《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打气筒利用空气占据空间、可压缩、流动性质及单向阀作用的核心知识点。通过“给气球充气”真实情境导入，前承空气性质知识，后以制作步骤、测试记录为支架，引导学生综合应用知识。 特色在于遵循工程实践流程，“评估改进”环节让学生发现瓶身变形等问题并提出方案，培养科学思维与探究实践能力。采用工程实践法和小组合作，提升学生动手与解决问题能力，为教师提供完整可操作的教学方案。

《自制打气筒》教学设计 一、教材分析 版本与课标定位：本课选自教育科学出版社《科学》四年级上册，对应《义务教育科学课程标准（2022年版）》中“物质科学”及“技术与工程”领域，属于工程设计与物化的典型课例。 内容编排：本课以“给气球充气”的真实生活情境为任务，按照工程实践流程（明确任务—设计制作—展示交流—评估改进）展开。学生需经历了解打气筒原理、选择材料、制作简易打气筒、测试改进等完整过程，运用空气占据空间、可压缩、流动等性质解决实际问题。 教学理念：强调学以致用，将空气性质的知识应用于制作打气筒，培养动手实践和工程思维能力；通过“评估改进”环节培养迭代优化意识。 二、学情分析 前概念：学生已学习“空气占据空间”“空气可压缩”“空气流动有力量”等性质，但缺乏将多知识点综合应用于制作工具的经验；部分学生见过打气筒，但不清楚其内部结构和工作原理。 认知水平：四年级学生能按照步骤进行简单手工制作（剪、贴、打孔等），能通过测试发现问题（如瓶身变形、漏气），能提出改进方案。 学习动机：对“自己做一个打气筒”有浓厚兴趣，喜欢动手操作和挑战，愿意分享和比较作品。 三、教学目标 科学观念：理解打气筒是利用空气占据空间、可压缩、流动等性质制成的工具；知道单向阀（气球皮）的作用是防止空气倒流。 科学思维：能通过分析打气筒结构（瓶身、瓶盖气孔、气球皮单向阀、瓶身小孔），推理其工作原理（挤压时空气被压出，松手时空气进入瓶内）；能通过测试发现问题并提出改进方案。 探究实践：能按照步骤制作简易打气筒（瓶盖打孔、固定气球皮、瓶身打孔、套气球），并测试使用；能用图画表示打气筒充气时空气流动的过程。 态度责任：培养耐心细致、不断改进的工程态度；乐于分享制作经验；注意使用工具（剪刀、打孔）的安全。 四、教学重难点 教学重点：按步骤完成打气筒的制作，理解其工作原理（空气单向流动）。 教学难点：理解气球皮（单向阀） 的作用——挤压时关闭瓶盖孔，空气从瓶身小孔被压出；松手时打开，空气从瓶身小孔进入瓶内；套在瓶口的气球在充气时胀大。 五、教学方法 工程实践法：按照“明确任务—设计制作—展示交流—评估改进”流程组织。 演示讲解法：教师演示关键步骤（瓶盖打孔、固定气球皮、瓶身打孔）。 小组合作法：2人一组，合作完成制作与测试。 记录分析法：用图画记录空气流动过程，分析单向阀作用。 六、教学准备 教师准备：多媒体课件（打气筒工作原理动画、制作步骤图）；制作材料：塑料瓶（带盖，每组1个）、气球（每组2-3个，1个用于瓶盖阀，1个用于充气目标）、剪刀、胶带、打孔器（或锥子）、记号笔；备用水槽（测试用）。 学生准备：每组一份制作材料。 安全提示：使用剪刀、打孔器时注意安全；瓶盖打孔时可先加热锥子（教师操作）。 七、教学过程 教学环节 教师活动 学生活动 设计意图 （一）情境导入，明确任务 1. 出示气球和打气筒图片，提问：“给很多气球充气，用嘴吹很累，你能用身边的材料自制一个打气筒吗？” 2. 揭示任务：自制打气筒。 思考并讨论：需要什么材料？怎样让空气只进不出？ 从真实生活需求出发，激发制作动机。 （二）设计制作 1. 分发材料，讲解制作步骤（演示关键点）： 步骤1：在塑料瓶盖上打一个小孔（用锥子或剪刀尖）。 步骤2：剪一块长条形的气球皮（约2cm×3cm）。 步骤3：用胶带将气球皮固定在瓶盖内侧，盖住小孔（绷紧，形成单向阀）。 步骤4：在塑料瓶身靠近底部处打一个小孔（手指能按住的大小）。 步骤5：将另一个气球套在瓶口处（作为充气目标）。 2. 强调：气球皮必须绷紧，确保单向阀效果。 3. 巡视指导，帮助解决困难（如打孔位置、气球皮固定）。 小组合作，按步骤制作简易打气筒。 注意： 瓶盖小孔不要太大。 气球皮盖住小孔，方向要正确（从瓶内向瓶外无法出气）。 通过动手制作巩固空气性质的应用，培养工程实践能力。 （三）测试与记录 1. 指导学生测试打气筒： 挤压瓶子时：手指堵住瓶身小孔，挤压瓶身，空气从瓶盖小孔压出（克服气球皮阻力），进入瓶口气球。 松手时：手指松开瓶身小孔，空气从瓶身小孔进入瓶内，瓶盖小孔被气球皮堵住（防止空气倒流）。 2. 反复挤压，观察瓶口气球是否逐渐胀大。 3. 布置记录任务：用图画表示打气筒给气球充气时空气流动的过程（画出挤压时和松手时的气流方向）。 分组测试： 挤压时感受瓶身变瘪，瓶口气球胀大。 松手时瓶身恢复，瓶身小孔吸气。 画出空气流动示意图（标出进气、出气方向）。 通过测试与画图，直观理解单向阀的工作原理和空气流动路径。 （四）展示交流 1. 组织“打气筒分享会”：各组展示成品，介绍制作经验、测试效果、空气流动图。 2. 互评：哪个打气筒充气效率高？为什么？ 展示作品和记录单，分享成功经验（如“气球皮要绷紧”“瓶身小孔用手指好堵”）。 通过展示交流互相学习，深化对工作原理的理解。 （五）评估改进 1. 提问：“使用过程中发现了哪些问题？怎样改进？” 问题1：多次使用后瓶身变形，打气效率降低 → 换用更硬的瓶子（如饮料瓶、洗洁精瓶）。 问题2：气球皮松动，漏气 → 用更结实的气球皮，多缠胶带。 问题3：瓶身小孔漏气（手指堵不严） → 用橡皮泥或胶带做密封。 问题4：充气太慢 → 增大瓶身容积或用更大瓶子。 2. 鼓励学生课后改进，制作“第二代打气筒”。 小组讨论，提出改进方案。 记录改进思路（如换用硬质塑料瓶、改进单向阀材料）。 培养工程优化意识，让学生体会“迭代改进”是工程设计的重要环节。 （六）反思评价，总结原理 1. 出示评价表（能说出打气筒工作原理、能按步骤制作、能用图画表示空气流动、乐于改进），组织自评与互评。 2. 总结：打气筒利用了空气的哪些性质？（占据空间、可压缩、流动） 3. 强调：工程设计中，单向阀是关键结构。 对照评价表打分，反思制作得失。 总结打气筒的工作原理。 强化工程原理，促进科学知识与工程实践的融合。 （七）拓展迁移，课后延伸 1. 布置任务： 改进打气筒：换用更硬的瓶子（如可乐瓶、洗洁精瓶），改进单向阀，制作一个更高效的打气筒。 观察生活中的打气筒：自行车打气筒、篮球打气筒，它们用了什么材料？内部结构有什么不同？ 思考：打气筒和空气压缩枪（前一课）有什么相同点和不同点？ 记录拓展任务，课后改进与观察。 将课堂制作延伸到家庭实践和生活观察，培养持续探究的兴趣。 八、作业设计 基础作业：完成“空气流动过程”图画（标出挤压时和松手时的气流方向），并写出打气筒利用了空气的哪些性质。 实践作业：改进版打气筒——换用更硬的塑料瓶（如饮料瓶、洗洁精瓶），重新制作一个打气筒，测试其充气效率，拍照记录对比。 拓展作业：观察自行车打气筒（或球类打气筒）的内部结构（如有条件可拆解旧打气筒），了解其单向阀的设计（橡胶片、弹簧等），写一段观察记录。 九、板书设计 自制打气筒 一、材料 塑料瓶（带盖）、气球、胶带、剪刀、打孔器 二、制作步骤 瓶盖打小孔 剪气球皮（长条形） 胶带固定气球皮在瓶盖内侧（盖住小孔，绷紧）→ 单向阀 瓶身打小孔（手指可堵） 套气球在瓶口 三、工作原理 挤压时：手指堵瓶身小孔 → 空气从瓶盖小孔压出 → 瓶口气球胀大 松手时：手指松瓶身小孔 → 空气从瓶身小孔进入瓶内 → 瓶盖小孔被气球皮堵住（防止空气倒流） 四、空气流动示意图 挤压时：瓶内 → 瓶盖孔 → 气球 · 松手时：外部 → 瓶身孔 → 瓶内 五、科学原理 利用空气占据空间、可压缩、流动的性质 单向阀：保证空气只能单向流动 六、工程思维 设计 → 制作 → 测试 → 改进 学科网（北京）股份有限公司 $