《自制打气筒》教学设计-2026-2027学年教科版（新教材）小学科学四年级上册

《自制打气筒》教学设计-2026-2027学年教科版（新教材）小学科学四年级上册一、教材分析本课为教科版四年级上册第一单元《空气》第8课，是单元收尾工程实践课，整合单元全部空气核心性质，属于“技术、工程与社会”跨学科核心概念内容。教材整体分为四大板块，遵循“回顾知识—认识原型—设计制作—测试改进”完整工程实践流程：第一板块知识回顾板块，教材梳理单元核心知识点：空气占据空间、空气容易被压缩、压缩空气具备弹性，配套皮球、充气玩具生活图片，点明打气筒的工作原理依托空气可压缩特性；第二板块原型观察板块，教材展示商用打气筒剖面结构图，标注进气口、活塞、出气口三个关键结构，配套文字讲解打气筒压缩空气输送气体的完整工作流程；第三板块为本课核心工程实践板块，教材提供塑料瓶、软管、活塞、橡胶塞等简易材料，给出分步制作流程，设置材料替换、结构优化开放任务；第四板块测试与改进研讨板块，教材设置三组研讨问题，引导学生充气测试、寻找漏气、动力不足等故障，针对性调整结构完善自制打气筒。

本课区别于前7课探究实验课，侧重工程物化实践，将抽象空气压缩原理转化为实物作品，既巩固单元物质科学概念，又培养学生工程设计、动手制作、迭代优化的工程思维，承接单元“感知空气—探究空气性质—空气运动规律—空气技术应用”完整学习逻辑，落实新课标工程实践类内容育人要求。二、学情分析四年级学生经过前7课时学习，熟练掌握空气可压缩、压缩空气有弹性、空气会流动等核心知识，能清晰区分空气压缩与空气对流两种运动形式，具备基础动手裁剪、拼接组装能力，对手工制作、创意发明类课堂活动兴趣浓厚。但学生工程思维尚未成型，存在明显认知短板：第一，无法将课本打气筒剖面图抽象结构，对应到简易自制材料，结构匹配能力薄弱；第二，制作过程容易忽略密封要求，出现漏气故障，且不会自主排查故障、优化装置；第三，容易混淆“空气压缩输送（打气筒）”与“冷热对流（风的成因）”两种空气运动原理，出现原理混用的错误；第四，小组合作制作时分工混乱，重组装、轻设计，缺少先规划、再制作的流程意识。

课堂依托教材剖面结构图、分步制作图文，采用师问生答拆解结构原理，通过小组图纸设计、分步制作、故障研讨迭代优化作品，结合对比辨析区分空气压缩与空气对流，贴合四年级学生具象动手、直观感知的认知特点。三、核心素养教学目标科学观念：巩固空气容易被压缩、压缩空气具备弹性的单元核心知识；完整说出打气筒依靠压缩空气输送气体的工作原理，清晰区分空气压缩与冷热对流两种空气运动形式。科学思维：能对照教材打气筒剖面结构图，分析进气、压缩、出气完整工作流程；能根据充气测试现象，推理装置漏气、充气无力的故障原因，提出针对性改进方案，形成工程优化思维。探究实践：能参照教材材料清单与制作步骤，小组合作完成简易打气筒的设计、组装、充气测试全流程；能规范使用剪刀、软管、橡胶塞等工具，做好装置密封处理；能如实记录测试问题，迭代优化自制装置。态度责任：体会压缩空气原理在生活工具中的广泛应用，感受科学知识转化为实用工具的价值；制作过程中爱护实验材料，小组分工协作，养成耐心调试、反复改进的工程实践态度。四、教学重难点教学重点：读懂教材打气筒剖面结构图，理解压缩空气是打气筒的核心工作原理；按照教材步骤完成简易打气筒组装，完成充气测试。教学难点：自主排查装置漏气、充气不足等故障，结合课本知识提出可行改进方案；区分打气筒空气压缩原理与《风的成因》冷热对流原理，避免概念混淆。五、教学准备教师：教材打气筒剖面结构图投影、全套自制材料（塑料瓶、橡胶活塞、软管、橡胶塞、胶带、剪刀）、完整成品打气筒、充气皮球、故障案例记录表、设计图纸模板；学生：回顾单元全部空气知识点，带铅笔、草稿本绘制简易设计图。六、教学过程（一）复习情境导入：衔接单元旧知，引出工程制作主题（设计意图：串联单元全部空气知识点，区分空气两种运动形式，搭建新旧知识桥梁，明确本课工程实践任务）师：我们回顾本单元两大核心空气运动知识，先提问上节课《风的成因》核心原理，谁能结合课本完整说一说？

生：冷热不均让空气对流流动，空气流动形成风，依靠空气自然流动。

师：很好，这是空气自然流动。老师出示充气皮球，提问：给皮球充气时，我们用打气筒把空气压进球内，这个过程和冷热对流有什么不一样？结合前几课空气压缩知识思考。

生：打气筒是用力挤压空气，把空气压缩后送进球里，依靠外力压缩空气。

师总结区分：一种是冷热温差造成空气自然对流（形成风），一种是外力挤压压缩空气（打气筒充气），二者是空气两种不同运动方式。今天我们研读教材，认识打气筒内部结构，亲手《自制打气筒》，把空气压缩的科学知识做成实用工具。板书课题：自制打气筒。（二）文本研读一：教材知识回顾板块，夯实空气压缩核心原理（设计意图：梳理单元前置知识，为打气筒原理学习铺垫，落实科学观念素养）师：翻开教材上方知识回顾板块，默读配套文字与皮球、充气玩具插图，圈画支撑打气筒工作的两条空气核心特点。

学生自主勾画后集体汇报：第一，空气占据空间；第二，空气容易被压缩，压缩后的空气具有弹性。

师同步互动问答：挤压注射器内空气时，空气体积变小，松开手空气恢复原状，对应课本哪一条特点？

生：空气容易被压缩，压缩空气有弹性。

师深度提问：为什么打气筒能源源不断把空气送进球内？结合课本知识点推理。

生：推动活塞时，筒内空间变小，空气被压缩，只能顺着软管流入皮球；松开活塞，外部空气补充进筒内，重复操作就能持续充气。

师板书基础原理：外力压缩空气→空气定向输送，打气筒依靠压缩空气完成充气。（三）文本研读二：教材原型观察板块，拆解打气筒内部结构与工作流程（设计意图：依托教材剖面结构图，图文结合拆解进气、压缩、出气完整流程，突破课堂教学重点）师：聚焦教材中间商用打气筒剖面结构图，图中标注进气口、活塞、出气口三个关键结构，我们逐段研读教材配套讲解文字，同步梳理活塞推拉两个动作对应的空气运动。向外拉动活塞（课本文字讲解）：活塞向后移动，筒内空间变大，内部气压降低，外部空气从进气口流入筒内，完成进气。师提问：拉动活塞时，空气是流入还是流出打气筒？依据课本图文回答。生：外部空气从进气口流进筒内，筒内储存空气。向内推动活塞（课本文字讲解）：活塞向前挤压，筒内空间缩小，空气被强力压缩，进气口封闭，压缩空气只能从出气口顺着软管向外输送，完成充气。师出示结构流程图，师生共同填写课本对应流程：拉动活塞→进气（空气进入筒身）推动活塞→压缩空气→出气（空气送入充气物品）师小组交流任务：同桌对照课本剖面图，互相完整复述打气筒推拉活塞的完整工作流程，确保结构与空气运动对应准确。（四）文本研读三：教材制作板块，规划设计、分步组装简易打气筒（设计意图：落实教材工程制作流程，规范动手操作，培养规划、组装、合作的探究实践能力）师：研读教材制作板块，课本先给出材料清单，再分步展示组装图文，我们先梳理可用材料：塑料瓶筒身、橡胶活塞、进气软管、出气橡胶塞、密封胶带、剪刀。教材提示可以替换材料，比如用矿泉水瓶替代专用筒身，海绵替代橡胶活塞。

师组织小组前置设计：参照教材剖面图，在草稿本绘制简易打气筒设计草图，标注进气、出气位置，规划材料拼接方式，小组统一设计方案后再领取材料制作。

学生绘制设计图后，教师结合教材步骤讲解组装规范：第一步，橡胶塞打孔，固定出气软管；第二步，塑料瓶底部裁剪，放入橡胶活塞；第三步，瓶身侧面开设进气小孔；第四步，胶带密封所有缝隙，防止漏气。

学生分组领取材料开展组装制作，教师巡回指导，同步提问引导规范操作：

师（对组装小组）：课本反复强调密封缝隙，为什么所有接口要用胶带缠紧？

生：如果缝隙漏气，压缩空气会从缝隙跑掉，没办法把空气输送到皮球里。

全部小组完成组装后，分发皮球开展充气测试，记录充气过程中出现的问题，填写教材配套测试记录表。（五）文本研读四：教材研讨改进板块，故障分析与装置迭代优化（设计意图：依托课本研讨问题，引导学生基于测试现象推理故障，提出改进方案，化解本课教学难点）师：我们结合教材三组研讨问题，针对充气测试出现的故障分组研讨，梳理故障原因与优化办法。

研讨问题1：推动活塞时，皮球很难充进气，充气力度微弱，是什么原因？结合课本结构知识分析。

小组代表发言：装置缝隙密封不严，压缩空气从缝隙漏出；活塞与筒身贴合不紧密，空气从活塞周边流失。

研讨问题2：拉动活塞时，没有新空气吸入筒身，无法持续充气，故障出在哪里？

生：侧面进气小孔被胶带堵住，外部空气无法进入筒内，缺少进气通道。

师结合课本改进提示，汇总通用优化方案，全班记录：①加厚胶带密封所有拼接缝隙；②更换更大尺寸活塞，贴合筒身减少漏气；③调整进气孔大小，保证进气通畅。

学生根据研讨结论，对自制打气筒进行二次修改、再次充气测试，对比优化前后充气效果。

师对比辨析难点提问：本课打气筒压缩空气，和上节课风的成因冷热对流，空气运动有什么本质区别？

生：打气筒依靠外力挤压压缩空气，空气定向输送；风是冷热温差让空气自然对流，不需要外力持续挤压，两种运动原理完全不同，不能混淆。（六）拓展应用分享：生活压缩空气工具案例（设计意图：联结生活，体会科学技术应用价值，落实态度责任素养）师：结合课本压缩空气原理，列举生活中同类工具：充气水枪、充气床垫、空气压缩枪、汽车充气泵，小组分享这些工具如何运用压缩空气完成工作。

生1：充气水枪挤压筒身压缩空气，推动水流喷射。

生2：汽车充气泵和自制打气筒原理一致，压缩空气给轮胎充气。

师总结：单元学到的空气可压缩知识，转化成各类实用工具，科学知识能够解决生活中的实际问题，动手制作、优化装置就是把科学原理变成实物的过程。（七）课堂小结梳理本节课完整学习教材知识回顾、打气筒原型剖面、制作组装、测试改进四大板块内容。首先巩固单元空气占据空间、空气易压缩的核心科学观念，读懂教材商用打气筒剖面结构图，梳理拉动活塞进气、推动活塞压缩出气的完整工作流程；随后按照教材材料与步骤，小组合作完成简易打气筒设计、组装、充气测试；依托课本研讨思考题，自主排查漏气、充气无力等故障，迭代优化自制装置，区分空气压缩与冷热对流两种空气运动形式。课堂完整经历工程实践“设计—制作—测试