【大单元整体教学】 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“自制打气筒”，核心知识点为空气可压缩性、压缩空气弹性及打气筒结构（活塞、筒体、单向阀门）与工作原理。课堂导入通过瘪篮球提问引出课题，展示拆解打气筒并结合注射器模拟实验，搭建从生活现象到科学原理的学习支架。 特色在于“探究式学习”与“工程实践”深度融合，学生经历设计、制作（用气球膜做单向阀门）、测试、改进简易打气筒的完整过程，培养科学思维（推理阀门控制气体方向）和探究实践能力（解决密封问题）。PPT含结构动画与实验视频，分层教学满足差异需求，提升学生动手与合作能力，为教师提供直观可操作的教学资源。

主备人 备课时间 教出时间 教案编号 教学内容 8. 自制打气筒 课 型 时间分配 教师讲授时间 20 学生活动时间 20 教学目标 科学观念：知道打气筒是利用活塞压缩空气，增大空气压强，从而将气体压入轮胎；理解空气可以被压缩，压缩空气有弹性。 科学思维：通过分析打气筒结构（活塞、筒体、单向阀门），推理出压缩空气与气体流动的关系；运用比较、分类、归纳的方法认识不同工具中的空气压缩原理。 探究实践：能设计并制作一个简易打气筒，测试其性能，针对问题提出改进方案；能准确记录实验现象，撰写简要实验报告。 态度责任：在小组合作中乐于交流，尊重他人观点；体会到技术工具对生活便利的贡献，形成节约资源、环保创新的意识。 教学重点 理解打气筒利用空气压缩原理，掌握活塞、单向阀门的作用。 能制作简易打气筒，并解释其工作原理。 教学难点 理解单向阀门如何控制气体流动方向（只进不出或只出不进）。 在实际制作中解决密封和阀门安装问题。 教学资源 教师：打气筒实物（两个，一个透明或可拆解）、PPT课件（含打气筒内部结构动画、空气压缩实验视频）、活塞模型（可用注射器代替）、气球、橡皮泥、小瓶盖、吸管、剪刀、胶带。 学生：每组一个空塑料瓶、一把剪刀、一根吸管、一块橡皮泥、一个气球、若干胶带、记录纸。 教法设计 本课采用“探究式学习”与“工程实践”相结合的教学方法。通过“问题情境—结构观察—原理推理—模型制作—测试改进”的流程，引导学生像工程师一样思考。具体教法包括： 1. 直观演示法：利用拆解打气筒和注射器实验，帮助理解抽象的空气压缩概念。 2. 合作探究法：小组合作设计制作打气筒，培养动手能力和协作精神。 3. 分层教学法：通过分层提问和分层作业，满足不同水平学生需求。 4. 反思评价法：测试后组织全班分析失败原因，促进深度理解。 本课重点 解决问题 解决学生对“打气筒如何把空气压进去”的认知困惑，通过模型制作和实验将看不见的空气流动可视化。 解决学生在制作中遇到的密封和阀门安装技术问题，通过小组讨论和教师针对性指导，培养工程思维和问题解决能力。 解决学生将原理迁移到其他生活应用中的困难，通过拓展作业和课堂举例，建立科学—技术—社会的联系。 本 课 学生所得 理解打气筒的工作原理，建立“空气可以被压缩”的科学观念。 掌握通过观察、实验、分析推理认识工具内部结构的方法，提升科学思维能力。 经历设计、制作、测试、改进打气筒的完整探究过程，发展探究实践能力。 在小组合作中体会技术对生活的改善，形成严谨细致、乐于创新的科学态度。 课前准备 学生预习准备 预习教材中关于打气筒的图片和文字，思考打气筒为什么能把空气压进轮胎。 准备一个空塑料瓶（500ml左右）、一把剪刀、一个气球、一根吸管、一块橡皮泥。 观察生活中常见的打气筒，尝试用手按压活塞感受阻力变化，并记录在便利贴上带到课堂。 教师教学准备 提前拆解一个打气筒，确保透明可观察内部结构。 准备注射器、水槽、气球等演示压缩空气实验的器材。 制作PPT，包含打气筒内部结构动画、压缩空气微观示意图。 分组材料：每组一个塑料瓶（去底留口）、一根吸管、一块橡皮泥、一个气球、若干胶带、剪刀。 设计好学生记录单（含设计图、测试记录、改进方案）。 教学过程 主备栏 二次备课栏（手写） 【课堂导入】（5分钟） 1. 教师出示一个瘪掉的篮球，提问：“同学们，谁能帮我把这个篮球充满气？用什么工具？”学生回答打气筒。教师追问：“打气筒是怎么把空气打进篮球里的？空气明明看不见，为什么能进去？”引出课题《自制打气筒》。 2. 教师展示拆解的打气筒，请学生观察内部结构（活塞、筒体、气阀），并用手按压活塞感受阻力，初步感知空气压缩。 【新知探究】（20分钟） 环节一：探究打气筒的工作原理（8分钟） 1. 教师请学生用注射器（或自制模型）模拟打气筒：先用注射器吸入空气，堵住出口，向下推活塞，观察活塞运动阻力变化，松开手后活塞回弹；再吸入水，同样操作，对比感受。 2. 小组讨论：为什么压缩空气比压缩水更费力？空气被压缩后发生了什么变化？引导学生得出“空气可以被压缩，压缩空气有弹性”的结论。 3. 教师播放PPT动画，展示打气筒内部活塞向下时，进气阀关闭，出气阀打开，压缩空气进入轮胎；活塞向上时，进气阀打开，出气阀关闭，外界空气进入筒内。学生分角色扮演活塞、阀门，模拟气体流动。 环节二：设计并制作简易打气筒（12分钟） 1. 教师出示材料：塑料瓶（作筒体）、吸管（作活塞杆）、橡皮泥（作活塞密封）、气球（作进气阀/出气阀）。提问：“如何用这些材料模仿打气筒的活塞和阀门？” 2. 学生小组讨论设计方案，画出草图。教师巡视指导，鼓励学生用气球膜制作单向阀门：在瓶盖和瓶底各开一小孔，用气球膜覆盖作为阀门。 3. 学生动手制作，教师提供剪刀、胶带等工具。重点关注吸管与瓶口密封、阀门安装方向。 【师生互动】（10分钟） 1. 每组展示自制打气筒，并测试能否将气球吹大。教师邀请代表上台演示，同步提问：“你的打气筒在向下推吸管时，气球为什么能变大？向上拉时，气球会变小吗？为什么？” 2. 对测试失败的小组，全班共同分析原因：可能是漏气（密封不严）、阀门方向装反、活塞与筒壁间隙过大等。教师引导用“堵住可能漏气的地方”的方法改进。 3. 分层提问： 基础层：打气筒利用了空气的什么性质？（可压缩性） 提升层：如果不用气球膜，还能用什么材料做单向阀门？（如橡胶片、塑料薄膜） 挑战层：为什么打气筒能连续不断把空气打进去而不会回流？与阀门有什么关系？ 【分层巩固】（8分钟） 1. 基础题：填空——打气筒工作时，活塞向（下）运动，筒内空气体积（减小），压强（增大），空气被（压出）。 2. 提升题：判断——打气筒只能用于给自行车打气。（×）请说明理由并举例其他用途。 3. 挑战题：设计一个实验，证明压缩空气有弹性。学生口头回答或画图说明（如按压充满气的篮球，松手后弹起）。 【课堂小结】（2分钟） 教师引导学生回顾：我们今天做了什么？用什么方法做的？明白了什么原理？学生齐读板书中的核心结论。 【分层作业】（5分钟说明） 教师布置作业，并强调“基础作业必须完成，提升作业和拓展作业选做，鼓励挑战”。 知识结构或板书设计 8. 自制打气筒 一、打气筒的结构 - 筒体、活塞、进气阀、出气阀 二、工作原理 - 活塞向下：压缩空气→出气阀打开→气体进入轮胎 - 活塞向上：进气阀打开→外界空气进入筒体 三、空气的性质 - 可以被压缩 - 压缩空气有弹性（能产生弹力） 四、制作要点 - 密封性（不漏气） - 阀门方向（单向） 五、拓展应用 - 气垫船、空气弹簧、气动工具 作业设计与布置 作业内容 所需时量 批阅方式 基础作业：完成《科学活动手册》中本课练习，包括填空和简答题，需写出打气筒压缩空气的原理。 提升作业：利用家中常见材料（如塑料瓶、针筒、气球等）制作一个简易打气筒，并测试其能否将气球吹大，记录制作过程和测试结果，写成简短实验报告。 拓展作业：查阅资料，了解生活中还有哪些工具利用了空气压缩原理（如气垫船、空气弹簧等），用图文结合的方式（文字描述）制作一份科普小报。 答案与解析： 基础作业填空：打气筒通过活塞向下运动，压缩筒内空气，空气体积减小，压强增大，从而将气体压入轮胎。简答题：活塞向上运动时，进气阀打开，空气进入筒内；向下运动时，进气阀关闭，出气阀打开，压缩空气输出。 提升作业：评价标准为制作结构合理（有活塞、筒体、单向阀门），能成功充气，报告有过程记录和反思。 拓展作业：鼓励学生发现原理的广泛应用，培养科学联系生活意识。 教学后记 本课通过“问题驱动—结构探究—模型制作—测试改进”的流程，学生参与度高，尤其对单向阀门的制作表现出浓厚兴趣。部分学生在制作时吸管与瓶口密封不严导致漏气，后续可增加密封材料（如胶带）的指导。时间分配上，测试改进环节可适当延长，让更多小组展示成果。整体达成预设目标，学生能生动解释打气筒原理，并联系到气垫船等生活应用。 年 月 日 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $