8《自制打气筒》 教学设计-2026-2027学年科学四年级上册教科版

该小学科学教学设计聚焦空气可压缩及单向流动原理，通过庆典吹气球辛苦的真实情境导入，串联前七课空气性质知识，搭建从原理理解到工程应用的学习支架，引导学生制作简易打气筒。 特色在于融入工程设计迭代思维，分步制作中每步测试效果，通过绘制空气流动图画落实模型建构的科学思维，评估改进环节针对塑料瓶变形等问题培养探究实践能力。为教师提供安全操作指导和结构化流程，助力学生综合应用知识提升动手与工程思维。

小学科学四年级上册第一单元第8课《自制打气筒》教学设计 （2026新教材·四年级） 一、教材分析 本课是《科学》四年级“空气”单元的第8课时，也是本单元的最后一课，属于工程设计与制作课型。教材在学习了空气的性质（存在、占据空间、可压缩、有质量、流动有力量、热空气上升、风的成因）之后，引导学生综合运用所学知识，动手制作一个简易打气筒。本课以“很多庆典活动会用到大量气球，没有打气筒靠人用嘴吹很辛苦”的真实问题引入，明确任务：用身边的材料制作一个简易打气筒，能方便快捷地给气球充气。接着呈现设计制作流程：塑料瓶瓶盖打小孔→剪长条形气球皮→用胶带将气球皮固定在瓶盖上盖住小孔→瓶身上打一个小孔→将气球套在瓶口处。使用时，挤压时手指堵住瓶身小孔，松手时移开。教材强调“每完成一步，测试一下打气效果，思考下一步要解决什么问题”，体现了工程设计的迭代思维。展示交流环节要求用图画表示空气流动过程，评估改进环节引导发现多次使用后塑料瓶变形、打气效率降低等问题并思考解决方案。本课核心是运用“空气能被压缩”及“单向流动”原理制作简易打气筒，培养工程思维和动手能力。 二、学情分析 四年级学生通过本单元前七课的学习，已经对空气的性质（占据空间、可压缩、有质量、流动有力量等）有了较全面的认识。他们知道空气能被压缩、压缩空气有弹性（注射器实验）。但将这一原理应用到实际工具制作中，理解打气筒“单向进气、单向出气”的工作原理，对学生来说是一个挑战。本节课动手操作较多，涉及在塑料瓶上打孔（需用力、有安全风险）、固定气球皮（需绷紧）等精细操作，部分学生可能遇到困难。同时，学生对于“挤压时堵住瓶身小孔，松手时打开”这一操作与空气流动方向的关系需要教师引导理解。本课以小组合作形式开展，需要教师巡视指导，鼓励学生边做边测、迭代改进。 三、教学目标（四维·学科核心素养导向） 科学观念 能说出自制打气筒的工作原理：挤压时空气从瓶身小孔被压出（经瓶口气球皮进入外接气球）；松手时空气从瓶身小孔被吸入，瓶口的气球皮关闭，防止空气倒流。 能运用“空气能被压缩”原理解释打气筒为什么能给气球充气。 科学思维 能通过测试每一步的制作效果，分析问题原因并提出改进方案。 能用图画表示打气筒工作时空气流动的过程，体现模型建构思维。 探究实践 能按照教材步骤，使用塑料瓶、气球皮、胶带等材料，制作一个能正常工作的简易打气筒。 能测试自制打气筒的充气效果，发现使用中的问题（如变形、漏气、效率低），并提出改进建议。 态度责任 在制作过程中认真操作、注意安全（打孔时小心尖锐工具），乐于与同伴合作完成任务。 通过迭代改进，体会工程设计中“测试—评估—改进”的科学态度。 四、教学重点与难点 教学重点：按步骤制作简易打气筒，测试其充气效果，理解打气筒利用空气压缩和单向流动原理工作。 教学难点：理解打气筒工作时空气的流动路径（挤压时瓶内空气被压出进入外接气球，松手时外界空气从瓶身小孔被吸入瓶内），以及瓶盖上的气球皮和瓶身小孔所起到的“单向阀门”作用。 五、教学准备 教具：多媒体课件（含打气筒制作步骤图、空气流动示意图、成品演示视频）、教师演示用材料一套、安全提示卡 学具（每组）：带盖塑料瓶（矿泉水瓶或饮料瓶，约500mL）1个、气球（若干个，用于制作阀门及最后充气测试）若干、剪刀（学生用安全剪刀）1把、锥子或大头针（用于打孔，教师协助或提前打好孔以保安全）1个、胶带（透明胶或电工胶带）1卷、打火机（用于烧热针头打孔，教师操作）可选、记录本、彩笔 安全准备：打孔环节教师提前为各组打好孔（或统一用打孔器），避免学生使用尖锐工具受伤；若学生自行打孔，需在教师监督下使用安全锥子。 教室布置：4人一组，每组实验桌放置材料盘。教师演示台位于前方，投影制作步骤图。 六、教学过程 1. 情境导入（2分钟） 教师活动：出示图片——庆典活动中大量气球、一个人用嘴吹气球很辛苦。提问：“你有没有遇到过需要给很多气球充气的情况？用嘴吹有什么不方便？”（累、费时、不卫生）引出“打气筒”的作用。 追问：“打气筒为什么能把空气打进气球？我们能利用身边的材料自己做一个吗？”引出课题。 学生活动：分享经验，认识到打气筒的方便，产生制作欲望。 设计意图：（从真实问题出发，激发动手制作的兴趣，体现“工程设计与制作”的实用价值。） 2. 聚焦——明确任务（2分钟） 教师活动：出示教材“明确任务”板块文字：“用身边的材料制作一个简易的打气筒，能方便快捷地给气球充气。”板书课题《自制打气筒》。 引导学生思考：“要把气球充满气还要解决什么问题？要用什么材料呢？”（让学生先头脑风暴，再呈现教材建议材料。） 学生活动：思考并回答（需要能压缩空气、需要单向进气出气等）。明确任务要求。 设计意图：（聚焦工程任务，明确制作目标和约束条件。） 3. 探索——设计制作（共22分钟） 步骤①-⑤的分步制作与测试（18分钟） 教师活动：出示教材第23-24页的制作流程图，分步讲解并演示关键点： 第一步：在塑料瓶的瓶盖上打个小孔。（教师可提前打好或指导学生安全打孔。孔不宜过大，约2-3mm。） 第二步：剪一块长条形的气球皮。（约2cm×3cm，能完全盖住瓶盖内孔即可。） 第三步：用胶带将气球皮固定在瓶盖内侧，盖住小孔。强调：“气球皮要绷紧！”（绷紧的气球皮能在挤压时被气压冲开，松手时自动关闭，形成单向阀门。） 第四步：在瓶身上打一个小孔。（位置靠近瓶底或中部，大小适中。教师提前打好或指导学生。） 第五步：将另一个气球（目标气球）套在瓶口处。 操作测试：每完成一步，测试一下打气效果。挤压瓶子时，用手指堵住瓶身小孔；松手时，手指从小孔上移开。观察目标气球是否逐渐鼓起。 巡视指导：帮助小组解决常见问题（气球皮未绷紧导致漏气、瓶身小孔位置不当、胶带密封不严等）。鼓励小组边做边测，思考下一步要解决什么问题。 学生活动：分组按步骤制作。每完成一步进行测试，记录现象。遇到问题（如气球皮漏气、打不进气）互相讨论并调整。成功打进气时记录充气效果。 设计意图：（通过分步制作和及时测试，培养工程迭代思维，让学生在实践中理解每一步的作用。） 空气流动过程的记录（4分钟） 教师活动：出示教材“记录单”，要求用图画表示自制打气筒给气球充气时空气流动的过程。 提示学生画出“挤压时”和“松手时”两个状态下的空气流动箭头。可先让学生讨论，再画下来。 学生活动：用彩笔在记录本上画出空气流动示意图：挤压时→瓶内空气从瓶口（经过气球皮）进入外接气球，瓶身小孔被手指堵住；松手时→手指移开，外界空气从瓶身小孔进入瓶内，瓶口气球皮关闭防止空气倒流。 设计意图：（借助图示帮助学生理解单向流动原理，训练模型建构能力。） 4. 研讨——展示交流（6分钟） 教师活动：组织小组展示自制打气筒，演示给气球充气（可用成功的小组演示）。请成功的小组分享经验（气球皮绷紧、胶带密封严、瓶身小孔位置合适等）。 提问：“挤压时为什么要堵住瓶身小孔？松手时为什么要打开？”引导学生解释空气流动路径。 追问：“如果没有瓶盖上的气球皮，会怎样？”（空气会从瓶口倒流，无法打进气。） 学生活动：展示作品，演示充气。讨论并解释打气筒工作原理。记录改进意见。 设计意图：（通过展示交流和原理研讨，深化对工程设计的理解，提升表达与交流能力。） 5. 拓展——评估改进（3分钟） 教师活动：出示教材“评估改进”板块：“多次使用后，塑料瓶变形，打气效率降低。有没有柔韧性更好一些的瓶子呢？使用自制打气筒的过程中，我们发现了哪些需要改进的问题？试着提出几个解决方案。” 引导学生讨论：塑料瓶变软后可更换或用更硬的瓶子（如硬质塑料瓶、玻璃瓶不能用）；瓶身小孔可能漏气可用胶带加强密封；气球皮老化可更换等。跨学科融合：工程思维（设计→测试→评估→改进循环）。 学生活动：讨论发现的问题（漏气、效率低、瓶子变形等），提出改进方案（更换瓶身、加厚气球皮、多道密封等）。 设计意图：（引导学生关注工程产品的可靠性，培养持续改进的工程意识。） 6. 课堂总结（2分钟） 教师活动：结合板书总结： ①自制打气筒是利用空气能被压缩和单向流动原理工作的； ②关键部件：瓶盖上的气球皮（单向阀门）、瓶身小孔（进气口）； ③工作时挤压→空气压入气球，松手→外界空气吸入瓶内； ④工程设计需要不断测试和改进。 学生活动：回顾制作过程和原理，分享收获。 设计意图：（强化核心概念和工程思维，形成本单元知识的综合应用。） 7. 布置作业（以探究为主）（3分钟） 教师活动：必做探究作业： ①继续改进自己的打气筒，尝试用不同大小或材质的瓶子（如大号饮料瓶、洗衣液瓶），测试打气效果有什么不同，记录下来。 ②用自制打气筒给多个气球充气，记录充一个气球需要挤压多少次。选做探究作业：查阅资料，了解真正的打气筒（如自行车打气筒）内部结构是怎样的，与我们的简易打气筒有什么相同和不同，写一段对比介绍。 学生活动：记录作业要求。 设计意图：（将工程实践延伸到课外，鼓励持续改进，并与真实产品对比，拓展视野。） 七、板书设计（结构化主板书） 1.8自制打气筒 任务：用身边材料制作能方便快捷给气球充气的工具 ◈ 制作步骤 瓶盖打孔 → 贴气球皮（绷紧，单向阀门）→ 瓶身打孔（进气口）→ 气球套瓶口 ◈ 工作原理（空气流动过程） 挤压时：手指堵瓶身小孔 → 瓶内空气被压缩 → 从瓶口压出（冲开气球皮）→ 进入气球 松手时：手指移开小孔 → 外界空气从瓶身小孔吸入瓶内 → 瓶口气球皮关闭（防倒流） ◈ 关键：空气能被压缩 + 单向阀门 ◈ 评估改进 问题：塑料瓶变形、漏气、效率低 方案：换韧性更好的瓶子、加强密封、更换气球皮 八、教学反思 本课是一节典型的工程设计与制作课，学生动手热情高涨。成功小组制作出的打气筒能给气球充气，极大增强了成就感。教学难点在于理解“单向阀门”的作用，通过让学生亲自测试“没有气球皮会怎样”（空气从瓶口倒流），以及“松手时如果不打开瓶身小孔会怎样”（瓶身被吸瘪，空气无法吸入），学生在失败中理解了每个部件的必要性。部分小组在固定气球皮时未绷紧导致漏气，经指导调整后成功，这种“试错—改进”本身就是宝贵的工程学习过程。瓶身打孔环节存在安全隐患，我提前为各组打好孔，确保安全。时间分配上，制作环节用时较长（约18分钟），研讨和展示略有压缩，后续可将记录单的绘画作为课后作业，课堂上集中展示交流。整体实现了“做中学”，学生综合运用了本单元空气的知识（可压缩、流动），提升了工程思维和合作能力。 九、巩固练习（附答案） （一）填空题 1、自制打气筒的瓶盖内侧贴一块气球皮，它的作用是形成一个________阀门，防止空气________。 2、挤压塑料瓶时，需要用手指________瓶身上的小孔，这样瓶内的空气才能从________口被压出，进入气球。 3、松手时，手指从小孔上________，外界空气从小孔________瓶内，瓶口的气球皮________，防止空气从气球倒流回瓶内。 （二）选择题 1、自制打气筒中，瓶盖内侧的气球皮在松手时起到的作用是（ ） A. 让空气进入气球 B. 防止空气从气球倒流回瓶内 C. 增加瓶内气压 D. 让瓶身更容易挤压 2、挤压塑料瓶时，瓶内的空气（ ） A. 从瓶身小孔被排出 B. 从瓶口被压入气球 C. 从瓶盖小孔被吸入 D. 留在瓶内不动 （三）判断题（正确打“√”，错误打“×”） 1、制作打气筒时，瓶盖上的气球皮不需要绷紧，松一点也没关系。（ ） 2、挤压时堵住瓶身小孔，是为了防止空气从瓶身小孔漏出，确保空气从瓶口压出。（ ） 3、松手时如果忘记移开手指（仍堵住瓶身小孔），瓶子会被吸瘪，且无法吸入空气。（ ） 4、自制打气筒可以无限次使用，永远不会损坏。（ ） （四）实验探究题 题目：小明按照教材步骤制作了一个简易打气筒。测试时，他发现无论怎么挤压瓶子，气球始终鼓不起来。 （1）请你分析可能的原因（至少写出2条）。 （2）如何检查并解决这些问题？请写出你的方法。 （3）成功打气后，小明画出了空气流动图。请写出挤压时和松手时空气分别是如何流动的。 参考答案 （一）填空题 1、单向；倒流2、堵住；瓶3、移开；吸入；关（二）选择题 1、B2、B （三）判断题 1、×2、√3、√4、×（塑料瓶会变形，气球皮会老化，需更换） （四）实验探究题 （1）可能的原因： ①瓶盖上的气球皮未绷紧或未盖严，漏气； ②瓶身小孔未堵住（挤压时漏气）； ③气球皮装反了（应盖在瓶盖内侧，向外打开）； ④瓶身小孔太大或太小，影响气流； ⑤气球套在瓶口处未密封，漏气。 （2）检查方法：用手堵住瓶身小孔，挤压瓶子，感受瓶口是否有气流冲出；或用嘴吹瓶口检查气球皮是否正常开闭。解决方法：重新固定绷紧气球皮；确保挤压时手指堵紧小孔；更换气球皮方向；调整小孔大小；用胶带密封瓶口与气球的连接处。 （3）空气流动：挤压时——瓶内空气从瓶口（冲开气球皮）进入外接气球，瓶身小孔被手指堵住；松手时——手指移开瓶身小孔，外界空气从小孔吸入瓶内，瓶口气球皮关闭，防止空气倒流。 学科网（北京）股份有限公司 $