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2026教科版小学科学四年级上册
第2课《空气能占据空间吗》完整教案
一、教材分析
本课是第一单元空气第二课时，承接第1课《感受空气》中学生已知空气真实存在、无色无味可流动的基础认知，进一步深挖空气核心性质——空气能占据空间。教材以生活入水现象切入，设置聚焦猜想、分步探索实验、班级研讨、拓展挑战四大模块，依托带漂浮小球的塑料瓶对比实验，结合水平线科学概念，直观呈现拧紧瓶盖、打开瓶盖、注入空气三种状态下水位变化规律，最后通过吸管挤水小挑战实现知识落地。本课是单元核心重难点课，帮助学生建立“空气是物质，和水一样都会占据空间”的核心科学观念，为后续空气压缩、空气有质量等内容筑牢探究基础，完全贴合2026年新版科学教材编写逻辑与课堂教学要求。
二、学情分析
四年级学生经过第一课学习，已经可以通过气泡、塑料袋形变等现象证明空气存在，但是普遍存在认知误区：认为只有看得见的水、石头会占据空间，看不见的空气没有体积、不会占据空间。学生具备基础的对比实验操作能力，能完成简单实验操作与现象观察，但难以将水位升降、气泡溢出和空气进出建立逻辑关联，同时对教材新增知识点“水平线”理解存在困难。本节课通过可视化漂浮小球放大水位变化，降低观察难度，循序渐进引导学生基于实验证据推理结论，落实科学实证思维。
三、教学核心素养目标
1.科学观念目标：通过对比实验明确核心结论：空气是真实的物质，空气能够占据空间；空气可以被排出，也可以被重新注入，进而改变容器内水位高低。掌握基础科学概念：水静止时水面始终保持平直，这条平直的水面线叫作水平线；理解水位指容器内水面距离容器底部的高度。知晓空气和水、固体一样都能占据空间，看不见的空气也拥有体积，破除空气无空间、无体积的错误前概念。
2.科学思维目标：依托瓶盖开合、空气进出带来的水位变化现象，开展因果推理，建立“空气离开→水位上升、空气进入→水位下降”的逻辑关系。通过三组对照实验，运用对比、归纳的科学思维，总结空气占据空间的变化规律，学会用实验现象作为证据支撑科学观点。多角度思考证明空气占据空间的不同实验方法，发散思维，灵活迁移本课知识点解决拓展挑战问题。
3.探究实践目标：严格按照教材三步实验流程规范操作，准确观察、记录漂浮小球位置变化以及瓶内水位变化，规范填写空气占据空间实验记录单。小组合作完成研讨交流，完整清晰表述水位变化产生的原因，精准回应教材两道官方研讨问题。自主利用半瓶水、橡皮泥、两根吸管设计实验，完成不倾斜瓶子挤出瓶内水的拓展小挑战，提升实验设计与知识迁移能力。
4.态度责任目标：养成细致观察、如实记录实验现象的严谨实验习惯，尊重实验事实，坚持用证据说话，树立科学实证意识。乐于开展小组分工合作探究，愿意倾听同伴不同观点，主动交流实验发现，提升团队协作与沟通能力。了解空气占据空间性质在生活中的广泛应用，感受科学与生活的紧密联系，激发持续探究空气奥秘的学习兴趣。
四、教学重难点
1.教学重点：通过三组对照实验，观察并梳理不同操作下瓶内水位变化规律，理解空气能够占据空间，空气进出会直接改变容器内水位高低。
2.教学难点：理解水位变化的内在原理：水和空气无法同时占据同一处空间；准确理解水：平线概念，能结合水平线判断水位高低变化；灵活运用空气占据空间的原理完成拓展挤水挑战。
五、教学准备
1.教师准备：多媒体教学课件（贴合教材原图：聚焦箭头图、三步探索实验图、水平线示意图、实验记录单、拓展挑战材料图）、完整演示实验套装、板书磁吸贴、课堂研讨问题卡片、教材水印配套教学素材。
2.学生准备（每组一套，完全匹配教材实验器材）：剪掉下半部分的塑料瓶、水槽、清水、漂浮小球、可拧紧瓶盖、实验记录单、半瓶水、橡皮泥、两根透明吸管、铅笔。
六、教学过程（总时长40分钟）
（一）问题与假设：情境回顾，聚焦猜想（5分钟）
1.复习旧知，衔接课堂
回顾上一课《感受空气》知识点：我们已经证明空气无处不在，空气真实存在。教师演示教材开篇实验：将完整空塑料瓶倾斜压入水中，引导学生观察瓶口冒出气泡，水慢慢进入瓶内。
2.出示聚焦问题，引发思考
出示教材橙色箭头聚焦问题：如果把瓶口竖直向下压入水中，水还能顺利进入瓶内吗？请学生结合生活经验自由发言。
4.大胆做出假设，记录猜想
引导学生结合已有认知写下两种猜想：
猜想一：水能进入瓶内，瓶子是空的，没有东西阻挡水；
猜想二：水不能进入瓶内，瓶子里有看不见的空气，挡住了水进入。
5.揭示课题
瓶子里看不见的空气，到底会不会挡住水？空气到底能不能占据空间？今天我们一起探究第2课《空气能占据空间吗》，用实验验证我们的猜想。（板书课题）
环节设计意图
衔接上一课知识，依托教材原生入水情境导入，直击本课核心矛盾：看不见的空气是否会占据空间，快速聚焦探究主题，让学生带着明确猜想进入实验环节。
（二）探究与结论：分组实验，取证解惑（20分钟）
本环节完全依照教材绿色放大镜探索板块三步实验开展，同步讲解水平线知识点，填写班级实验记录单，梳理实验结论。
1.实验提示与新知铺垫（3分钟）
出示教材云朵气泡提示：为了清晰看见瓶内水面变化，我们在瓶内放入漂浮小球，借助小球位置直观判断水位高低。同时讲解教材专有知识点：水位是容器中水面距离容器底部的高度；水静止时，无论容器如何倾斜，水面始终平直，这条线叫作水平线。带领学生观察水槽水面，直观认识水平线。
2.分组开展三步对照实验（12分钟）
小组分工：操作员、观察员、记录员，分步完成实验，对照水平线观察小球与水位变化，如实填写实验记录单。
实验一：拧紧瓶盖，压入水中操作：拧紧塑料瓶瓶盖，将瓶子上半部分竖直缓慢压入水中。实验现象：瓶内水位很低，漂浮小球始终处于瓶子上部，水几乎无法进入瓶内。现象分析：瓶盖拧紧，瓶内空气无法跑出，空气占据瓶内全部空间，阻挡水进入。
实验二：拧开瓶盖，放出空气操作：保持瓶子依旧压在水中，缓慢拧开瓶盖，放出瓶内空气。实验现象：瓶口持续冒出气泡，瓶内水位快速上升，漂浮小球随之向上移动。现象分析：空气跑出瓶子，让出空间，水立刻进入瓶内填补空白空间。
实验三：向瓶内注入空气操作：用嘴向瓶内吹气，重新往瓶内注入空气。实验现象：瓶内水位慢慢下降，漂浮小球向下移动，部分水被空气挤出瓶外。现象分析：重新进入的空气再次占据瓶内空间，把水向外排挤。
3.汇总现象，填写实验记录单（3分钟）
全班统一汇总三组实验现象，共同完善教材《空气占据空间实验》记录单，标注实验日期，梳理统一实验现象。
4.得出核心实验结论（2分钟）
空气和水、固体一样，空气能够占据空间；水和空气不能同时占据同一个空间；空气排出，水进入；空气进入，水排出。
5.课堂研讨，直击教材原题（2分钟）
出示教材蓝色箭头研讨问题，小组讨论后全班汇报，教师总结标准答案：
①瓶中水位的变化是怎样产生的？答：水位变化由空气进出瓶子引起。空气留在瓶内，占据空间，水位低；空气跑出瓶内，空间让出，水位升高；空气重新注入，再次占据空间，水位下降。
②空气能占据空间吗？还有其他方法可以证明空气的这一性质吗？答：空气能占据空间。其他证明方法：第一课塑料袋装空气无法压扁、空瓶入水冒气泡、纸巾塞杯底倒扣入水不会湿等。
（三）反思与评价：复盘实验，纠错提质（5分钟）
1.小组自我反思
引导学生围绕实验全过程反思三点问题：第一，实验操作中有没有压瓶速度过快、瓶盖没有拧紧等失误，是否导致实验现象不明显；第二，有没有借助水平线准确判断水位变化，是否混淆水位高低；第三，课前自己的猜想是否正确，哪里出现了认知错误。
2.分层课堂评价
过程评价：表扬实验操作规范、观察细致、如实记录现象的小组；提醒个别小组实验时随意晃动瓶子，干扰水平线观察的问题。
思维评价：评价学生研讨发言逻辑性，重点点评能否把空气流动和水位变化建立因果联系。
合作评价：针对小组分工情况进行点评，优化后续小组实验配合模式。
3.共性误区统一纠正
针对全班共性错误：很多同学认为瓶子是空的就没有物质，教师再次强调：肉眼看不到不代表不存在，空气无色透明，但是实实在在占据空间，破除顽固前概念。
（四）应用与迁移：拓展挑战，学以致用（7分钟）
1.教材黄色箭头拓展小挑战
出示挑战材料：半瓶水、一块橡皮泥、两根吸管。提出要求：不倾斜瓶子，利用本节课所学空气占据空间的知识，把瓶内的水挤出来。
2.小组合作设计方案，动手尝试
教师给予提示：利用橡皮泥密封瓶口，两根吸管一根插入水面下方，一根露出水面上方。
3.原理讲解与总结
正确操作：用橡皮泥密封瓶口，一根吸管深入水中，一根吸管在水面上方。对着上方吸管吹气，持续往瓶内注入空气，空气占据瓶内空间，挤压水面，水就会从下方吸管被挤出。
原理迁移：本次挤水实验，再次证明空气可以占据空间，空气越多，占据空间越大，就能排挤出水。
4.生活迁移
联系生活实例：打气筒打气、真空包装、水杯倒扣入水有水无法进入，都是空气占据空间在生活中的应用。
（五）阅读与新知：梳理复盘，预习衔接（3分钟）
1.教材文本阅读回顾
带领学生齐读教材核心文本，回顾三步实验过程、水平线定义、水位含义、空气占据空间核心结论，巩固本节课全部新知。
2.新知延伸与单元预习
抛出递进问题：空气可以占据空间，那空气占据的空间大小可以改变吗？空气能不能被压缩？引发学生思考，衔接下一课《压缩空气》内容。
3.课堂整体小结
师生共同总结：空气看不见摸不着，但属于真实物质；空气可以占据空间，空气和水无法共用同一空间；空气进出，就会改变容器内水位高低。
七、板书设计
2.空气能占据空间吗
一、前置概念
水位：水面到容器底部的高度
水平线：静止水面永远平直
二、三组对照实验（瓶内水位变化）
1.拧紧瓶盖→空气不出→水位低（水进不去）
2.拧开瓶盖→空气跑出→水位升高（水进入）
3.注入空气→空气进入→水位下降（水被挤出）
三、核心结论
空气能占据空间
水、空气不能同时占据同一空间
四、拓展挑战：吸管挤水
吹气→空气占空间→挤压出水
五、生活应
打气筒、真空包装、倒扣水杯防水进入
八、课后教学反思
1.本课完全贴合2026新版教材全部图文、实验步骤、研讨问题和拓展内容，和第1课教案体例完全统一，五大教学环节固定不变，适配单元整体教学进度。漂浮小球可视化实验有效降低了水位观察难度，帮助学生突破教学难点。
2.课堂不足：部分学生理解水平线依旧吃力，自主设计吸管挤水方案耗时略长，课堂时间需要灵活把控。
3.改进方向：课前提前出示水平线示意图，直观铺垫概念；拓展挑战提前发放简易示意图，缩短学生设计思考时间，提升课堂效率。
21世纪教育网www.21cnjy.com精品试卷·第2页（共2页）
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