资源简介

1.8《自制打气筒》教学设计
一、教材分析
本课属于物质科学领域空气单元实践制作课，以庆典吹气球生活痛点为切入点，引导学生利用塑料瓶、气球等废旧材料自制简易打气筒。课程融合空气流动性、气压差原理，包含任务设计、动手制作、空气流动建模、产品评估改进完整工程实践流程，承接前几课空气占据空间、空气可流动知识，为后续气压、空气动力学习铺垫，重在培养学生工程设计与动手探究能力，落实科学与生活结合的理念。
二、学情分析
四年级学生已掌握空气能流动、空气占据空间基础科学概念，喜欢动手手工制作，对气球、塑料瓶等生活材料熟悉，具备基础裁剪、粘贴操作能力。但学生难以直观理解气压差工作原理，工程思维薄弱，制作时容易出现密封不严、阀门失效、瓶身易变形等问题；同时学生只会动手操作，不会用图画建模解释空气流动，评估与改进产品的意识不足，需要教师分步引导拆解制作难点。
三、核心素养分析
1. 科学观念：认识空气具有流动性，挤压瓶子内部气压变大，空气向外流动；松开瓶子外部气压大，空气流入瓶内，理解简易打气筒依靠气压差实现充气。
2. 科学思维：通过观察打气筒工作现象，推理瓶内空气流动路径；能发现作品缺陷，分析变形、漏气问题成因，提出优化改进方案，建立工程优化思维。
3. 探究实践：完整经历明确任务 — 设计制作 — 测试调整 — 画图建模 — 评估改进工程探究流程，熟练使用身边废旧材料完成手工制作，掌握简易单向阀门制作方法。
4. 态度责任：体会废旧物品再利用价值，懂得科学工具解决生活难题；反复测试调整作品养成耐心细致的探究习惯，乐于和同学交流分享制作思路。
四、教学重点
利用生活材料完成简易打气筒制作，理解打气筒充气时空气流动与气压变化规律。
五、教学难点
1. 理解瓶盖气球皮单向阀门工作原理；
2. 用图画建模清晰表示挤压、松手两个阶段空气流动过程；
3. 针对作品缺陷提出合理可行的改进方案。
六、教具准备
教师教具
多媒体课件、庆典吹气球实拍短视频、自制打气筒成品、损坏漏气半成品、矿泉水瓶、气球、剪刀、胶带、打孔器、记录单、不同材质塑料瓶（饮料瓶、沐浴露软瓶）。
学生学具
空塑料瓶、气球若干、剪刀、透明胶带、打孔钉、实验记录单。
七、教学过程
一、导入新课（5 分钟）
教师活动：播放节日活动人工吹气球气喘吁吁短视频，提问：庆典需要大量气球，只用嘴吹气球有什么缺点？有没有简单工具快速充气？出示成品自制打气筒，现场演示给气球充气，引出本课课题《自制打气筒》。
学生活动：观看视频分享吹气球很累、费时间的感受，观察教师演示打气，产生动手制作兴趣。
设计意图：结合真实生活场景制造问题情境，直观展示工具优势，激发学生探究制作欲望。
二、讲授新课（30 分钟）
（一）聚焦：明确制作任务（教师活动、学生活动、设计意图）
教师活动：出示教材任务页，提出核心问题：我们要用身边材料做简易打气筒，思考三个问题：需要哪些材料？只用塑料瓶和气球能成功打气吗？想要充满气球，需要解决什么关键难题？组织小组讨论。
学生活动：小组交流，汇报所需材料（塑料瓶、气球、胶带、剪刀）；猜测直接套气球挤压瓶子无法存气，发现核心难题：挤压时空气进气球，松手时空气不能回流，需要单向阻挡空气的结构。
设计意图：聚焦工程任务，引导学生先思考设计难点，避免盲目动手，建立先构思再制作的工程思维。
（二）探索：分步设计与动手制作
教师活动：播放分步制作示范视频，逐条讲解 5 步制作流程，重点强调两处关键要点：瓶盖小孔上气球皮必须绷紧做成单向阀门、瓶身小孔作用；每完成一步提醒学生测试漏气情况，巡视课堂，指导学生打孔、固定气球皮，纠正密封不严、气球皮松弛等错误操作。
学生活动：跟随视频分步动手制作，每完成一步进行充气测试；遇到漏气、无法充气问题举手求助，反复调整胶带、气球皮松紧度，完成完整打气筒成品。
设计意图：可视化示范降低动手难度，边制作边测试，培养学生即时调试、修正作品的探究习惯。
（三）研讨：建模分析空气流动过程
教师活动：出示空气流动记录单，播放气压流动动画视频，分别演示挤压、松手两种状态：挤压时堵住瓶身小孔，瓶内气压升高推开瓶盖气球皮，空气流入气球；松手时松开瓶身小孔，外界空气进入瓶内，瓶盖气球皮回弹闭合，气球空气不会倒流。指导学生用箭头画图标注空气流动路线。邀请小组上台展示图画，讲解空气流动规律。
学生活动：观看动画理解气压原理，独立在记录单用图画、箭头画出挤压、松手时空气走向；小组互相交流绘图思路，上台分享自己的空气流动模型。
设计意图：将看不见的空气流动转化为可视化图画模型，突破本课难点，把动手操作上升到科学原理理解。
（四）拓展：评估改进打气筒
教师活动：展示多次使用后变形、打气变慢的旧打气筒，提问：长期使用我们的打气筒存在哪些缺陷？引导学生发现瓶身易变形、阀门容易漏气、打气效率低等问题；提供不同软硬塑料瓶，启发学生分组讨论改进方案。
学生活动：动手反复使用自己的打气筒，寻找作品不足；小组讨论改进办法，例如更换柔韧性更强的软塑料瓶、加厚多层气球皮做阀门、加宽瓶身增加储气量等，记录改进方案。
设计意图：落实工程产品迭代优化思想，让学生明白工具可以不断改良，提升创新解决问题能力。
三、课堂练习（7 分钟）
（一）选择题
1. 自制打气筒瓶盖的气球皮作用是（）
A. 装饰好看 B. 单向阀门阻挡空气回流 C. 固定气球
答案：B
2. 挤压塑料瓶打气时，瓶身小孔需要（）
A. 手指堵住 B. 完全打开 C. 不用管
答案：A
3. 松手让瓶子复原时，瓶身小孔要松开是为了（）
A. 放出气球空气 B. 让空气流入瓶内 C. 减轻瓶子重量
答案：B
（二）判断题
1. 瓶盖的气球皮越松弛，打气效果越好。（×）
解析：气球皮松弛无法闭合小孔，空气会回流漏气。
2. 空气会从气压大的地方流向气压小的地方。（√）
3. 只用完整气球不用裁剪气球皮，也能做出单向阀门。（×）
解析：完整气球无法盖住瓶盖小孔，不能阻挡空气回流。
（三）情境题
小红做好打气筒后，挤压瓶子气球完全充不进气，请写出 2 个可能原因和对应解决办法。
参考答案：①瓶盖气球皮松弛漏气，重新绷紧气球皮并用胶带加固；②瓶盖小孔过大，更换瓶盖或缩小孔洞；③胶带密封不严，增加胶带缠绕密封缝隙。
四、课堂小结
今天我们完成了简易打气筒的工程制作，先用塑料瓶、气球做出单向阀门，学会分步制作、边做边测试。我们知道挤压瓶子堵住小孔，瓶内气压变大，空气流进气球；松开小孔，外面空气流入瓶子，气球里的空气不会倒流。我们还画出空气流动图，看懂了看不见的空气流动规律。同时发现打气筒瓶身容易变形、阀门漏气的缺点，想到更换软塑料瓶、加厚气球皮等改进方法。生活里很多工具都利用空气流动原理，废旧材料也能做出实用小工具，课后大家可以继续优化自己的打气筒。
八、板书设计
自制打气筒
1. 材料：塑料瓶、气球、胶带、打孔工具
2. 核心结构：瓶盖单向阀门（绷紧气球皮）
3. 工作原理（气压差）
挤压→堵瓶身孔→瓶内气压大→空气进气球
松手→开瓶身孔→外界空气进瓶→阀门闭合防漏气
4. 改进：软塑料瓶、加厚阀门、加固密封
九、教学反思
成功之处
1. 视频示范 + 分步实操结合，降低四年级学生手工操作难度，绝大多数学生能独立完成可用打气筒成品；
2. 图画建模环节直观拆解气压抽象原理，学生能清晰说出空气流动路径，突破本课教学难点；
3. 从生活吹气球痛点导入，学生参与热情高，小组研讨改进方案时创新思路丰富，落实工程实践核心素养。
不足之处
1. 课堂制作耗时较长，部分动手慢的学生画图建模、练习时间紧张；
2. 少数学生无法理解单向阀门作用，仅会操作不能完整解释科学原理；
3. 改进拓展环节局限于塑料瓶材质，没有引导学生拓展其他替代材料。
教学建议
1. 课前提前让学生打好瓶盖小孔，节约课堂制作时间；分层辅导，对操作慢的学生一对一协助固定阀门；
2. 准备透明塑料盒演示气压流动对比实验，具象化单向阀门闭合过程；
3. 拓展作业布置：寻找吸管、橡胶管等材料设计新型打气筒，下节课带来展示分享。1.8 《自制打气筒》导学案
班级：________ 姓名：________ 小组：________
学习目标
1. 材料与制作：能利用塑料瓶、气球等废旧材料独立完成简易打气筒制作，掌握单向阀门制作要点。
2. 科学观念：理解气压差原理，知道空气从高压处流向低压处，清晰说出打气、复原两个阶段空气流动路径。
3. 科学思维：能画图建模表示空气流动，找出作品漏气、打气无力等缺陷并提出可行改进方案。
4. 探究实践：完整经历“明确任务—设计制作—测试调试—画图建模—评估改进”工程探究过程，学会废旧材料再利用。
学习重难点
重点：自制简易打气筒，掌握气压变化与空气流动规律。
难点：理解气球皮单向阀门工作原理；用图画模型表示空气流动；自主设计打气筒改进方案。
课前准备
1. 学具：空塑料瓶、气球2-3个、剪刀、透明胶带、打孔钉、记录单
2. 预习思考：只用嘴大量吹气球有哪些弊端？怎样简单快速给气球充气？
课堂探究任务
任务一：聚焦问题，构思打气筒设计（5分钟）
1. 小组讨论：制作简易打气筒需要哪些基础材料？
________________________________________________________________
2. 核心难题思考：直接把气球套在塑料瓶口挤压瓶子，松手后空气会回流，无法持续充气。我们需要一个什么结构阻止空气倒流？
________________________________________________________________
任务二：动手制作简易打气筒（12分钟）
结合示范视频，分步完成制作，边做边测试密封性：
1. 在瓶身侧面打一个小孔；瓶盖中心打孔。
2. 裁剪一小块气球皮，绷紧贴在瓶盖内侧小孔，胶带四周密封，做成**单向阀门**。
3. 将瓶盖拧紧在塑料瓶上，把完整气球套在瓶盖外侧。
4. 测试：手指堵住瓶身小孔，挤压瓶身，观察气球是否充气；松开手指，松开瓶身，观察气球是否漏气。
操作关键记录：
① 气球皮必须________，否则会漏气；
② 瓶盖孔洞四周要用胶带密封，防止缝隙跑气；
③ 打气时要________瓶身小孔，复原时松开小孔。
任务三：建模研讨，分析气压与空气流动（8分钟）
结合气压动画，画出两种状态空气流动箭头并填空：
1. 挤压瓶子（堵住瓶身小孔）
瓶内空间变小→瓶内气压____外界气压→推开瓶盖气球皮→空气流入____
2. 松开瓶子（松开瓶身小孔）
外界空气通过瓶身小孔进入瓶内→瓶盖气球皮回弹闭合→气球内空气____回流
画图区（自行绘制）：
挤压状态示意图：
松手复原示意图：
任务四：评估作品，设计改进方案（5分钟）
1. 测试自己的打气筒，写出2个存在的缺陷：
缺陷1：________________________________
缺陷2：________________________________
2. 对应写出改进办法：
改进1：________________________________
改进2：________________________________
课堂巩固练习
一、选择题
1. 自制打气筒瓶盖气球皮的作用是（）
A. 装饰好看 B. 单向阀门阻挡空气回流 C. 固定气球
2. 挤压塑料瓶打气时，瓶身小孔需要（）
A. 手指堵住 B. 完全打开 C. 不用管
3. 松手让瓶子复原时，松开瓶身小孔是为了（）
A. 放出气球空气 B. 让空气流入瓶内 C. 减轻瓶子重量
二、判断题（对打√，错打×）
1. 瓶盖气球皮越松弛，打气效果越好。（）
2. 空气会从气压大的地方流向气压小的地方。（）
3. 不用裁剪气球皮，直接用完整气球就能做出单向阀门。（）
三、情境应用题
小红制作好打气筒后，挤压瓶子气球完全充不进气，请写出2个故障原因及对应解决办法。
________________________________________________________________
________________________________________________________________
课堂小结
1. 核心结构：瓶盖绷紧气球皮做成________；
2. 工作原理：依靠________实现充气；
3. 操作口诀：挤瓶堵孔气进球，松瓶开孔阀门关。
拓展课后作业
利用吸管、橡胶管、饮料瓶等其他废旧材料，设计一款改良版打气筒，画出设计草图并标注改进亮点，下节课课堂展示。
导学案参考答案
任务一
1. 材料：塑料瓶、气球、剪刀、透明胶带、打孔钉
2. 需要单向阀门结构，挤压时空气能进入气球，松手时阻挡气球内空气倒流回瓶子
任务二
操作关键：①绷紧；③堵住
任务三
1. 大于；气球
2. 不会
任务四（示例答案，合理即可）
缺陷1：瓶身太软，一挤压就严重变形，储气量小
改进1：更换硬度更高的大容量塑料瓶
缺陷2：瓶盖气球皮容易松动漏气
改进2：多层气球皮叠加做阀门，四周多缠胶带加固
课堂巩固练习
一、选择题
1.B 2.A 3.B
二、判断题
1.× 解析：气球皮松弛无法闭合孔洞，空气回流漏气
2.√
3.× 解析：完整气球无法覆盖瓶盖小孔，不能阻挡空气回流
三、情境应用题（任选两条即可）
①故障：瓶盖气球皮松弛漏气；解决：重新绷紧气球皮，胶带加固四周
②故障：瓶盖孔洞过大；解决：更换小孔瓶盖，或用胶带缩小孔洞
③故障：瓶盖、瓶身缝隙密封不严；解决：增加胶带缠绕密封缝隙
课堂小结
1. 单向阀门
2. 气压差(共19张PPT)
1.8《自制打气筒》
2026年秋期教科版（新教材）四年级上册科学
庆典需要大量气球，只用嘴吹气球有什么缺点？有没有简单工具快速充气？
导入新课
用嘴吹费力、速度慢，还容易吸入呼出的水汽，气球易漏气，大量充气效率极低。可用打气筒、电动充气泵快速充气，操作省力，短时间能充好很多气球；还有氦气罐，充气后气球可升空，适合庆典布置，便捷高效。
很多庆典活动会用到大量气球，如果没有打气筒，靠人用嘴吹气球将是一件很辛苦的事。
核心问题：我们要用身边材料做简易打气筒。
思考三个问题：
①需要哪些材料？
②只用塑料瓶和气球能成功打气吗？
③想要充满气球，需要解决什么关键难题？
用身边的材料制作一个简易的打气筒，能方便快捷地给气球充气。
讲授新课
准备好材料，尝试按下列流程制作。
①在塑料瓶的瓶盖上打个小孔。
②剪一块长条形的气球皮。
③用胶带将气球皮固定在瓶盖上，盖住小孔。
④在瓶身上打一个小孔。
⑤将气球套在瓶口处，挤压时，手指堵住瓶身上的小孔；松手时，手指从小孔上移开。
挤压、松手两种状态：挤压时堵住瓶身小孔，瓶内气压升高推开瓶盖气球皮，空气流入气球；松手时松开瓶身小孔，外界空气进入瓶内，瓶盖气球皮回弹闭合，气球空气不会倒流。
用图画表示自制打气筒给气球充气时空气流动的过程，与同学分享。
记录单填写范文
实验现象：
挤压瓶子时，瓶内空间变小，空气被挤入气球，气球鼓起；松开手，瓶子回弹，瓶内空间变大，外界空气流入瓶中，气球略微缩小。
我的发现：
空气可以流动，能被挤压转移；空气占据空间，瓶子形变会改变空气容纳空间，推动空气在瓶与气球间来回流动。
使用自制打气变筒的过程中，我们发现还有哪些需要改进的问题？试着提出几个解决方案。
课堂练习
1. 自制打气筒瓶盖的气球皮作用是（ ）
A. 装饰好看 B. 单向阀门阻挡空气回流 C. 固定气球
2. 挤压塑料瓶打气时，瓶身小孔需要（ ）
A. 手指堵住 B. 完全打开 C. 不用管
3. 松手让瓶子复原时，瓶身小孔要松开是为了（ ）
A. 放出气球空气 B. 让空气流入瓶内 C. 减轻瓶子重量
B
一、选择题
A
B
1.瓶盖的气球皮越松弛，打气效果越好。（ ）
解析：气球皮松弛无法闭合小孔，空气会回流漏气。
2.空气会从气压大的地方流向气压小的地方。（ ）
3.只用完整气球不用裁剪气球皮，也能做出单向阀门。（ ）
解析：完整气球无法盖住瓶盖小孔，不能阻挡空气回流。
×
√
二、判断题
×
小红做好打气筒后，挤压瓶子气球完全充不进气，请写出 2 个可能原因和对应解决办法。
答案：①瓶盖气球皮松弛漏气，重新绷紧气球皮并用胶带加固；②瓶盖小孔过大，更换瓶盖或缩小孔洞；③胶带密封不严，增加胶带缠绕密封缝隙。
三、情境题
今天我们完成了简易打气筒的工程制作，先用塑料瓶、气球做出单向阀门，学会分步制作、边做边测试。我们知道挤压瓶子堵住小孔，瓶内气压变大，空气流进气球；松开小孔，外面空气流入瓶子，气球里的空气不会倒流。我们还画出空气流动图，看懂了看不见的空气流动规律。同时发现打气筒瓶身容易变形、阀门漏气的缺点，想到更换软塑料瓶、加厚气球皮等改进方法。生活里很多工具都利用空气流动原理，废旧材料也能做出实用小工具，课后大家可以继续优化自己的打气筒。
课堂总结
1.8 自制打气筒
1. 材料：塑料瓶、气球、胶带、打孔工具
2. 核心结构：瓶盖单向阀门（绷紧气球皮）
3. 工作原理（气压差）
挤压→堵瓶身孔→瓶内气压大→空气进气球
松手→开瓶身孔→外界空气进瓶→阀门闭合防漏气
4. 改进：软塑料瓶、加厚阀门、加固密封
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