平失衡”的现象，提出“空气有质量”的猜想；能通过对比测量（充气皮球与放气皮球），分析数据，得出空气有质量的结论。
3.探究实践：能在教师指导下，合作完成简易杠杆平衡实验和电子天平称量实验，并如实记录实验现象和数据。
4.态度责任：在探究活动中养成严谨、求实的科学态度；乐于分享数据，尊重实验事实；认识到测量工具在科学研究中的重要性。
五、教学重难点
1.教学重点：通过实验，知道空气有质量。
2.教学难点：理解“空气有质量但很轻”，以及设计对比实验来验证猜想。
六、教学准备
1.教师材料：PPT课件（含“空气探秘局”情境图、实验步骤微视频）、电子天平、打气筒、篮球或排球。
2.小组材料（4人一组）：
实验1（定性感知）：小木棍（或尺子）、细绳、铁架台（或挂钩）、塑料袋、细沙、皮球、网兜、气针。
实验2（定量测量）：电子天平、皮球、打气筒、记录单。
3.学生材料：《学习任务单》（每人一份）。
七、教学过程
（一）情境导入，承接挑战
教师活动：
“各位优秀的‘空间侦探’们，欢迎回到空气探秘局！上一关，我们凭借智慧和实验，成功证明了空气这位‘隐身朋友’会占据空间。今天，我们将迎来第二项更具挑战性的任务——‘天平上的较量’！” （展示PPT：挑战任务书——探究空气是否有质量） “在生活中，我们可以轻易地掂量出一块石头、一杯水的轻重。但是，空气有质量吗？它轻飘飘的，好像什么都没有。今天，我们就要用科学的‘天平’，来和空气进行一次公平的‘较量’，看看我们能否找到它拥有质量的证据！”
学生活动：
回顾上一课成果，被新挑战激发兴趣，产生探究欲望。
设计理念：延续单元大情境，承上启下，将上节课的结论作为新探究的起点。通过提出与生活经验相悖的问题（空气似乎没重量），制造认知冲突，激发探究动机。
（二）聚焦问题，初步猜想
教师活动（提问与引导）：
“首先，请各位小科学家根据你的生活经验，大胆猜想：空气有质量吗？说说你的理由。” （鼓励学生自由发言，可能有两种观点：有质量/没有质量） “大家的想法都有道理。认为‘没有’的同学，是因为空气看不见摸不着，感觉轻如无物。认为‘有’的同学，可能是想到了充气的皮球比瘪的皮球重。但这只是感觉，科学需要证据。我们怎样才能用实验来证明呢？”
学生活动：
（1）基于生活经验进行猜想并阐述理由。
（2）思考如何设计实验来验证。
教师活动（介绍方法）：
“探秘局为我们准备了两样‘法宝’：一样是古老的‘天平’（展示简易杠杆装置），一样是现代的‘精密仪器’——电子天平。我们将分两步走，先进行一场直观的‘较量’，再进行精确的‘测量’。”
设计理念：鼓励学生大胆猜想，并引导其思考验证方法，培养问题意识和初步的实验设计思路。介绍两种实验方法，体现科学探究从定性到定量的发展过程。
（三）实验探究一：杠杆上的较量（定性感知）
教师活动（演示与布置任务）：
“我们先来搭建一个简易的‘天平’。请看示范（或播放微视频）：将木棍中间系上细绳，悬挂起来。一端挂上装有少量沙子的塑料袋，另一端挂上充满气的皮球。通过增减沙子，让木棍保持水平平衡。” “现在，请各小组领取材料，合作完成这个平衡装置的搭建和调试。完成后，在《学习任务单》上记录下平衡时的状态。” “关键的一步来了：请一位同学用气针缓慢地将皮球里的气放掉。请大家屏住呼吸，仔细观察：木棍还平衡吗？发生了什么变化？” 安全提示：放气时气针要对准无人方向，动作要慢。
学生活动（合作探究）：
（1）小组合作，搭建简易杠杆并调试至平衡。
（2）观察员仔细观察皮球放气过程中及放气后杠杆的状态变化。
（3）记录员在《学习任务单》上画出或描述观察到的现象。
教师活动（巡视与引导）：
巡回指导，帮助学生解决搭建平衡中的技术问题。引导学生关注现象：“看，放了气的一边……（翘起来了！）”
学生活动（汇报与推理）：
小组汇报：“我们发现，皮球放气后，挂皮球的那一端翘起来了，挂沙袋的一端沉下去了。”
教师活动（引导分析）：
“太棒了！这个现象非常明显。请大家思考：在放气之前，皮球（充满空气）和沙袋是平衡的。放气之后，皮球变轻了，所以翘起来了。那么，皮球里跑掉的是什么？（空气）皮球变轻了，是不是说明跑掉的空气是有质量的？” “是的，这个实验让我们‘看到’了空气有质量的迹象！但它的质量到底是多少呢？这个简易天平只能告诉我们‘有’，却无法告诉我们‘有多少’。我们需要更精确的工具。”
设计理念：通过简易杠杆实验，将抽象的“质量”转化为直观的“平衡被打破”现象，让学生获得强烈的感性认识。引导学生从现象推理原因，初步建构“空气有质量”的概念。
（四）实验探究二：电子天平上的测量（定量验证）
教师活动（讲解与示范）：
“现在，请出我们的精密仪器——电子天平。它的测量非常精确。我们的任务是：测量同一个皮球在充气前和充气后的质量。” “实验步骤请看《学习任务单》：（1）先将放完气的瘪皮球放在电子天平上，记录质量m1。（2）用打气筒给皮球打气（例如打20下），（3）将充好气的皮球再次放在天平上，记录质量m2。” “跨学科融合点：请大家计算一下，充气后比充气前重了多少？这个‘差值’（m2 - m1）就是什么呢？（皮球里空气的质量）” “请各小组严格按照步骤操作，轻声讨论，准确记录数据。”
学生活动（合作探究）：
（1）小组分工：操作员（操作天平、打气）、记录员（读数、计算）、监督员（检查步骤）。
（2）规范操作，分别测量瘪皮球和充气后皮球的质量。
（3）记录数据，计算空气质量，填写《学习任务单》。
教师活动（巡视与指导）：
重点指导电子天平的归零、读数方法，以及打气次数的统一（如20下），以保证数据的可比性。提醒学生轻拿轻放，爱护仪器。
学生活动（数据汇总与分析）：
各小组汇报测量结果。教师将数据汇总到黑板或PPT上。 “大家看，虽然每个小组皮球的质量不同，但充气后都比充气前重了。这个增加的重量虽然很小，但电子天平清晰地告诉了我们答案。”
教师活动（总结概念）：
“通过这两个实验，尤其是精确的测量数据，我们找到了确凿的证据：空气虽然很轻，但它确实有质量！ 恭喜大家，成功破解了‘天平上的较量’谜题，获得了第二枚‘质量测量师’勋章！” “现在，请大家根据《学习任务单》上的评价表，为自己的探究过程打分。”
设计理念：从定性感知到定量测量，是科学探究的深化。使用电子天平获得精确数据，让学生体验现代测量工具的魅力，培养严谨的科学态度和数据分析能力。计算“差值”融入了数学思维。
（五）总结拓展，升华情感
教师活动（总结与延伸）：
“同学们，今天我们用古老的智慧和现代的技术，共同证明了空气有质量。从感觉上的‘轻如无物’，到实验中的‘失衡现象’，再到天平上确切的‘数字’，我们完成了一次完整的科学实证之旅。这告诉我们：科学的结论，必须建立在严谨的实验和确凿的证据之上。” “不要小看这微小的质量。在我们头顶几百公里高的太空中，环绕地球的厚厚大气层，其总质量是一个天文数字！正是这层大气，保护着地球上的生命。而我们国家的航天科学家，在设计和发射飞船、空间站时，必须对每一处空气的阻力、压力进行极其精确的计算和测量，才能确保任务成功。这背后，正是无数个像我们今天这样严谨实验的积累。” “课后，请大家继续完成‘天平上的较量’延伸任务（指向作业）。下一关，我们将探索空气的‘热力魔法’，期待大家更精彩的表现！”
学生活动：
聆听总结，感受科学探究的严谨与魅力，了解科学知识在重大科技工程中的应用，民族自豪感和科学使命感油然而生。
设计理念：将课堂结论从知识层面提升到科学方法论（实证精神）层面，并联系我国航天科技成就，将抽象的“空气质量”与宏大的国家科技工程相联系，激发学生的民族自豪感和投身科学的志向。
八、作业设计
（一）分层作业
1.基础作业（必做）：完成《学习任务单》上的“挑战回顾”部分，向家人解释“为什么说空气有质量”，并展示你的实验数据。
2.提升作业（选做）：设计一个实验，比较一满壶开水烧开后变成水蒸气，壶是变轻了还是变重了？（提示：思考水蒸气也是气体，它是否有质量？）
3.拓展作业（挑战）：查阅资料，了解历史上科学家（如伽利略、托里拆利）是如何证明空气有质量、测量大气压的，制作一份简单的科学家故事卡片。
（二）评价标准（以提升作业为例）
★ 能提出合理的猜想（变轻/变重/不变）。
★★ 能设计一个简单的对比实验思路（如称量烧水前后水壶的总质量）。
★★★ 实验思路清晰，并能用“空气有质量”的知识进行初步解释。
九、教学反思（预设）
1.成功之处：实验设计层次分明，从定性到定量，符合学生认知规律；使用电子天平进行精确测量，增强了结论的说服力和科学性；将科学史（杠杆原理）与现代工具（电子天平）结合，体现了科学发展的脉络；结尾联系航天科技，有效升华了情感态度价值观。
2.待改进之处：简易杠杆实验的平衡调节对部分学生可能有难度，需加强个别指导；电子天平读数需强调稳定后再记录，避免误差；对于“空气质量很小”的概念，可通过类比（如20筒空气约等于几粒米的质量）让学生有更直观的感受。
3.创新点：将单元挑战情境贯穿始终；在数据分析中自然融入数学计算；作业设计体现了探究的延续性和开放性。
附：《学习任务单》
空气探秘局·挑战二：天平上的较量
班级：________ 姓名：________ 探秘编号：________
一、我的猜想
我认为空气 （有/没有）质量。
我的理由是：________________________________________________。
二、实验寻证 实验1：杠杆上的较量（定性观察）
装置状态：调整沙袋，使挂有充气皮球的木棍保持平衡。
（请在下方画出平衡时的状态） !
[平衡状态示意图位置]
（左：沙袋， 右：充气皮球， 中间：支点）
关键操作：将皮球里的空气放掉。
我看到的：放气后，挂 ______（沙袋/皮球）的一端下沉了，挂 ______（沙袋/皮球）的一端翘起来了。
我的推理：这个现象说明，跑掉的空气 ______（有/没有）质量。
实验2：电子天平上的测量（定量验证）
测量记录：
瘪皮球的质量：m1 = ______ 克。
给皮球打气 ______ 下。
充气后皮球的质量：m2 = ______ 克。
计算：充气后增加的质量 = m2 - m1 = ______ 克。
我的结论：这增加的 ______ 克，就是 ______ 筒空气的质量。这证明空气确实 ______。
三、探秘结论
通过今天的探究，我用证据证明了：空气虽然很轻，但它和所有物体一样，__________。
四、挑战评价 请根据你今天在探秘活动中的表现，为自己点亮星星吧！
猜想与提问 能说出自己的猜想 能提出有依据的猜想 能对猜想设计验证思路
实验与操作 在帮助下完成实验 能规范完成两个实验 能精准操作并获取有效数据
数据与推理 能记录实验数据 能计算空气质量并得出结论 能分析数据，清晰解释现象
合作与分享 能参与小组活动 积极完成分配的任务 主动协调，分享数据与发现
我的总评 我获得了 ______ 颗星！
五、挑战回顾（课后完成）
请你当小老师，把今天证明“空气有质量”的方法（至少一种），讲给爸爸妈妈听，并说说你的发现。
21世纪教育网 www.21cnjy.com 精品试卷·第 2 页 （共 2 页）
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