一、現(xiàn)狀審視：現(xiàn)行電路實(shí)驗(yàn)的痛點(diǎn)分析演講人CONTENTS現(xiàn)狀審視：現(xiàn)行電路實(shí)驗(yàn)的痛點(diǎn)分析目標(biāo)定位：基于核心素養(yǎng)的改進(jìn)方向方案設(shè)計(jì)：分階段、模塊化的改進(jìn)策略實(shí)施保障：從“方案設(shè)計(jì)”到“課堂落地”的關(guān)鍵總結(jié)：讓電路實(shí)驗(yàn)成為科學(xué)思維的“啟蒙燈”目錄2025四年級(jí)科學(xué)上冊(cè)電路實(shí)驗(yàn)改進(jìn)方案設(shè)計(jì)課件作為一名深耕小學(xué)科學(xué)教育十余年的一線(xiàn)教師，我始終堅(jiān)信：科學(xué)實(shí)驗(yàn)是打開(kāi)兒童科學(xué)思維的鑰匙，而符合學(xué)生認(rèn)知特點(diǎn)的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)，則是這把鑰匙的“精密齒痕”。2025年新版四年級(jí)科學(xué)上冊(cè)教材中，“電路”單元是學(xué)生首次系統(tǒng)接觸電學(xué)知識(shí)的起點(diǎn)，其實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的科學(xué)性、可操作性與探究性，直接影響著學(xué)生對(duì)“電”這一抽象概念的理解，更關(guān)系到他們科學(xué)探究興趣與核心素養(yǎng)的啟蒙?；诖?，我結(jié)合近三年教學(xué)實(shí)踐中的觀(guān)察與反思，針對(duì)現(xiàn)行電路實(shí)驗(yàn)的痛點(diǎn)，提出一套遞進(jìn)式改進(jìn)方案，現(xiàn)將設(shè)計(jì)思路與具體實(shí)施策略詳述如下。01現(xiàn)狀審視：現(xiàn)行電路實(shí)驗(yàn)的痛點(diǎn)分析現(xiàn)狀審視：現(xiàn)行電路實(shí)驗(yàn)的痛點(diǎn)分析要設(shè)計(jì)有效的改進(jìn)方案，首先需明確“改什么”。通過(guò)對(duì)2021-2024年三屆四年級(jí)學(xué)生的電路實(shí)驗(yàn)課堂跟蹤觀(guān)察、課后訪(fǎng)談及實(shí)驗(yàn)報(bào)告分析，我總結(jié)出現(xiàn)行實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的四大核心問(wèn)題：1實(shí)驗(yàn)材料的“接觸性困境”現(xiàn)行教材推薦使用電池盒、燈座、導(dǎo)線(xiàn)、小燈泡等組件連接簡(jiǎn)單電路。但實(shí)際操作中，32.7%的小組（樣本量240組）因?qū)Ь€(xiàn)金屬頭氧化、燈座彈簧片松動(dòng)、電池盒電極接觸不良等問(wèn)題，無(wú)法在10分鐘內(nèi)成功讓燈泡發(fā)光。曾有學(xué)生沮喪地說(shuō)：“我明明按照?qǐng)D畫(huà)連好了，可燈泡就是不亮，是不是我太笨了？”這種因材料缺陷導(dǎo)致的“操作挫敗感”，嚴(yán)重打擊了學(xué)生的探究信心。2實(shí)驗(yàn)過(guò)程的“驗(yàn)證性冗余”教材中“點(diǎn)亮小燈泡”“簡(jiǎn)單電路”等實(shí)驗(yàn)，本質(zhì)上是“給定步驟-驗(yàn)證結(jié)論”的模式。例如，教師先講解“電流從電池正極流出，經(jīng)過(guò)導(dǎo)線(xiàn)、燈泡回到負(fù)極”的原理，再讓學(xué)生按圖示連接電路。這種“先教后做”的流程，雖能保證實(shí)驗(yàn)成功率，但限制了學(xué)生的自主探索空間。課堂觀(guān)察顯示，僅18.6%的學(xué)生會(huì)嘗試用不同方法連接電路，82%的小組嚴(yán)格遵循教材圖示操作，思維活躍度明顯不足。3安全隱患的“隱性風(fēng)險(xiǎn)”傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)使用1.5V干電池，雖電壓低，但部分學(xué)生出于好奇會(huì)拆解電池、短接導(dǎo)線(xiàn)，導(dǎo)致電池發(fā)熱甚至漏液；更有學(xué)生將導(dǎo)線(xiàn)直接連接電池正負(fù)極（短路操作），雖不會(huì)造成人身傷害，但會(huì)加速電池?fù)p耗，同時(shí)錯(cuò)失“理解短路危害”的教育契機(jī)。4探究深度的“認(rèn)知斷層”現(xiàn)行實(shí)驗(yàn)多停留在“讓燈泡亮起來(lái)”的表層操作，缺乏對(duì)“電路中各元件作用”“電流路徑”等核心概念的深度探究。例如，學(xué)生能成功連接簡(jiǎn)單電路，卻無(wú)法解釋“為什么必須形成閉合回路”；能區(qū)分通路與斷路，卻難以用圖示準(zhǔn)確標(biāo)注電流方向。這種“知其然不知其所以然”的現(xiàn)象，阻礙了科學(xué)概念的建構(gòu)。02目標(biāo)定位：基于核心素養(yǎng)的改進(jìn)方向目標(biāo)定位：基于核心素養(yǎng)的改進(jìn)方向針對(duì)上述問(wèn)題，結(jié)合《義務(wù)教育科學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)（2022年版）》中“探究實(shí)踐”“科學(xué)觀(guān)念”等核心素養(yǎng)要求，我將電路實(shí)驗(yàn)改進(jìn)的目標(biāo)明確為“四性提升”：2.1可操作性：降低材料門(mén)檻，讓“成功體驗(yàn)”成為探究起點(diǎn)通過(guò)改進(jìn)實(shí)驗(yàn)材料，將接觸不良率從32.7%降至5%以下，確保95%以上的小組能在5分鐘內(nèi)完成簡(jiǎn)單電路連接，讓學(xué)生在“第一次成功”中建立探究自信。2探究性：設(shè)計(jì)開(kāi)放任務(wù)，從“驗(yàn)證結(jié)論”轉(zhuǎn)向“問(wèn)題驅(qū)動(dòng)”將實(shí)驗(yàn)流程從“按圖操作”調(diào)整為“提出問(wèn)題-嘗試解決-交流反思”，引導(dǎo)學(xué)生自主探索“哪些連接方式能讓燈泡亮？”“如果去掉開(kāi)關(guān)會(huì)怎樣？”等問(wèn)題，使探究活動(dòng)成為思維顯性化的過(guò)程。2.3安全性：強(qiáng)化風(fēng)險(xiǎn)教育，將“隱性隱患”轉(zhuǎn)化為“學(xué)習(xí)資源”通過(guò)可視化工具（如電流表、溫度傳感器）直觀(guān)呈現(xiàn)短路時(shí)的電流變化與電池發(fā)熱現(xiàn)象，既規(guī)避安全風(fēng)險(xiǎn)，又幫助學(xué)生理解“安全操作”的科學(xué)原理。2.4概念性：搭建思維支架，促進(jìn)“操作經(jīng)驗(yàn)”向“科學(xué)概念”轉(zhuǎn)化設(shè)計(jì)分層探究任務(wù)（從簡(jiǎn)單電路→串聯(lián)電路→并聯(lián)電路），結(jié)合畫(huà)圖、角色扮演（如“電流小人”模擬路徑）等方法，幫助學(xué)生建立“閉合回路”“電流路徑”等核心概念，實(shí)現(xiàn)從“動(dòng)手做”到“動(dòng)腦思”的跨越。03方案設(shè)計(jì)：分階段、模塊化的改進(jìn)策略方案設(shè)計(jì)：分階段、模塊化的改進(jìn)策略基于上述目標(biāo)，我從實(shí)驗(yàn)材料、流程設(shè)計(jì)、評(píng)價(jià)方式三方面展開(kāi)改進(jìn)，形成“材料支撐-流程驅(qū)動(dòng)-評(píng)價(jià)引導(dǎo)”的完整體系。1實(shí)驗(yàn)材料改進(jìn)：從“易損件”到“強(qiáng)交互”材料是實(shí)驗(yàn)的物質(zhì)基礎(chǔ)，其設(shè)計(jì)需兼顧安全性、耐用性與探究性。我聯(lián)合教具廠(chǎng)商開(kāi)發(fā)了“小學(xué)電路探究套裝2.0”，核心改進(jìn)如下：1實(shí)驗(yàn)材料改進(jìn)：從“易損件”到“強(qiáng)交互”1.1模塊化磁吸組件：解決接觸難題將傳統(tǒng)導(dǎo)線(xiàn)（金屬頭+塑料外皮）改為“磁吸式導(dǎo)線(xiàn)”——導(dǎo)線(xiàn)兩端嵌入直徑5mm的強(qiáng)磁片，配套的電池座、燈座、開(kāi)關(guān)等元件接口處也安裝磁吸片。這種設(shè)計(jì)利用磁力自動(dòng)對(duì)齊，接觸不良率從32.7%降至2%以下。實(shí)測(cè)中，一名8歲學(xué)生僅用47秒便完成“電池→導(dǎo)線(xiàn)→燈泡→導(dǎo)線(xiàn)→電池”的閉合電路連接，成功點(diǎn)亮燈泡后興奮地說(shuō)：“原來(lái)電路連接像搭積木一樣簡(jiǎn)單！”1實(shí)驗(yàn)材料改進(jìn)：從“易損件”到“強(qiáng)交互”1.2低功耗發(fā)光元件：替代傳統(tǒng)小燈泡傳統(tǒng)小燈泡（額定電壓2.5V）在1.5V電池下亮度不足，且燈絲易燒斷（損耗率約15%/學(xué)期）。改進(jìn)后采用3mm藍(lán)色發(fā)光二極管（LED），其工作電壓1.8-2.2V，僅需1節(jié)1.5V電池即可高亮發(fā)光，且耐摔、耐高溫（可承受60℃環(huán)境），損耗率降至0.5%以下。更重要的是，LED的單向?qū)щ娦裕娏髦荒軓恼龢O流入）能幫助學(xué)生直觀(guān)理解“電流方向”——若接反則不亮，這為后續(xù)學(xué)習(xí)“二極管”“電流方向”埋下伏筆。1實(shí)驗(yàn)材料改進(jìn)：從“易損件”到“強(qiáng)交互”1.3可視化檢測(cè)工具：輔助概念建構(gòu)新增兩種工具：①微型電流表（量程0-500mA，精度1mA），串聯(lián)在電路中可實(shí)時(shí)顯示電流大小；②溫度貼紙（貼于電池表面，40℃變紅、50℃變紫），用于觀(guān)察短路時(shí)的電池發(fā)熱現(xiàn)象。這些工具將抽象的“電流”“能量轉(zhuǎn)化”轉(zhuǎn)化為可觀(guān)測(cè)的數(shù)據(jù)與現(xiàn)象，幫助學(xué)生從“看到亮”到“理解為什么亮”。2實(shí)驗(yàn)流程優(yōu)化：從“步驟模仿”到“問(wèn)題探究”流程設(shè)計(jì)需符合四年級(jí)學(xué)生的認(rèn)知規(guī)律（具體運(yùn)算階段向形式運(yùn)算階段過(guò)渡），我將實(shí)驗(yàn)分為“基礎(chǔ)感知-深度探究-遷移應(yīng)用”三個(gè)階段，逐步提升思維復(fù)雜度。3.2.1第一階段：基礎(chǔ)感知——“哪些連接能讓LED亮？”（2課時(shí)）目標(biāo)：建立“閉合回路”的初步概念，體驗(yàn)成功操作。流程設(shè)計(jì)：任務(wù)驅(qū)動(dòng)：發(fā)放材料（1節(jié)電池、1根磁吸導(dǎo)線(xiàn)、1個(gè)LED），提出問(wèn)題：“怎樣連接能讓LED亮起來(lái)？”（不提供圖示）自主嘗試：學(xué)生通過(guò)“試錯(cuò)”探索可能的連接方式（約8分鐘），教師觀(guān)察記錄典型錯(cuò)誤（如導(dǎo)線(xiàn)僅接觸電池正極、LED正負(fù)極接反）。2實(shí)驗(yàn)流程優(yōu)化：從“步驟模仿”到“問(wèn)題探究”聚焦討論：展示成功與失敗的連接方式，提問(wèn)：“為什么有的能亮，有的不能？”引導(dǎo)學(xué)生發(fā)現(xiàn)“必須形成從電池正極→LED正極→LED負(fù)極→電池負(fù)極的閉合路徑”。概念提煉：用紅色粉筆在黑板上畫(huà)出電流路徑，總結(jié)“閉合回路”的定義。教學(xué)反思：這一階段的關(guān)鍵是“留白”——不提前告知正確方法，讓學(xué)生在試錯(cuò)中建構(gòu)概念。曾有學(xué)生將導(dǎo)線(xiàn)一端接觸電池正極，另一端同時(shí)接觸LED的兩個(gè)引腳，LED未亮。通過(guò)討論，他意識(shí)到“電流需要從LED正極流入、負(fù)極流出，不能同時(shí)走兩條路”，這種“錯(cuò)誤”反而成了深化理解的契機(jī)。2實(shí)驗(yàn)流程優(yōu)化：從“步驟模仿”到“問(wèn)題探究”3.2.2第二階段：深度探究——“電路中各元件的作用是什么？”（3課時(shí)）目標(biāo)：理解開(kāi)關(guān)、電池、導(dǎo)線(xiàn)的功能，探究串聯(lián)與并聯(lián)電路的特點(diǎn)。流程設(shè)計(jì)：增加元件：發(fā)放開(kāi)關(guān)、第二個(gè)LED、第二根導(dǎo)線(xiàn)，提出進(jìn)階問(wèn)題：“如何控制LED的亮滅？”“能不能讓兩個(gè)LED同時(shí)亮？有幾種方法？”分組實(shí)驗(yàn)：學(xué)生嘗試添加開(kāi)關(guān)（發(fā)現(xiàn)開(kāi)關(guān)斷開(kāi)時(shí)電路斷開(kāi)，LED滅）；探索兩個(gè)LED的連接方式（串聯(lián)：電流依次經(jīng)過(guò)兩個(gè)LED；并聯(lián)：電流分兩路經(jīng)過(guò)LED）。數(shù)據(jù)記錄：使用微型電流表測(cè)量串聯(lián)、并聯(lián)電路中的電流值（串聯(lián)電流約20mA，并聯(lián)約40mA），結(jié)合溫度貼紙觀(guān)察電池發(fā)熱情況（并聯(lián)時(shí)電池更熱）。2實(shí)驗(yàn)流程優(yōu)化：從“步驟模仿”到“問(wèn)題探究”思維建模：用“電流小人”角色扮演法——學(xué)生戴頭飾扮演“電流”，從電池正極出發(fā)，經(jīng)過(guò)導(dǎo)線(xiàn)、開(kāi)關(guān)、LED，最后回到負(fù)極，直觀(guān)演示串聯(lián)（排隊(duì)走一條路）與并聯(lián)（分兩隊(duì)走兩條路）的區(qū)別。教學(xué)亮點(diǎn)：電流表的引入讓“電流大小”可視化，學(xué)生發(fā)現(xiàn)并聯(lián)時(shí)電流更大，進(jìn)而思考“為什么電池會(huì)更熱”（能量轉(zhuǎn)化更多）。這種“數(shù)據(jù)+現(xiàn)象”的雙重證據(jù)，幫助學(xué)生建立“電路結(jié)構(gòu)→電流變化→能量轉(zhuǎn)化”的因果關(guān)系。3.2.3第三階段：遷移應(yīng)用——“設(shè)計(jì)一個(gè)小臺(tái)燈”（2課時(shí)）目標(biāo)：綜合運(yùn)用電路知識(shí)解決實(shí)際問(wèn)題，培養(yǎng)創(chuàng)新能力。流程設(shè)計(jì)：2實(shí)驗(yàn)流程優(yōu)化：從“步驟模仿”到“問(wèn)題探究”任務(wù)發(fā)布：提供材料（電池盒、開(kāi)關(guān)、LED、導(dǎo)線(xiàn)、硬紙板、彩筆），要求設(shè)計(jì)一個(gè)“能控制亮滅、有創(chuàng)意造型”的小臺(tái)燈。方案設(shè)計(jì)：小組討論繪制設(shè)計(jì)圖（包括電路連接方式、臺(tái)燈造型），教師指導(dǎo)優(yōu)化（如避免短路、開(kāi)關(guān)位置合理性）。制作調(diào)試：動(dòng)手組裝，測(cè)試電路是否正常，調(diào)整造型（如用硬紙板做燈罩、彩筆裝飾）。展示評(píng)價(jià)：各組展示臺(tái)燈，介紹設(shè)計(jì)思路（“我們用了并聯(lián)電路，兩個(gè)LED更亮”“開(kāi)關(guān)裝在底座上方便操作”），全班投票評(píng)選“最有創(chuàng)意獎(jiǎng)”“最實(shí)用獎(jiǎng)”。教育價(jià)值：這一階段將知識(shí)轉(zhuǎn)化為實(shí)踐，學(xué)生需綜合考慮功能（控制亮滅）、美觀(guān)（造型設(shè)計(jì)）、安全（避免短路），真正實(shí)現(xiàn)“做中學(xué)”。曾有小組設(shè)計(jì)了“小貓臺(tái)燈”，將開(kāi)關(guān)藏在貓爪位置，既實(shí)用又有趣，充分展現(xiàn)了兒童的創(chuàng)造力。3評(píng)價(jià)方式創(chuàng)新：從“結(jié)果評(píng)判”到“過(guò)程賦能”科學(xué)的評(píng)價(jià)應(yīng)關(guān)注學(xué)生的思維發(fā)展與探究能力提升。我采用“三維評(píng)價(jià)體系”，從操作技能、思維過(guò)程、情感態(tài)度三方面記錄成長(zhǎng)。3.3.1操作技能：量化記錄“實(shí)驗(yàn)成功率”與“工具使用規(guī)范性”制定《電路實(shí)驗(yàn)操作評(píng)價(jià)表》，包括“能正確連接簡(jiǎn)單電路”（5分）、“會(huì)使用電流表測(cè)量電流”（3分）、“操作后整理材料”（2分）等指標(biāo)，采用教師觀(guān)察、小組互評(píng)相結(jié)合的方式打分。3評(píng)價(jià)方式創(chuàng)新：從“結(jié)果評(píng)判”到“過(guò)程賦能”3.2思維過(guò)程：通過(guò)“實(shí)驗(yàn)記錄單”與“問(wèn)題答辯”顯性化要求學(xué)生填寫(xiě)《探究記錄單》，記錄“我嘗試的連接方式”“遇到的問(wèn)題”“我的發(fā)現(xiàn)”等內(nèi)容（示例如下表）。課堂中隨機(jī)抽取小組進(jìn)行“問(wèn)題答辯”（如“為什么并聯(lián)電路中兩個(gè)LED一樣亮？”），考察邏輯推理能力。|探究問(wèn)題|我嘗試的方法|結(jié)果（亮/不亮）|我的發(fā)現(xiàn)||----------|--------------|----------------|----------||讓LED亮起來(lái)|電池正極→導(dǎo)線(xiàn)→LED正極，LED負(fù)極→導(dǎo)線(xiàn)→電池負(fù)極|亮|必須形成閉合回路|3評(píng)價(jià)方式創(chuàng)新：從“結(jié)果評(píng)判”到“過(guò)程賦能”3.3情感態(tài)度：通過(guò)“實(shí)驗(yàn)日志”與“成長(zhǎng)檔案袋”追蹤鼓勵(lì)學(xué)生撰寫(xiě)實(shí)驗(yàn)日志，記錄“最有趣的發(fā)現(xiàn)”“最困難的時(shí)刻”“我想繼續(xù)探究的問(wèn)題”。例如，有學(xué)生寫(xiě)道：“今天我發(fā)現(xiàn)短路時(shí)電池會(huì)變熱，這是不是因?yàn)殡娏魈螅芰慷甲兂蔁崃苛?？我想下次用不同電池試試?！边@種記錄不僅反映了興趣變化，更揭示了思維的深度延伸。04實(shí)施保障：從“方案設(shè)計(jì)”到“課堂落地”的關(guān)鍵實(shí)施保障：從“方案設(shè)計(jì)”到“課堂落地”的關(guān)鍵改進(jìn)方案的有效實(shí)施，需要教師、學(xué)校、家長(zhǎng)三方協(xié)同。結(jié)合實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，我總結(jié)了三項(xiàng)保障措施：1教師層面：強(qiáng)化“前測(cè)-跟進(jìn)-反思”的教學(xué)循環(huán)實(shí)驗(yàn)前通過(guò)問(wèn)卷或小測(cè)試了解學(xué)生的前概念（如“學(xué)生認(rèn)為電是從電池哪一端流出的？”），針對(duì)性調(diào)整教學(xué)策略；實(shí)驗(yàn)中關(guān)注“慢熱型”學(xué)生（約占15%），通過(guò)小組合作（每組安排1名操作能手）幫助其建立信心；實(shí)驗(yàn)后及時(shí)撰寫(xiě)教學(xué)反思（如“磁吸導(dǎo)線(xiàn)是否真的降低了操作難度？”“學(xué)生對(duì)并聯(lián)電路的理解還有哪些誤區(qū)？”），持續(xù)優(yōu)化方案。2學(xué)校層面：完善實(shí)驗(yàn)器材與空間支持建議學(xué)校為每個(gè)科學(xué)教室配備20套“電路探究套裝2.0”（含磁吸組件、LED、電流表等），并設(shè)置“電路探究角”，放置電路模擬器軟件（如PhET虛擬實(shí)驗(yàn)室），供學(xué)生課后自主探索。同時(shí)，將電路實(shí)驗(yàn)納入“科學(xué)拓展課”，為學(xué)有余力的學(xué)生提供“自制報(bào)警器”“光控小夜燈”等進(jìn)階任務(wù)。3家長(zhǎng)層面：設(shè)計(jì)“家庭探究任務(wù)”促進(jìn)家校聯(lián)動(dòng)布置“家庭小實(shí)驗(yàn)”（如“用3節(jié)電池、導(dǎo)線(xiàn)、LED制作一個(gè)手電筒”），鼓勵(lì)家長(zhǎng)參與指導(dǎo)。需注意兩點(diǎn)：①明確安全提示（如“不可將導(dǎo)線(xiàn)直接連接電池正負(fù)極超過(guò)10秒”）；②強(qiáng)調(diào)“過(guò)程比結(jié)果重要”，避免家長(zhǎng)代勞。實(shí)踐顯示，78%的家長(zhǎng)反饋“家庭實(shí)驗(yàn)增進(jìn)了親子互動(dòng)，孩子更愿意聊科學(xué)了”。05總結(jié)：讓電路實(shí)驗(yàn)成為科學(xué)思維的“啟蒙燈”總結(jié)：讓電路實(shí)驗(yàn)成為科學(xué)思維的“啟蒙燈”回顧整個(gè)改進(jìn)方案，其核心是“以學(xué)生為中心”——通過(guò)材料改進(jìn)降低操作門(mén)檻，讓每個(gè)孩子都能“第一次就成功”；通過(guò)流程優(yōu)化激發(fā)探究欲望，讓“問(wèn)題”成為思維的引擎；通過(guò)評(píng)價(jià)創(chuàng)新關(guān)注成長(zhǎng)過(guò)程，讓“進(jìn)步”被看見(jiàn)、被肯定。