小学科学教科版（2024）四年级上册（2024）8. 自制打气筒教学设计

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学科：小学科学（2024教科版四年级上册）
单元：第一单元 空气
课题：8.自制打气筒
课时：2课时（每课时40分钟）
课标依据：紧扣新课标工程实践与物质科学核心要求，遵循四年级学生“任务驱动—动手制作—测试优化”的认知规律，以完整设计制作流程落实技术与工程素养，综合运用空气占据空间、空气可流动、可压缩等单元核心知识，实现学以致用、迭代改进的育人目标。
二、教材简析
本课是第一单元空气的收尾综合实践课，属于单元知识应用与工程实践课。学生在前七课已经系统掌握空气存在、占据空间、可压缩、能流动、温差形成风等核心性质。本课以“自制简易打气筒”为真实任务，引导学生经历明确任务—设计制作—测试展示—评估改进的完整工程流程，将零散的空气知识整合运用，理解简易单向进气结构与空气流动原理，培养动手制作、问题排查、迭代优化的工程思维，是单元知识落地、素养升华的关键一课。
三、学情分析
四年级学生具备充足的动手操作兴趣和基础实验能力，已经完全掌握空气的各项基础性质，能够解释简单的空气流动现象。但学生缺乏工程设计思维，制作时容易出现打孔漏气、结构错位、操作不规范等问题，且做完即止，不擅长发现问题、主动优化装置。本课通过分步制作、测试检验、针对性改进，引导学生从“完成制作”走向“优化作品”，贴合学生由实操应用到反思提升的认知规律。
四、教学目标
1. 科学观念
（1）综合运用空气占据空间、空气可流动、可压缩的性质，理解自制打气筒的工作原理与空气流动路径。
（2）知晓打气筒单向进气的结构特点，明白挤压、松手的不同操作对应的空气运动规律。
2. 科学探究
（1）能按照规范流程完成简易打气筒的制作、组装与调试，熟练完成充气测试。
（2）能画图记录打气筒工作时的空气流动过程，精准发现作品存在的问题并提出改进方案。
3. 科学思维
建立“结构决定功能”的工程思维，能对比分析作品优缺点，通过测试、反思、迭代优化装置性能。
4. 态度与责任
体验工程制作的乐趣，养成严谨细致、耐心调试、勇于改进的探究品质，体会科学技术服务生活的价值。
五、教学重难点
重点：规范完成自制打气筒的制作与调试，掌握打气筒工作的空气流动原理。
难点：精准排查装置漏气、打气效率低等问题，结合材料特点提出科学合理的改进方案。
六、教学准备
教师：成品打气筒样品、制作步骤课件、空气流动示意图、问题改进案例、安全提示课件
学生：塑料瓶、气球、剪刀、打孔工具、透明胶带、小气球、实验记录单、画图本
七、教学过程
第一课时：明确任务、设计制作与初步调试
（一）情境导入，明确任务（5分钟）
1. 生活情境：庆典气球数量多，嘴吹气球费力、效率低，引出打气筒的实用价值。
2. 揭示任务：利用身边常见材料，制作一个简易打气筒，实现快速、便捷给气球充气。
3. 复习铺垫：回顾空气可流动、可压缩、占据空间的特点，为本节课制作原理铺垫基础。
（二）拆解结构，明晰设计（5分钟）
1. 观察成品样品，引导学生分析核心结构：瓶盖进气孔、气球皮单向阀、瓶身透气孔、瓶口充气端。
2. 讲解核心设计逻辑：依靠气球皮封堵小孔实现单向进气，配合堵孔、松手的操作，实现空气进出可控，完成充气。
（三）分步制作，实操搭建（25分钟）
1. 安全前置：强调剪刀、打孔工具规范使用，避免划伤，胶带粘贴牢固，防止漏气。
2. 分步规范制作：
（1）在塑料瓶盖中央打一个规整小孔；
（2）裁剪长条气球皮，用胶带固定在瓶盖内侧，完全盖住小孔，形成单向阀；
（3）在瓶身中上部打一个小孔，作为进气口；
（4）将小气球套紧在瓶口，保证连接处密封不漏气。
3. 初步调试：学习基础操作方法：挤压瓶身时堵住瓶身小孔，空气压入气球；松手时打开小孔，空气进入瓶内补充。
4. 初步测试：尝试给气球充气，观察装置能否正常工作，记录初步问题。
（四）课时小结（5分钟）
梳理本节课制作流程，初步感知打气筒的工作方式，留存漏气、充气慢等问题，为下节课优化改进做铺垫。
第二课时：原理梳理、展示交流与评估改进
（一）复习回顾，衔接新知（3分钟）
回顾自制打气筒的结构与基础操作，提问：挤压和松手时，空气分别是怎样流动的？引发学生深度思考。
（二）梳理原理，画图记录（12分钟）
1. 结合操作细化空气流动规律，完善班级记录单：
挤压瓶身、堵住小孔：瓶内空气被压缩，顶紧瓶盖气球皮（闭紧），空气只能流入气球；
松手打开小孔：外部空气进入瓶子，气球皮复位，完成进气补充。
2. 学生画图：用示意图清晰画出挤压、松手两个状态的空气流动路线，标注空气进出方向。
（三）展示交流，互评分享（10分钟）
1. 小组展示：各组展示自制打气筒的充气效果，演示操作过程。
2. 交流分享：分享制作心得、成功经验、遇到的问题，相互评价作品优缺点。
3. 教师总结：规范操作、密封严实、孔洞大小适中，是打气筒高效工作的关键。
（四）评估反思，迭代改进（13分钟）
1. 聚焦常见问题：多次使用后瓶身变形、气密性变差、打气效率低、进气不畅等。
2. 引导学生自主思考改进方案：
（1）选材改进：更换柔韧性更好、硬度适中的塑料瓶，减少挤压变形；
（2）密封改进：加厚胶带、加固气球皮单向阀，减少漏气；
（3）结构改进：调整孔洞大小，优化进气、出气效率。
3. 小组优化：根据改进方案，现场微调优化自己的打气筒，再次测试充气效果。
（五）全课总结（2分钟）
总结：自制打气筒利用空气可压缩、可流动的性质和单向阀结构工作；工程制作需要不断测试、反思、改进，才能让作品更实用、高效。
八、板书设计
自制打气筒
1. 核心结构：瓶盖小孔+气球皮单向阀+瓶身进气孔
2. 工作原理：
挤压堵孔→空气压入气球（充气）
松手开孔→空气进入瓶内（补气）
3. 问题改进：换韧性瓶子、加固密封、优化孔洞
4. 原理依托：空气可流动、可压缩、占据空间
九、作业设计
1. 完善空气流动过程示意图，熟练复述打气筒工作原理。
2. 继续优化自制打气筒，提升充气效率，记录改进方法与效果。
3. 观察生活中打气筒、充气设备的结构，说说它们的工作共同点。
十、教学反思
1. 学生能否规范完成制作组装，准确掌握打气筒空气流动原理。
2. 学生是否具备问题排查能力，能自主发现装置缺陷并提出合理改进方案。
3. 学生能否实现单元知识综合运用，真正理解结构与功能的对应关系。