1.8《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性及单向阀原理，通过“吹气球辛苦”的生活情境导入，关联前7课空气占据空间、流动等知识，以成品打气筒为原型支架，引导学生综合应用知识解决制作问题，形成“知识学习-工程实践”闭环。 特色在于完整工程实践流程，通过分段测试（如每步测试漏气）和画图建模（箭头表示空气流动）帮助理解单向阀原理，体现科学思维（模型建构）和探究实践（动手制作与改进）。废物利用培养环保态度，小组合作提升协作能力，为教师提供清晰步骤与评估策略，助力学生工程思维与实践能力发展。

《自制打气筒》教学设计 1、 教材分析 本课是教科版四年级上册第一单元《空气》的第8课，是单元的收官课，也是一节综合性的工程实践课。本课属于2022版课标“技术与工程”领域，核心概念为“利用空气可压缩性设计制作简易装置”。在前面7课中，学生已经系统学习了空气占据空间、空气可以被压缩、空气有质量、空气流动有力量、热空气上升以及风的成因等核心知识。本课在此基础上，引导学生综合运用“空气可压缩”“空气流动”等知识，解决“如何用身边材料制作打气筒”这一工程问题。教材按照“明确任务—设计制作—展示交流—评估改进”四大工程环节展开，让学生在动手制作中理解单向阀控制空气进出的原理，经历完整的工程设计流程，培养工程思维与实践能力。本课是单元知识的综合应用与能力检验，体现了“从知识学习到工程实践”的完整学习闭环。 2、 学情分析 四年级学生在本单元前7课中已经掌握了空气可以流动、能够被压缩等核心知识，具备基础的小组合作与动手操作能力，对气球、塑料瓶等生活材料非常熟悉。学生在日常生活中使用过成品打气筒，知道打气筒可以往气球内打入空气，但不了解打气筒内部“单向进气、防止空气倒流”的工作原理。本节课涉及打孔、粘贴气球皮等精细操作，部分学生手部精细动作能力不足，容易出现打孔过大、气球皮粘贴不严导致漏气的问题；同时学生普遍缺少产品测试与迭代改进的意识，做完作品后往往不会主动发现缺陷、优化装置。教学中需通过分段测试、问题排查等环节，引导学生建立“测试—发现问题—改进”的工程思维。 3、 学习目标 科学观念：通过制作简易打气筒，理解打气筒利用空气可压缩性和流动性将空气压入气球；知道瓶盖上的气球皮起到单向阀门作用，能防止气球内空气倒流；理解工程设计需要经历明确需求、设计方案、制作测试、评估改进等环节。 科学思维：能结合打气筒使用现象，推理空气进出的流动路径，理清单向阀的工作逻辑；能发现自制打气筒漏气、瓶身变形等缺陷，分析问题产生的原因；能对比自制打气筒与成品打气筒的优缺点。 探究实践：能按照步骤完成简易打气筒的制作，规范使用剪刀、打孔工具；能边制作边分段测试打气效果，实时排查故障；能用图画表示空气流动的过程和路线；能针对装置存在的问题提出合理的改进方案。 态度责任：利用塑料瓶等废旧物品制作科学装置，树立废物利用、环保低碳的生活理念；耐心完成精细操作，小组分工协作，乐于分享制作经验；规范使用工具，遵守安全操作规则。 四、教学重难点 重点：利用身边材料完成简易打气筒的制作，理解打气筒充气时空气流动与气压变化规律。 难点：理解瓶盖气球皮的单向阀门工作原理——挤压时封闭、松手时打开，让空气只进不出；用图画清晰表示挤压和松手两个阶段的空气流动过程；针对作品缺陷提出合理可行的改进方案。 五、教学环节 教学环节 教师活动 学生活动 设计意图 一、聚焦：为什么要做打气筒？（5分钟） 1. 情境导入：播放或讲述“很多庆典活动会用到大量气球，如果没有打气筒，靠人用嘴吹气球将是一件很辛苦的事。”出示大量气球和吹气球很累的图片。 2. 引发思考：“用嘴吹气球有什么缺点？有什么办法能又快又省力地给气球充气？”引导学生想到——用打气筒。 3. 明确任务：“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。” 4. 聚焦问题：“要用什么材料呢？用气球和塑料瓶试一试。要把气球充满气还要解决什么问题？” 5. 揭示课题：板书“自制打气筒”。 观看吹气球场景图片，分享“吹气球很累”的感受；思考“有什么好办法能快速给气球充气”；了解本课的制作任务；思考“塑料瓶和气球能做成打气筒吗”；明确本课探究的核心问题。 从生活真实情境切入，激发探究兴趣；聚焦核心问题，明确工程任务；引发对“材料”和“关键问题”的思考。 二、探索 活动一：认识打气筒的结构与原理（5分钟） 1. 出示成品打气筒：展示实物或图片。“打气筒由哪几部分组成？它是怎样把空气压进气球的？” 2. 拆解演示：拆开打气筒，引导学生观察——筒身、活塞、气嘴、进气口等结构。 3. 引导分析原理：“向下压活塞时，空气被压缩，从气嘴进入气球；向上拉活塞时，外界空气从进气口进入筒内。打气筒能让空气只进不出——靠的是里面的单向阀。” 4. 过渡：“成品打气筒有精密的单向阀。我们能用塑料瓶和气球做出类似的结构吗？” 观察成品打气筒的结构；思考“打气筒怎样让空气只进不出”；初步理解“空气被压缩→压入气球”的原理；思考“塑料瓶和气球如何模仿打气筒”。 先认识成品打气筒的原理，为自制打气筒提供“原型”参考；建立“工程模仿”的思维——从成品到自制的迁移。 活动二：设计制作——动手做打气筒（15分钟） 1. 发布任务：“准备好材料，尝试按下列流程制作。” 2. 分步指导： （1）打孔：在塑料瓶的瓶盖上打个小孔——“孔不能太大，否则漏气。” （2）剪气球皮：剪一块长条形的气球皮——“要绷紧！” （3）固定阀门：用胶带将气球皮固定在瓶盖上，盖住小孔； （4）瓶身打孔：在瓶身上打一个小孔； （5）套气球：将气球套在瓶口处。 3. 强调操作要点： （1）“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？” （2）“气球皮要绷紧！” 4. 分段测试引导： （1）做完前三步后，用嘴吹瓶盖小孔，测试气球皮是否单向通气（从外吹能进，从里吹被堵住）； （2）做完第四步后，用手指堵住瓶身小孔，挤压瓶身，测试空气能否从瓶盖小孔排出； （3）套上气球后，测试能否成功给气球充气。 5. 安全提醒：使用剪刀和打孔工具时注意安全，不要对着人操作。 6. 分组制作：学生分组按照流程制作。 7. 巡视指导： （1）检查气球皮是否绷紧、粘贴是否严密； （2）检查瓶盖小孔是否被气球皮完全覆盖； （3）引导学生在每个步骤完成后进行分段测试。 8. 成功经验分享：请成功充气的小组分享操作经验。 了解制作步骤和操作要点；领取材料和工具；分组按照五步流程制作简易打气筒；每个步骤完成后进行分段测试；遇到问题时小组讨论或请教教师；成功给气球充气后记录“成功”；分享成功经验。 分步指导降低制作难度；分段测试培养“边做边测”的工程习惯；“气球皮绷紧”是制作成功的关键；成功经验分享促进同伴学习。 活动三：画图建模——空气流动的过程（8分钟） 1. 发布任务：“用图画表示自制打气筒给气球充气时空气流动的过程，与同学分享。” 2. 引导分析两个阶段： （1）挤压时（手指堵住瓶身小孔）：挤压瓶身→瓶内空气被压缩→从瓶盖小孔冲出→顶开气球皮→进入气球； （2）松手时（手指移开瓶身小孔）：瓶身恢复原状→外界空气从瓶身小孔进入瓶内。 3. 发放记录单：发放“空气的流动过程”记录单。 4. 指导画图：“用箭头表示空气流动的方向。挤压阶段画一条路径，松手阶段画另一条路径。” 5. 展示交流：请几位学生展示自己的空气流动图。 6. 小结：“挤压时——空气从瓶内流向气球（充气）；松手时——空气从瓶外流入瓶内（补充空气）。瓶盖上的气球皮就像一个‘单向门’——只让空气出去，不让空气回来。” 在记录单上用箭头画出挤压时和松手时空气流动的路径；标注“空气进入气球”和“空气进入瓶子”两个阶段；展示自己的空气流动图，与同学交流；理解“气球皮是单向阀门”的原理。 画图建模将“看不见的空气流动”转化为“看得见的箭头路径”；两个阶段的对比帮助学生理解“单向阀”的工作原理；展示交流培养表达和倾听能力。 三、研讨深化——评估改进，迭代优化（5分钟） 1. 问题一：“使用自制打气筒的过程中，我们发现还有哪些需要改进的问题？试着提出几个解决方案。”引导学生思考——漏气、瓶身变形、打气效率低等。 2. 呈现案例：“多次使用后，自制打气筒的瓶身容易变形，打气效率降低。有没有柔韧性更好一些的瓶子呢？”引导学生比较不同材质的瓶子——硬饮料瓶vs软沐浴露瓶。 3. 引导评估：“你的打气筒能成功给气球充气吗？如果能，用了多长时间？如果不能，问题出在哪里？” 4. 引导改进：“怎样让你的打气筒打气更快、更省力？——换更大的瓶子、换更硬/更软的瓶子、改进阀门密封性。” 5. 总结提升：“今天我们经历了一个完整的工程实践过程——明确任务、设计制作、测试评估、改进优化。工程不是一次成功的，而是不断测试、发现问題、改进迭代的过程。” 评估自制打气筒的性能——能否充气、效率如何；分析打气筒存在的问题——漏气、瓶身变形等；提出改进方案——换瓶子、改进密封、优化阀门等；理解“工程迭代”的本质——测试→发现问题→改进→再测试。 评估与改进是工程实践的核心环节；瓶身变形的案例引导学生关注材料选择的重要性；培养“不断优化”的工程思维。 四、拓展延伸——从课堂到生活（2分钟） 1. 总结：“今天我们利用塑料瓶和气球，制作了一个简易的打气筒。它虽然简单，但和真实的打气筒原理一样——利用空气可压缩性和单向阀控制空气流动。” 2. 布置任务：课后尝试用不同材质的瓶子制作打气筒，比较哪种效果更好；观察生活中还有哪些工具利用了“单向阀”的原理（如洗手液瓶、喷雾器等）。 回顾本课所学核心概念和工程流程；课后尝试改进打气筒或观察生活中的单向阀应用。 将课堂知识延伸到课后实践；培养持续探究的兴趣和“学以致用”的意识。 学科网（北京）股份有限公司 $