一、教學(xué)背景：為什么要證明空氣的存在？演講人教學(xué)背景：為什么要證明空氣的存在？總結(jié)與拓展：讓科學(xué)思維扎根生活思維進階：從“現(xiàn)象觀察”到“概念建構(gòu)”操作指導(dǎo)：細節(jié)決定實驗效果實驗設(shè)計：從現(xiàn)象感知到證據(jù)鏈構(gòu)建目錄2025小學(xué)四年級科學(xué)下冊空氣的存在證明實驗課件作為一線科學(xué)教師，我始終相信：讓抽象的科學(xué)概念“看得見、摸得著”，是小學(xué)科學(xué)教學(xué)的關(guān)鍵。今天要和大家分享的“空氣的存在證明實驗”，正是基于四年級學(xué)生“能觀察現(xiàn)象但難以解釋本質(zhì)”的認知特點設(shè)計的。本節(jié)課將通過5個可操作、可觀察的實驗，帶領(lǐng)學(xué)生從“感知空氣”到“證明存在”，最終建立“空氣是客觀存在的物質(zhì)”這一核心概念。以下，我將從教學(xué)背景、實驗設(shè)計、操作指導(dǎo)、思維進階四個維度展開說明。01教學(xué)背景：為什么要證明空氣的存在？教學(xué)背景：為什么要證明空氣的存在？四年級學(xué)生對空氣已有初步經(jīng)驗：知道“我們周圍有空氣”“呼吸需要空氣”“風(fēng)吹動樹葉是空氣流動”，但這些經(jīng)驗多停留在“現(xiàn)象關(guān)聯(lián)”層面。當(dāng)被問及“如何證明空氣存在”時，80%的學(xué)生會回答“因為我能呼吸”“因為能吹風(fēng)”，卻無法用實驗證據(jù)支撐——這正是本節(jié)課的教學(xué)起點。1課程標準要求依據(jù)《義務(wù)教育科學(xué)課程標準（2022年版）》“物質(zhì)的結(jié)構(gòu)與性質(zhì)”主題下的內(nèi)容要求，四年級學(xué)生需“知道空氣是一種物質(zhì)，占據(jù)一定的空間”。而“證明存在”是建立“物質(zhì)觀”的第一步，只有通過實驗讓學(xué)生親眼看到空氣的“作用痕跡”，才能突破“看不見=不存在”的認知誤區(qū)。2學(xué)生認知特點四年級學(xué)生處于具體運算階段（7-11歲），思維以直觀形象為主，對“無形物質(zhì)”的理解需要依賴“間接證據(jù)”。例如，他們能理解“水存在”是因為“能裝在杯子里”，但難以理解“空氣存在”——因為空氣裝在杯子里時“看不見”。因此，實驗設(shè)計需聚焦“空氣對其他物體的影響”，將“無形”轉(zhuǎn)化為“可見變化”。3教學(xué)價值本節(jié)課不僅是知識的傳遞，更是科學(xué)思維的啟蒙。通過“提出問題—設(shè)計實驗—觀察現(xiàn)象—得出結(jié)論”的完整探究流程，學(xué)生將初步掌握“用證據(jù)支持觀點”的科學(xué)方法，為后續(xù)學(xué)習(xí)“空氣的性質(zhì)”“大氣壓力”等內(nèi)容奠定基礎(chǔ)。02實驗設(shè)計：從現(xiàn)象感知到證據(jù)鏈構(gòu)建實驗設(shè)計：從現(xiàn)象感知到證據(jù)鏈構(gòu)建為了讓學(xué)生逐步建立“空氣存在”的證據(jù)鏈，我設(shè)計了5個梯度化實驗（見表1），從“收集空氣”到“證明占據(jù)空間”，再到“感受空氣的質(zhì)量”，層層遞進，最終形成完整的邏輯閉環(huán)。表1實驗設(shè)計梯度表|實驗名稱|核心目標|現(xiàn)象觀察點|思維進階||------------------|---------------------------|---------------------------|---------------------------||1.收集空氣|感知空氣“可被收集”|塑料袋/氣球是否鼓脹|從“看不見”到“能裝起來”|實驗設(shè)計：從現(xiàn)象感知到證據(jù)鏈構(gòu)建|2.空氣占據(jù)空間|證明空氣“占據(jù)空間”|倒置玻璃杯內(nèi)是否進水|從“能裝”到“阻止其他物質(zhì)進入”|A|3.空氣有質(zhì)量|證明空氣“有質(zhì)量”|氣球平衡后是否傾斜|從“占據(jù)空間”到“具有物質(zhì)屬性”|B|4.空氣能流動|證明空氣“能流動”|吸管吹氣時水面是否波動|從“靜態(tài)存在”到“動態(tài)特性”|C|5.生活中的證據(jù)|關(guān)聯(lián)生活經(jīng)驗|吹氣球、扇扇子等現(xiàn)象|從“實驗室證據(jù)”到“生活驗證”|D1實驗1：收集空氣——讓空氣“顯形”實驗材料：透明塑料袋（?。?、氣球、紗網(wǎng)（可選）操作步驟：（1）請學(xué)生用塑料袋“兜”空氣：拉直袋口，快速揮動塑料袋后扎緊。（2）觀察現(xiàn)象：塑料袋由扁變鼓，用手擠壓有彈性。（3）對比實驗：用同樣方法“兜”水（裝少量水），觀察塑料袋形狀變化（水會下沉，空氣均勻充滿）。提問引導(dǎo)：“塑料袋為什么鼓起來了？里面有什么？”（預(yù)設(shè)回答：空氣）“如果里面沒有東西，塑料袋會是鼓的嗎？”（對比空塑料袋的扁塌狀態(tài)）1實驗1：收集空氣——讓空氣“顯形”“用氣球代替塑料袋，吹脹后松手會怎樣？”（空氣流出，氣球變扁，反向證明空氣被“裝”過）設(shè)計意圖：通過“收集—觀察—對比”，學(xué)生初步建立“空氣可被容器收集”的直觀認知，打破“看不見=不存在”的思維定式。記得第一次帶學(xué)生做這個實驗時，小宇舉著鼓脹的塑料袋喊：“老師！我抓住空氣了！”那一刻，他眼里的興奮讓我確信：具象化的操作是打開科學(xué)之門的鑰匙。2實驗2：空氣占據(jù)空間——證明空氣“有位置”實驗材料：透明玻璃杯（無蓋）、水槽（裝水）、紙巾（團成小團）、記號筆操作步驟：（1）在杯底用雙面膠粘一小團紙巾，標記杯內(nèi)“干區(qū)”位置。（2）將杯子垂直倒扣入水槽（注意杯口不能傾斜），直至杯底接觸水槽底部。（3）緩慢取出杯子，觀察紙巾是否濕潤，對比杯內(nèi)水位（遠低于杯口）。提問引導(dǎo)：“如果杯子里什么都沒有，水應(yīng)該裝滿杯子，為什么紙巾沒濕？”（預(yù)設(shè)回答：杯子里有空氣）“空氣在杯子里起到了什么作用？”（占據(jù)空間，阻止水進入）“如果傾斜杯子會怎樣？”（演示傾斜操作，觀察氣泡冒出、水進入，紙巾濕潤）2實驗2：空氣占據(jù)空間——證明空氣“有位置”設(shè)計意圖：這是本節(jié)課的核心實驗。通過“空氣阻止水進入”的現(xiàn)象，學(xué)生直觀理解“空氣占據(jù)空間”——這是證明“空氣存在”的關(guān)鍵證據(jù)。曾有學(xué)生問：“空氣看不見，怎么知道是它占了位置？”我引導(dǎo)他們觀察“傾斜杯子時氣泡（空氣）跑出來，水才進去”，用“此消彼長”的現(xiàn)象回答，效果很好。3實驗3：空氣有質(zhì)量——證明空氣“有重量”實驗材料：簡易天平（塑料衣架+細線+兩個相同氣球）、打氣筒操作步驟：（1）將兩個未充氣的氣球掛在天平兩端，調(diào)節(jié)至平衡。（2）給其中一個氣球充氣（約10次），重新掛上天平，觀察哪端下沉。（3）放氣后再次平衡，驗證“充氣導(dǎo)致重量增加”。提問引導(dǎo)：“充氣前天平平衡，充氣后天平傾斜，說明什么？”（充氣的氣球更重）“增加的重量來自哪里？”（氣球本身重量不變，增加的是空氣的質(zhì)量）“如果用更大的氣球或充更多氣，結(jié)果會怎樣？”（傾斜更明顯，強化“空氣有質(zhì)量”的結(jié)論）3實驗3：空氣有質(zhì)量——證明空氣“有重量”設(shè)計意圖：質(zhì)量是物質(zhì)的基本屬性之一。通過天平的傾斜現(xiàn)象，學(xué)生從“占據(jù)空間”進階到“具有質(zhì)量”，進一步確認“空氣是物質(zhì)”。需要注意的是，實驗中氣球本身的彈性會影響結(jié)果，建議使用薄氣球（如兒童玩具氣球），并強調(diào)“對比實驗”的重要性。4實驗4：空氣能流動——證明空氣“會移動”實驗材料：透明塑料瓶（去底）、吸管、水盆（裝水）、香（可選）操作步驟：（1）將塑料瓶倒置，瓶口浸入水中（水面沒過瓶口約2cm），觀察瓶內(nèi)水位（與外部持平）。（2）用吸管從瓶口向瓶內(nèi)吹氣，觀察瓶內(nèi)水位下降、氣泡從瓶口冒出。（3）（可選）點燃香，將煙吹入瓶內(nèi)，觀察煙隨空氣流動的軌跡。提問引導(dǎo)：“吹氣時，瓶內(nèi)的水為什么下降？”（吹入的空氣占據(jù)空間，把水“擠”下去）“氣泡是什么？”（瓶內(nèi)原有的空氣被吹入的空氣“推”出來了）“生活中還有哪些現(xiàn)象說明空氣會流動？”（風(fēng)、扇扇子、吹滅蠟燭）4實驗4：空氣能流動——證明空氣“會移動”設(shè)計意圖：流動是空氣的重要特性。通過“吹氣排水”和“煙的軌跡”，學(xué)生不僅證明空氣存在，還理解了“空氣不是靜止的”，為后續(xù)學(xué)習(xí)“風(fēng)的形成”埋下伏筆。5實驗5：生活中的證據(jù)——從實驗室到真實世界實驗任務(wù)：尋找3個“空氣存在”的生活證據(jù)，用畫圖或文字記錄。示例引導(dǎo)：吹氣球時，氣球鼓脹（空氣進入，占據(jù)空間）；用吸管喝飲料時，吸管內(nèi)的空氣被吸出，飲料被大氣壓入（后續(xù)會深入）；扇扇子時，感覺有“風(fēng)”吹過（空氣流動撞擊皮膚）。設(shè)計意圖：科學(xué)學(xué)習(xí)的終極目標是“解釋生活”。通過聯(lián)系日?，F(xiàn)象，學(xué)生將實驗室結(jié)論遷移到真實情境，深化“空氣存在”的認知。曾有學(xué)生分享：“媽媽曬被子時拍被子，灰塵飛起來，是因為空氣流動帶動了灰塵！”這種“主動關(guān)聯(lián)”正是科學(xué)思維萌芽的表現(xiàn)。03操作指導(dǎo)：細節(jié)決定實驗效果操作指導(dǎo)：細節(jié)決定實驗效果小學(xué)實驗課的關(guān)鍵是“安全、可見、可重復(fù)”。在實際操作中，需注意以下細節(jié)：1材料選擇1塑料袋：選薄而透明的（如超市食品袋），避免厚塑料袋因材質(zhì)硬挺導(dǎo)致“未裝空氣也鼓脹”的誤解。3天平：用衣架自制天平時，細線要等長，氣球需完全相同（可提前稱量對比）。2玻璃杯：選無花紋的透明杯，便于觀察水位；杯口需平整，避免傾斜時漏氣。2現(xiàn)象強化實驗2中，可在水槽水中滴入紅墨水，對比杯內(nèi)（無色）與杯外（紅色）的水位，更直觀。實驗3中，若天平傾斜不明顯，可改用更靈敏的“吸管天平”（吸管中間穿針，架在杯子上）。3安全提示打氣筒充氣時，提醒學(xué)生“慢慢打，避免氣球爆炸”；使用香時，需教師操作，提醒學(xué)生“遠離易燃物，不觸碰火源”。04思維進階：從“現(xiàn)象觀察”到“概念建構(gòu)”思維進階：從“現(xiàn)象觀察”到“概念建構(gòu)”本節(jié)課的核心目標是幫助學(xué)生建立“空氣是客觀存在的物質(zhì)”這一概念。這一過程需經(jīng)歷“觀察現(xiàn)象—提出假設(shè)—驗證假設(shè)—形成結(jié)論”的科學(xué)思維訓(xùn)練（見圖1）。圖1思維進階流程圖觀察現(xiàn)象（塑料袋鼓脹、杯子不進水）→提出假設(shè)（可能有空氣存在）→設(shè)計實驗（收集、占據(jù)空間、測質(zhì)量）→驗證現(xiàn)象（鼓脹、不進水、天平傾斜）→形成結(jié)論（空氣存在，是物質(zhì)）1前概念激活課始提問：“你認為空氣存在嗎？為什么？”學(xué)生可能回答“存在，因為能呼吸”“不存在，因為看不見”。教師需記錄兩種觀點，引導(dǎo)學(xué)生“用實驗證明”，激發(fā)探究欲望。2證據(jù)鏈構(gòu)建通過5個實驗，學(xué)生逐步收集證據(jù)：01證據(jù)1：空氣可被收集（塑料袋鼓脹）→空氣有“體積”；02證據(jù)2：空氣占據(jù)空間（杯子不進水）→空氣有“位置”；03證據(jù)3：空氣有質(zhì)量（天平傾斜）→空氣有“重量”；04證據(jù)4：空氣能流動（氣泡冒出）→空氣有“動態(tài)性”。05這些證據(jù)共同指向“空氣是客觀存在的物質(zhì)”，完成從“經(jīng)驗”到“科學(xué)概念”的跨越。063認知沖突解決學(xué)生可能提出：“如果空氣存在，為什么我摸不到？”教師可引導(dǎo)觸摸鼓脹的塑料袋：“你摸到的彈性就是空氣的‘反抗’——空氣被壓縮時產(chǎn)生的力。”另一個常見問題：“真空袋抽走空氣后變扁，是不是說明空氣不存在了？”可解釋：“抽走的是空氣，袋子變扁是因為沒有空氣支撐，反而證明空氣原本占據(jù)了空間。”05總結(jié)與拓展：讓科學(xué)思維扎根生活總結(jié)與拓展：讓科學(xué)思維扎根生活本節(jié)課通過5個實驗，我們共同證明了空氣的存在：它能被收集（有體積）、占據(jù)空間（有位置）、具有質(zhì)量（有重量）、可以流動（有動態(tài)性）。這些證據(jù)像鏈條一樣，把“看不見的空氣”和“看得見的現(xiàn)象”連接起來，這就是科學(xué)探究的魅力——用證據(jù)說話。1課后拓展任務(wù)挑戰(zhàn)實驗：用塑料瓶、吸管、氣球設(shè)計一個“證明空氣存在”的新實驗（提示：可以模仿“噴泉”或“氣球自動膨脹”）；觀察記錄：連續(xù)3天記錄“生活中空氣存在的現(xiàn)象”，用照片或文字記錄（如“晾衣服時，風(fēng)把衣服吹得飄起來”）