一、從“功能電路”到“藝術(shù)電路”：認(rèn)知的進(jìn)階演講人04/安全第一：電路設(shè)計(jì)的“紅線”意識(shí)03/從“紙上構(gòu)思”到“實(shí)物呈現(xiàn)”：電路藝術(shù)設(shè)計(jì)的五步實(shí)踐法02/電路藝術(shù)設(shè)計(jì)的三大核心要素01/從“功能電路”到“藝術(shù)電路”：認(rèn)知的進(jìn)階05/總結(jié)：電路，是科學(xué)與藝術(shù)的“共生體”目錄2025四年級(jí)科學(xué)上冊(cè)電路的藝術(shù)設(shè)計(jì)課件作為一名深耕小學(xué)科學(xué)教育十余年的教師，我始終相信：科學(xué)教育的魅力不僅在于知識(shí)的傳遞，更在于激發(fā)孩子用科學(xué)眼光發(fā)現(xiàn)美、創(chuàng)造美的能力。今天，我們要探討的“電路的藝術(shù)設(shè)計(jì)”，正是這樣一個(gè)將科學(xué)原理與藝術(shù)創(chuàng)意深度融合的主題。它既是對(duì)前兩單元“簡單電路”知識(shí)的延伸，更是引導(dǎo)孩子們從“認(rèn)識(shí)電路”走向“創(chuàng)造電路”的關(guān)鍵一步。接下來，讓我們從基礎(chǔ)回顧出發(fā)，逐步揭開電路藝術(shù)設(shè)計(jì)的神秘面紗。01從“功能電路”到“藝術(shù)電路”：認(rèn)知的進(jìn)階1回顧：什么是電路？在之前的學(xué)習(xí)中，我們已經(jīng)掌握了電路的基本構(gòu)成——它就像一條“電流高速公路”，由電源（提供能量的“加油站”，如電池）、導(dǎo)線（連接各部分的“公路”）、用電器（消耗電能的“用戶”，如小燈泡、蜂鳴器）和開關(guān)（控制通斷的“收費(fèi)站”）四部分組成。當(dāng)這四個(gè)部分完整連接時(shí)，電流就能順暢流動(dòng)，用電器便會(huì)工作。我曾在課堂上做過一個(gè)小實(shí)驗(yàn)：讓孩子們用導(dǎo)線、電池和小燈泡連接最簡單的電路。當(dāng)?shù)谝槐K燈被點(diǎn)亮?xí)r，孩子們眼里的光芒比燈泡更亮。那一刻我意識(shí)到，電路對(duì)他們而言不僅是抽象的科學(xué)概念，更是能親手創(chuàng)造“光明”的魔法。2為什么要給電路“設(shè)計(jì)藝術(shù)”？生活中，我們常見的電路多以“功能優(yōu)先”：臺(tái)燈的電路只需要穩(wěn)定點(diǎn)亮，計(jì)算器的電路追求精準(zhǔn)計(jì)算。但科學(xué)與藝術(shù)從來不是對(duì)立的——圣誕樹上閃爍的串燈用電路創(chuàng)造了節(jié)日的浪漫，電子賀卡里會(huì)唱歌的電路讓祝福更有溫度，甚至城市夜景中會(huì)“跳舞”的LED屏，都是電路與藝術(shù)結(jié)合的典范。正如設(shè)計(jì)師說的：“電路是骨骼，藝術(shù)是外衣?！碑?dāng)我們給電路加入造型設(shè)計(jì)、色彩搭配、互動(dòng)功能時(shí)，它就從“工具”變成了“作品”，從“滿足需求”升級(jí)為“傳遞情感”。這不僅能加深我們對(duì)電路原理的理解，更能培養(yǎng)“用科學(xué)解決生活問題”的核心素養(yǎng)。02電路藝術(shù)設(shè)計(jì)的三大核心要素電路藝術(shù)設(shè)計(jì)的三大核心要素要完成一件優(yōu)秀的電路藝術(shù)作品，需要同時(shí)關(guān)注三個(gè)維度：科學(xué)合理性（電路能穩(wěn)定工作）、藝術(shù)美觀性（造型與色彩吸引人）、功能互動(dòng)性（能與用戶產(chǎn)生情感連接）。這三者就像三角形的三個(gè)頂點(diǎn)，缺一不可。1科學(xué)合理性：電路設(shè)計(jì)的“地基”無論藝術(shù)設(shè)計(jì)多精彩，電路的核心功能是讓電流順暢流動(dòng)。因此，設(shè)計(jì)前必須明確以下幾點(diǎn)：電源選擇：四年級(jí)實(shí)驗(yàn)中常用1.5V-3V的干電池（如AA電池），避免使用高壓電源（如家用220V電）。需根據(jù)用電器的功率計(jì)算所需電池?cái)?shù)量（例如：一個(gè)需要3V的小燈泡，可用2節(jié)1.5V電池串聯(lián)）。連接方式：串聯(lián)（電流依次通過每個(gè)用電器，如老式串燈）或并聯(lián)（電流分路通過用電器，如家庭電路）。串聯(lián)電路結(jié)構(gòu)簡單但“一損俱損”，并聯(lián)電路更穩(wěn)定但需要更多導(dǎo)線。防短路設(shè)計(jì)：導(dǎo)線不能直接連接電源正負(fù)極（短路會(huì)導(dǎo)致電池發(fā)熱甚至損壞），必須確保用電器接入電路中。去年帶學(xué)生設(shè)計(jì)“生日賀卡電路”時(shí)，有個(gè)孩子為了讓賀卡更薄，直接用鋁箔紙連接電池正負(fù)極，結(jié)果電池瞬間發(fā)燙。這讓我們深刻意識(shí)到：科學(xué)合理性是一切設(shè)計(jì)的前提。2藝術(shù)美觀性：電路的“外衣”藝術(shù)設(shè)計(jì)的關(guān)鍵是“將電路隱藏于美中”。具體可以從以下角度入手：造型設(shè)計(jì)：根據(jù)作品主題選擇載體。例如，設(shè)計(jì)“環(huán)保小夜燈”時(shí)，可用廢棄的礦泉水瓶做燈罩，用竹片做底座；設(shè)計(jì)“星空裝飾畫”時(shí)，可將LED燈嵌入紙板，模擬星星的分布。色彩搭配：遵循“主色+輔助色”原則。如以藍(lán)色為主色表現(xiàn)星空，用黃色輔助色突出“星星”的亮度；用綠色為主色表現(xiàn)森林，紅色輔助色點(diǎn)綴“螢火蟲”燈。層次布局：避免導(dǎo)線亂成一團(tuán)?？梢杂脽崛勰z固定導(dǎo)線走向，或用彩色膠帶包裹導(dǎo)線（如紅色代表正極，黑色代表負(fù)極），既安全又美觀。我曾見過學(xué)生用冰棒棍搭成“小房子”，將導(dǎo)線藏在“屋檐”下，燈泡裝在“窗戶”里，通電后仿佛“家家有燈亮”，這樣的設(shè)計(jì)就是科學(xué)與藝術(shù)的完美融合。3功能互動(dòng)性：電路的“靈魂”優(yōu)秀的藝術(shù)電路不應(yīng)是“靜態(tài)展示”，而要能與用戶“對(duì)話”。常見的互動(dòng)設(shè)計(jì)有：開關(guān)互動(dòng)：除了普通開關(guān)，可設(shè)計(jì)“觸摸開關(guān)”（用鋁箔紙做觸點(diǎn)，手指觸摸導(dǎo)通電路）、“光敏開關(guān)”（用光敏電阻控制，光線暗時(shí)自動(dòng)亮燈）。多模式切換：通過并聯(lián)多個(gè)用電器+多個(gè)開關(guān)，實(shí)現(xiàn)“按開關(guān)1亮燈，按開關(guān)2發(fā)聲”的多功能效果。例如，“會(huì)唱歌的花朵”——按下花瓣開關(guān)，花蕊的燈亮起；按下葉子開關(guān)，花莖的蜂鳴器播放音樂。動(dòng)態(tài)效果：利用串聯(lián)電路中電流依次通過的特點(diǎn)，讓燈泡“逐個(gè)點(diǎn)亮”（如串燈的流水效果）；或通過調(diào)整導(dǎo)線長度，控制不同燈泡的亮滅順序。記得有個(gè)學(xué)生設(shè)計(jì)了“媽媽的鬧鐘”：按下開關(guān)，小夜燈亮起，同時(shí)蜂鳴器播放《世上只有媽媽好》。他說：“這樣?jì)寢屧缟掀鸫簿筒粫?huì)摸黑，還能聽見我的祝福?！边@樣的設(shè)計(jì)，讓電路有了溫度。03從“紙上構(gòu)思”到“實(shí)物呈現(xiàn)”：電路藝術(shù)設(shè)計(jì)的五步實(shí)踐法從“紙上構(gòu)思”到“實(shí)物呈現(xiàn)”：電路藝術(shù)設(shè)計(jì)的五步實(shí)踐法理論的最終目的是實(shí)踐。接下來，我們以“創(chuàng)意小夜燈”為例，詳細(xì)講解電路藝術(shù)設(shè)計(jì)的具體步驟。1第一步：明確主題與需求（構(gòu)思階段）設(shè)計(jì)前，先回答三個(gè)問題：為誰設(shè)計(jì)？（目標(biāo)用戶：如給弟弟的兒童小夜燈，需可愛安全；給媽媽的小夜燈，需溫馨柔和）解決什么問題？（功能需求：如夜間照明、裝飾房間、安撫情緒）想傳遞什么情感？（情感目標(biāo)：如“陪伴”“溫暖”“趣味”）以“兒童小夜燈”為例，主題可定為“森林里的螢火蟲”——目標(biāo)用戶是3-6歲的弟弟，功能是夜間弱光照明，情感是“陪伴他不怕黑”。2第二步：繪制設(shè)計(jì)草圖（規(guī)劃階段）用鉛筆在紙上畫出作品的整體造型、各部分位置（電源、開關(guān)、用電器），并標(biāo)注：1用電器類型（選擇低亮度LED燈模擬螢火蟲，避免強(qiáng)光刺眼）；2導(dǎo)線走向（從電池盒出發(fā)，沿“樹枝”藏在底座里，再連接到“螢火蟲”燈）；3開關(guān)位置（設(shè)計(jì)在“樹干”底部，方便弟弟操作）。4草圖不需要多專業(yè)，但必須明確“哪里裝電池”“哪里藏導(dǎo)線”“哪里放燈泡”，避免后期返工。53第三步：材料準(zhǔn)備與加工（制作階段）材料選擇遵循“安全、易得、環(huán)?！痹瓌t：主體材料：廢棄的紙盒（做森林背景）、冰棒棍（搭樹干）、棉花（做云朵裝飾）、彩色卡紙（剪樹葉）；電路材料：1.5V干電池2節(jié)（串聯(lián)成3V）、微型LED燈（3V適用）、導(dǎo)線（帶絕緣皮，避免短路）、觸摸開關(guān)（鋁箔紙+回形針自制）；輔助工具：熱熔膠槍（固定材料）、剪刀、鉛筆（打孔穿導(dǎo)線）、彩色膠帶（包裹導(dǎo)線）。需要特別注意：導(dǎo)線需提前剝?nèi)?-3毫米絕緣皮（用剝線鉗或指甲刀小心操作），露出金屬部分以便連接；LED燈有正負(fù)極（長腳為正極，短腳為負(fù)極），需對(duì)應(yīng)連接電池正負(fù)極。4第四步：組裝與調(diào)試（驗(yàn)證階段）組裝順序建議“先主體后電路”：用冰棒棍搭好樹干，粘在紙盒背景上；用彩色卡紙剪出樹葉，貼在樹干頂部；在“樹枝”上用鉛筆打孔，將LED燈的導(dǎo)線從孔中穿出（燈頭留在外側(cè)，模擬螢火蟲）；連接電路：電池正極→導(dǎo)線→觸摸開關(guān)→LED正極；電池負(fù)極→導(dǎo)線→LED負(fù)極（形成閉合回路）；測(cè)試：用手指觸摸開關(guān)（鋁箔紙觸點(diǎn)），觀察LED是否亮起。若不亮，檢查導(dǎo)線連接是否松動(dòng)、LED正負(fù)極是否接反、電池是否有電。這一步是最容易出錯(cuò)的環(huán)節(jié)，需要耐心排查。我常對(duì)學(xué)生說：“調(diào)試不是失敗，而是發(fā)現(xiàn)問題的機(jī)會(huì)。”5第五步：優(yōu)化與展示（升華階段）調(diào)試成功后，進(jìn)一步優(yōu)化細(xì)節(jié)：用彩色膠帶包裹外露的導(dǎo)線，讓整體更美觀；在“螢火蟲”燈周圍貼亮片，增強(qiáng)視覺效果；在紙盒背景上畫森林圖案（蘑菇、小草），豐富主題。最后，通過“作品解說”展示設(shè)計(jì)思路：“我的小夜燈叫‘森林里的螢火蟲’，當(dāng)?shù)艿芡砩虾ε聲r(shí)，摸一摸樹干上的‘魔法樹葉’（觸摸開關(guān)），螢火蟲就會(huì)亮起來，像真的小蟲子在陪他睡覺?！?4安全第一：電路設(shè)計(jì)的“紅線”意識(shí)安全第一：電路設(shè)計(jì)的“紅線”意識(shí)1電路設(shè)計(jì)雖有趣，但安全必須牢記心間。以下是四年級(jí)學(xué)生必須掌握的安全規(guī)范：2電源選擇：只使用1.5V-6V的低壓電源（如干電池、學(xué)生電源），絕對(duì)禁止使用家用220V交流電；3防短路操作：導(dǎo)線不能直接連接電池正負(fù)極（短路會(huì)導(dǎo)致電池發(fā)熱、漏液甚至爆炸）；4工具使用：使用剝線鉗、熱熔膠槍時(shí)需成人陪同，避免割傷或燙傷；5及時(shí)斷電：作品完成后，若長時(shí)間不使用，需取出電池，防止漏液腐蝕電路。6我曾見過因短路導(dǎo)致電池漏液的案例，腐蝕性液體差點(diǎn)損壞學(xué)生的課桌。這讓我更加確信：安全不是束縛，而是保護(hù)我們繼續(xù)探索的“盾牌”。05總結(jié)：電路，是科學(xué)與藝術(shù)的“共生體”總結(jié)：電路，是科學(xué)與藝術(shù)的“共生體”回顧今天的課程，我們從電路的基礎(chǔ)出發(fā)，理解了“藝術(shù)設(shè)計(jì)”是讓電路從“功能工具”升華為“情感載體”的關(guān)鍵；通過三大核心要素，掌握了科學(xué)合理性、藝術(shù)美觀性、功能互動(dòng)性的平衡方法；通過五步實(shí)踐法，學(xué)習(xí)了從構(gòu)思到制作的完整流程；更重要的是，我們明白了“電路不僅是電流的通路，更是創(chuàng)意的通路”。當(dāng)孩子們用廢棄材料做出會(huì)發(fā)光的“星星瓶”，用導(dǎo)線畫出會(huì)亮的“愛心賀卡”，用LED燈裝飾出“環(huán)保小臺(tái)燈”時(shí)，我看到的不僅是科學(xué)知識(shí)的應(yīng)用，更是一顆顆熱愛生活、善于創(chuàng)造的心在發(fā)光。正如教育家蘇霍姆林斯基所說：“兒童