《自制打氣筒》教學設計-2026-2027學年教科版四年級科學上冊

《自制打氣筒》教學設計-2026-2027學年教科版（新教材）

小學科學四年級上冊

一、教材分析

本課為教科版四年級上冊第一單元《空氣》第8課，是單元收尾

工程實踐課，整合單元全部空氣核心性質，屬于“技術、工程與社會”

跨學科核心概念內容。教材整體分為四大板塊，遵循“回顧知識一認

識原型一設計制作一測試改進”完整工程實踐流程：第一板塊知識回

顧板塊，教材梳理單元核心知識點：空氣占據空間、空氣容易被壓縮、

壓縮空氣具備彈性，配套皮球、充氣玩具生活圖片，點明打氣筒的工

作原理依托空氣可壓縮特性；第二板塊原型觀察板塊，教材展示商用

打氣筒剖面結構圖，標注進氣口、活塞、出氣口三個關鍵結構，配套

文字講解打氣筒壓縮空氣輸送氣體的完整工作流程；第三板塊為本課

核心工程實踐板塊，教材提供塑料瓶、軟管、活塞、橡膠塞等簡易材

料，給出分步制作流程，設置材料替換、結構優化開放任務；第四板

塊測試與改進研討板塊，教材設置三組研討問題，引導學生充氣測試、

尋找漏氣、動力不足等故障，針對性調整結構完善自制打氣筒。

本課區別于前7課探究實驗課，側重工程物化實踐，將抽象空氣壓縮

原理轉化為實物作品，既鞏固單元物質科學概念，又培養學生工程設

計、動手制作、迭代優化的工程思維，承接單元“感知空氣一探究空

氣性質一空氣運動規律一空氣技術應用”完整學習邏輯，落實新課標

工程實踐類內容育人要求。

二、學情分析

四年級學生經過前7課時學習，熟練掌握空氣可壓縮、壓縮空氣

有彈性、空氣會流動等核心知識，能清晰區分空氣壓縮與空氣對流兩

種運動形式，具備基礎動手裁剪、拼接組裝能力，對手工制作、創意

發明類課堂活動興趣濃厚。但學生工程思維尚未成型，存在明顯認知

短板：第一，無法將課本打氣筒剖面圖抽象結構，對應到簡易自制材

料，結構匹配能力薄弱；第二，制作過程容易忽略密封要求，出現漏

氣故障，且不會自主排查故障、優化裝置；第三，容易混淆“空氣壓

縮輸送（打氣筒）”與“冷熱對流（風的成因）”兩種空氣運動原理,

出現原理混用的錯誤；第四，小組合作制作時分工混亂，重組裝、輕

設計，缺少先規劃、再制作的流程意識。

課堂依托教材剖面結構圖、分步制作圖文，采用師問生答拆解結構原

理，通過小組圖紙設計、分步制作、故障研討迭代優化作品，結合對

比辨析區分空氣壓縮與空氣對流，貼合四年級學生具象動手、直觀感

知的認知特點。

三、核心素養教學目標

1.科學觀念：鞏固空氣容易被壓縮、壓縮空氣具備彈性的單元核

心知識；完整說出打氣筒依靠壓縮空氣輸送氣體的工作原理，清晰區

分空氣壓縮與冷熱對流兩種空氣運動形式。

2.科學思維：能對照教材打氣筒剖面結構圖，分析進氣、壓縮、

出氣完整工作流程；能根據充氣測試現象，推理裝置漏氣、充氣無力

的故障原因，提出針對性改進方案，形成工程優化思維。

3.探究實踐：能參照教材材料清單與制作步驟，小組合作完成簡

易打氣筒的設計、組裝、充氣測試全流程；能規范使用剪刀、軟管、

橡膠塞等工具，做好裝置密封處理；能如實記錄測試問題，迭代優化

自制裝置。

4.態度責任：體會壓縮空氣原理在生活工具中的廣泛應用，感受

科學知識轉化為實用工具的價值；制作過程中愛護實驗材料，小組分

工協作，養成耐心調試、反復改進的工程實踐態度。

四、教學重難點

1.教學重點：讀懂教材打氣筒剖面結構圖，理解壓縮空氣是打氣

筒的核心工作原理；按照教材步驟完成簡易打氣筒組裝，完成充氣測

試。

2.教學難點：自主排查裝置漏氣、充氣不足等故障，結合課本知

識提出可行改進方案；區分打氣筒空氣壓縮原理與《風的成因》冷熱

對流原理，避免概念混淆。

五、教學準備

教師：教材打氣筒剖面結構圖投影、全套自制材料（塑料瓶、橡

膠活塞、軟管、橡膠塞、膠帶、剪刀）、完整成品打氣筒、充氣皮球、

故障案例記錄表、設計圖紙模板；學生：回顧單元全部空氣知識點,

帶鉛筆、草稿本繪制簡易設計圖。

六、教學過程

（-）復習情境導入：銜接單元舊知，引出工程制作主題（設計

意圖：串聯單元全部空氣知識點，區分空氣兩種運動形式，搭建新舊

知識橋梁，明確本課工程實踐任務）

師：我們回顧本單元兩大核心空氣運動知識，先提問上節課《風

的成因》核心原理，誰能結合課本完整說一說？

生：冷熱不均讓空氣對流流動，空氣流動形成風,依靠空氣自然流動。

師：很好，這是空氣自然流動。老師出示充氣皮球，提問：給皮球充

氣時，我們用打氣筒把空氣壓進球內，這個過程和冷熱對流有什么不

一樣？結合前幾課空氣壓縮知識思考。

生：打氣筒是用力擠壓空氣，把空氣壓縮后送進球里，依靠外力壓縮

空氣。

師總結區分：一種是冷熱溫差造成空氣自然對流（形成風），一種是

外力擠壓壓縮空氣（打氣筒充氣），二者是空氣兩種不同運動方式。

今天我們研讀教材，認識打氣筒內部結構，親手《自制打氣筒》，把

空氣壓縮的科學知識做成實用工具。板書課題：自制打氣筒。

（二）文本研讀一：教材知識回顧板塊，夯實空氣壓縮核心原理

（設計意圖：梳理單元前置知識，為打氣筒原理學習鋪墊，落實科學

觀念素養）

師：翻開教材上方知識回顧板塊，默讀配套文字與皮球、充氣玩

具插圖，圈畫支撐打氣筒工作的兩條空氣核心特點。

學生自主勾畫后集體匯報：第一，空氣占據空間；第二，空氣容易被

壓縮，壓縮后的空氣具有彈性。

師同步互動問答：擠壓注射器內空氣時，空氣體積變小，松開手空氣

恢復原狀，對應課本哪一條特點？

生：空氣容易被壓縮，壓縮空氣有彈性。

師深度提問：為什么打氣筒能源源不斷把空氣送進球內？結合課本知

識點推理。

生：推動活塞時，筒內空間變小，空氣被壓縮，只能順著軟管流入皮

球；松開活塞，外部空氣補充進筒內，重復操作就能持續充氣。

師板書基礎原理：外力壓縮空氣一空氣定向輸送，打氣筒依靠壓縮空

氣完成充氣。

（三）文本研讀二：教材原型觀察板塊，拆解打氣筒內部結構與

工作流程（設計意圖：依托教材剖面結構圖，圖文結合拆解進氣、壓

縮、出氣完整流程，突破課堂教學重點）

師：聚焦教材中間商用打氣筒剖面結構圖，圖中標注進氣口、活

塞、出氣口三個關鍵結構，我們逐段研讀教材配套講解文字，同步梳

理活塞推拉兩個動作對應的空氣運動。

1.向外拉動活塞（課本文字講解）：活塞向后移動，筒內空間變

大，內部氣壓降低，外部空氣從進氣口流入筒內，完成進氣。

師提問：拉動活塞時，空氣是流入還是流出打氣筒？依據課本圖

文回答。

生：外部空氣從進氣口流進筒內，筒內儲存空氣。

2.向內推動活塞（課本文字講解）：活塞向前擠壓，筒內空間縮

小，空氣被強力壓縮，進氣口封閉，壓縮空氣只能從出氣口順著軟管

向外輸送，完成充氣。

師出示結構流程圖，師生共同填寫課本對應流程：

拉動活塞一進氣（空氣進入筒身）

推動活塞一壓縮空氣一出氣（空氣送入充氣物品）

師小組交流任務：同桌對照課本剖面圖，互相完整復述打氣筒推

拉活塞的完整工作流程，確保結構與空氣運動對應準確。

（四）文本研讀三：教材制作板塊，規劃設計、分步組裝簡易打

氣筒（設計意圖：落實教材工程制作流程，規范動手操作，培養規劃、

組裝、合作的探究實踐能力）

師：研讀教材制作板塊，課本先給出材料清單，再分步展示組裝

圖文，我們先梳理可用材料：塑料瓶筒身、橡膠活塞、進氣軟管、出

氣橡膠塞、密封膠帶、剪刀。教材提示可以替換材料，比如用礦泉水

瓶替代專用筒身，海綿替代橡膠活塞。

師組織小組前置設計：參照教材剖面圖，在草稿本繪制簡易打氣筒設

計草圖，標注進氣、出氣位置，規劃材料拼接方式，小組統一設計方

案后再領取材料制作。

學生繪制設計圖后，教師結合教材步驟講解組裝規范：第一步，橡膠

塞打孔，固定出氣軟管；第二步，塑料瓶底部裁剪，放入橡膠活塞;

第三步，瓶身側面開設進氣小孔；第四步，膠帶密封所有縫隙，防止

漏氣。

學生分組領取材料開展組裝制作，教師巡回指導，同步提問引導規范

操作：

帥（對組裝小組）：課本反復強調密封縫I隙，為什么所有接口要用膠

帶纏緊？

生：如果縫隙漏氣，壓縮空氣會從縫隙跑掉，沒辦法把空氣輸送到皮

球里。

全部小組完成組裝后，分發皮球開展充氣測試，記錄充氣過程中出現

的問題，填寫教材配套測試記錄表。

（五）文本研讀四：教材研討改進板塊，故障分析與裝置迭代優

化（設計意圖：依托課本研討問題，引導學生基于測試現象推理故障，

提出改進方案，化解本課教學難點）

師：我們結合教材三組研討問題，針對充氣測試出現的故障分組

研討，梳理故障原因與優化辦法。

研討問題1:推動活塞時，皮球很難充進氣，充氣力度微弱，是什么

原因？結合課本結構知識分析。

小組代表發言：裝置縫隙密封不嚴，壓縮空氣從縫隙漏出；活塞與筒

身貼合不緊密，空氣從活塞周邊流失。

研討問題2：拉動活塞時，沒有新空氣吸入筒身，無法持續充氣，故

障出在哪里？

生：側面進氣小孔被膠帶堵住，外部空氣無法進入筒內，缺少進氣通

道。

師結合課本改進提示，匯總通用優化方案，全班記錄：①加厚膠帶密

封所有拼接縫隙；②更換更大尺寸活塞，貼合筒身減少漏氣；③調整

進氣孔大小，保證進氣通暢。

學生根據研討結論，對自制打氣筒進行二次修改、再次充氣測試，對

比優化前后充氣效果。

師對比辨析難點提問：本課打氣筒壓縮空氣，和上節課風的成因冷熱

對流，空氣運動有什么本質區別？

生：打氣筒依靠外力擠壓壓縮空氣，空氣定向輸送；風是冷熱溫差讓

空氣自然對流，不需要外力持續擠壓，兩種運動原理完全不同，不能

混淆。

（六）拓展應用分享：生活壓縮空氣工具案例（設計意圖：聯結

生活，體會科學技術應用價值，落實態度責任素養）

師：結合課本壓縮空氣原理，列舉生活中同類工具：充氣水槍、

充氣床墊、空氣壓縮槍、汽車充氣泵，小組分享這些工具如何運用壓

縮空氣完成工作。

生1:充氣水槍擠壓筒身壓縮空氣，推動水流噴射。

生2：汽車充氣泵和自制打氣筒原理一致，壓縮空氣給輪胎充氣c

師總結：單元學到的空氣可壓縮知識，轉化成各類實用工具，科學知

識能夠解決生活中的實際問題，動手制作、優化裝置就是把科學原理

變成實物的過程。

（七）課堂小結梳理

本節課完整學習教材知識回顧、打氣筒原型剖面、制作組裝、測

試改進四大板塊內容。首先鞏固單元空氣占據空間、空氣易壓縮的核

心科學觀念，讀懂教材商用打氣筒剖面結構圖，梳理拉動活塞進氣、

推動活塞壓縮出氣的完整工作流程；隨后按照教材材料與步驟，小組

合作完成簡易打氣筒設計、組裝、充氣測試；依托課本研討思考題,

自主排查漏氣、充氣無力等故障，迭代優化自制裝置，區分空氣壓縮

與冷熱對流兩種空氣運動形式。課堂完整經歷工程實踐“設計一制作

一測試一改進”全流程，體會空氣壓縮原理在生活工具中的應用，培

養耐心調試、分工協作的實踐態度。課后大家可以繼續替換