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、占据空间、流动等性质及单向阀原理，通过“给气球充气”的真实需求导入，串联前七课空气性质知识，以自制打气筒任务为支架，引导学生综合应用知识解决实际问题。 此资料以完整工程实践流程（设计-制作-测试-改进）为特色，通过气球皮制作单向阀、画图记录空气流动路径培养科学思维（模型建构、推理论证），分组动手制作与测试强化探究实践，评估改进环节渗透迭代优化的工程态度。助力学生提升知识应用与实践能力，为教师提供可操作的技术与工程教学范例。

课 题 1.8自制打气筒 总第 课时 教材分析 本课选自教科版《科学》四年级上册，属于“技术与工程”领域的典型课例，是前七课空气性质知识的综合应用。教材按照工程实践流程编排：明确任务（给气球充气）→设计制作（选择材料、制作简易打气筒）→测试记录（用图画表示空气流动）→展示交流（分享经验）→评估改进（发现问题、迭代优化），引导学生将空气占据空间、可压缩、流动等知识综合应用于解决实际问题。 学情分析 学生已掌握空气占据空间、可压缩、流动有力量等知识，但缺乏综合应用多知识点制作工具的经验。部分学生见过打气筒，但不清楚内部结构及单向阀原理。对动手制作兴趣浓厚，但精细操作（打孔、固定气球皮）能力参差不齐。 教学目标 科学观念：理解打气筒是利用空气可压缩、占据空间、会流动等性质制成的工具；知道单向阀的作用是防止空气倒流，保证空气单向流动。 科学思维：能通过分析打气筒结构，运用推理论证解释挤压和松手时空气的流动路径；能通过测试发现不足，运用工程思维提出改进方案并优化设计。 探究实践：能按步骤制作简易打气筒，完成测试并使用；能用示意图表示挤压和松手两个阶段空气流动的方向和路径。 态度责任：培养耐心细致、不断改进的工程态度，乐于分享制作经验与迭代成果。 教学重点与难点 重点：按步骤完成打气筒制作，理解其工作原理。 难点：理解单向阀（气球皮）的作用——挤压时关闭瓶盖孔，空气从瓶身小孔压出；松手时空气从瓶身小孔进入，瓶盖孔被堵住防止倒流。 教学方法 工程实践法、演示讲解法、小组合作法、记录分析法 教学准备 教师：多媒体课件（工作原理动画、制作步骤图）；备用预打孔瓶盖。 分组材料：硬质塑料瓶（带盖，可乐瓶）、气球、剪刀、胶带、打孔器（或锥子）、记号笔。 学生活动设计 聚焦：播放风吹树叶视频→问“风是怎么形成的”→揭题。 铺垫：出示大气示意图→讲解“不同地方冷热不同→热处空气上升、冷处空气下沉”。 探索：介绍装置（塑料筒=大气、蜡烛=热源、蚊香=可视化）→点蜡烛放筒内一侧→点蚊香放筒外侧开口处→观察烟飘动方向→撤蜡烛再次观察→对比记录。 研讨：烟从哪飘向哪→为什么有蜡烛时烟横向流动、无蜡烛时垂直上升→实验模拟了自然界的什么过程→归纳结论。 拓展：出示海风示意图→用本课原理解释“白天风从海洋吹向陆地”→夜晚呢？ 评价：自评互评→总结模拟实验法。 教 学 过 程 设计意图 一、情境导入，明确任务（约3分钟） （一）从需求出发，激发动机 教师出示：气球和打气筒的图片，提问：“给很多气球充气，用嘴吹费时费力。你能用身边的材料自制一个给气球充气的工具吗？” 学生讨论：需要什么材料？怎样让空气只进不出？ 揭示任务：自制打气筒。 二、设计制作（约14分钟） （一）认识材料，明确步骤 教师介绍材料：塑料瓶（充当气筒主体）、气球（制作单向阀和充气目标）、胶带、剪刀、打孔器。 演示并讲解关键步骤（重点强调操作要领）： 步骤1：在瓶盖上打一个小孔（大小适中，不宜过大）。 步骤2：剪一块长条形气球皮（约2cm×3cm）。 步骤3：用胶带将气球皮绷紧固定在瓶盖内侧，完全盖住小孔——此即单向阀。 步骤4：在瓶身靠近底部处打一个小孔（大小以手指能堵住为宜）。 步骤5：将另一个气球套在瓶口上（充气目标）。 分组制作，教师巡视指导。 关键追问：“瓶盖内侧的气球皮有什么作用？”（只允许空气从瓶内向外流出，阻止外部空气倒流回瓶内） 三、测试与记录（约10分钟） （一）测试使用，画图记录 教师布置测试任务： 挤压时：手指堵住瓶身小孔，用力挤压瓶身，观察瓶口气球变化。 松手时：手指松开瓶身小孔，观察瓶身变化和瓶口气球状态。 反复操作，直到气球逐渐胀大。 分组测试，教师巡视指导。 画图记录：在记录单上用箭头画出“挤压时”和“松手时”空气流动的路径。 挤压时：瓶内空气→瓶盖小孔→瓶口气球 松手时：外部空气→瓶身小孔→瓶内（瓶盖孔被气球皮堵住） 教师追问：“如果瓶盖不装气球皮，会怎样？”（空气会从瓶盖孔倒流，气充不进去） 四、展示交流（约4分钟） （一）分享成果，互相学习 组织“打气筒分享会”：各组展示成品和空气流动示意图。 交流内容：制作经验（气球皮要多紧？小孔要多大？）、测试效果（充气快慢）、遇到的困难和解决办法。 互评：“你觉得哪个组的打气筒充气效率最高？为什么？” 五、评估改进（约5分钟） （一）发现问题，迭代优化 教师组织讨论：“使用过程中发现了哪些问题？怎样改进？” 常见问题 改进方向 瓶身太软，挤压变形严重 换用更硬的瓶子（可乐瓶、洗洁精瓶） 气球皮松动、漏气 换厚气球皮，多缠胶带加固 瓶身小孔手指堵不严 用橡皮泥或胶带做密封塞 充气太慢 增大瓶身容积，或增大瓶盖孔 布置改进任务：课后制作“第二代打气筒”，下节课比较改进效果。 六、反思评价，总结原理（约3分钟） （一）评价与总结 评价表（能说出打气筒工作原理、能按步骤完成制作、能用箭头画出空气流动路径、能提出改进建议），自评与互评。 归纳原理：“打气筒利用了空气的哪些性质？” 空气占据空间（瓶内空间有限，挤压时空气被排出） 空气可压缩（挤压时体积缩小，产生压力将空气压出） 空气会流动（从高压区向低压区流动） 强调：单向阀是保证打气筒正常工作的核心结构。 七、拓展迁移，课后延伸（约1分钟） 布置任务： 改进任务：换用更硬的瓶子，制作“第二代打气筒”，测试充气效率。 观察任务：观察自行车打气筒或篮球打气筒，找找它的单向阀在哪里。 比较任务：打气筒和空气压缩枪（第5课）有什么相同和不同？ 1. 从真实生活需求出发，明确工程任务，激发制作动机。体现课标“了解工程技术的目的是解决实际问题”。 1. 通过动手制作将空气性质知识转化为实际工具，培养工程实践能力。气球皮单向阀的设计巧妙实现“单向流动”，是理解打气筒工作原理的关键。体现课标“能按步骤完成简易设计与制作”。 1. 通过测试验证制作效果，通过画示意图将抽象原理可视化，深化对单向阀作用的理解。体现课标“能用图画表达科学概念”。 从通过交流分享，互相学习成功经验，培养表达能力和批判性思维。 1. 通过评估改进培养工程思维中的“迭代优化”意识，让学生体会“好产品是不断改进出来的”。体现课标“能发现设计中的不足并提出改进方案”。 总结知识应用，将零散性质整合为“工具背后的科学原理”。体现课标“能解释技术与工程背后的科学原理”。 · · 设计意图：将课堂制作延伸到家庭迭代和生活观察，培养持续探究和比较迁移能力。 作业设计： 基础作业：完成空气流动路径示意图（挤压和松手两个状态），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，重新制作并测试，拍照对比改进前后的充气效率。 拓展作业：观察自行车打气筒或球类打气筒，找找它的单向阀（橡胶片或弹簧），写一段观察记录并画出示意图。 板书设计： 1.8自制打气筒 1、 材料 塑料瓶 ＋ 气球 ＋ 胶带 ＋ 剪刀 ＋ 打气筒 2、 制作步骤 瓶盖打小孔 → 剪气球皮 → 绷紧固定在瓶盖内侧（单向阀） → 瓶身打小孔 → 套气球 3、 工作原理 挤压时：瓶内空气 → 瓶盖小孔 → 瓶口气球（胀大） ↑ 松手时：外部空气 → 瓶身小孔 → 瓶内（补充） 瓶盖孔被气球皮堵住 ← 防止倒流 4、 科学原理 空气占据空间 ＋ 可压缩 ＋ 会流动 5、 核心结构 单向阀（气球皮）→ 保证空气只出不进 6、 工程思维 设计 → 制作 → 测试 → 改进（迭代） 课后反思： 优点：工程实践流程完整，学生经历了从设计到改进的完整工程过程，将前七课空气性质知识综合应用，实现了学以致用。 不足：瓶盖打孔和气球皮固定操作难度大，部分小组漏气导致充气失败影响课堂节奏；评估改进环节时间不足，迭代讨论不够充分。 改进：课前准备预打孔瓶盖备用，引导失败小组分析原因而非直接替换，培养问题解决能力；优化时间分配，将瓶身打孔操作前置或精简，为评估改进环节留足时间，确保迭代优化讨论做深做透。 学科网（北京）股份有限公司 $