一、課程背景與設(shè)計(jì)初衷：為何聚焦“簡(jiǎn)易電路的創(chuàng)新設(shè)計(jì)”演講人01課程背景與設(shè)計(jì)初衷：為何聚焦“簡(jiǎn)易電路的創(chuàng)新設(shè)計(jì)”02核心知識(shí)建構(gòu)：從“認(rèn)識(shí)電路”到“理解原理”03創(chuàng)新設(shè)計(jì)實(shí)踐：從“模仿操作”到“自主創(chuàng)造”04評(píng)價(jià)與拓展：讓學(xué)習(xí)從“課堂”延伸到“生活”05總結(jié)與展望：簡(jiǎn)易電路背后的“大科學(xué)”目錄2025小學(xué)四年級(jí)科學(xué)上冊(cè)簡(jiǎn)易電路的創(chuàng)新設(shè)計(jì)課件01課程背景與設(shè)計(jì)初衷：為何聚焦“簡(jiǎn)易電路的創(chuàng)新設(shè)計(jì)”課程背景與設(shè)計(jì)初衷：為何聚焦“簡(jiǎn)易電路的創(chuàng)新設(shè)計(jì)”作為深耕小學(xué)科學(xué)教育十余年的一線教師，我始終堅(jiān)信：科學(xué)課的魅力不僅在于傳遞知識(shí)，更在于點(diǎn)燃學(xué)生對(duì)“探索”的熱情。當(dāng)我翻開(kāi)2025年新版小學(xué)科學(xué)四年級(jí)上冊(cè)教材，看到“電”單元中“簡(jiǎn)易電路”這一核心內(nèi)容時(shí)，腦海中立刻浮現(xiàn)出往屆學(xué)生的課堂場(chǎng)景——他們第一次用導(dǎo)線連接電池和小燈泡時(shí)的緊張與期待，燈泡亮起瞬間的歡呼，以及追問(wèn)“能不能讓電路更有趣”時(shí)閃爍的眼神。這些真實(shí)的教學(xué)反饋?zhàn)屛乙庾R(shí)到：簡(jiǎn)易電路不應(yīng)只是“連接元件讓燈泡亮起來(lái)”的基礎(chǔ)操作，而應(yīng)成為培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)思維、創(chuàng)新能力與問(wèn)題解決能力的實(shí)踐載體。1課程定位與課標(biāo)依據(jù)根據(jù)《義務(wù)教育科學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)（2022年版）》中“物質(zhì)科學(xué)”領(lǐng)域的要求，四年級(jí)學(xué)生需“知道電是一種常見(jiàn)的能量形式，能列舉電在生活中的應(yīng)用”“能組裝簡(jiǎn)單的電路，觀察并描述電路的工作狀態(tài)”。而“創(chuàng)新設(shè)計(jì)”的融入，正是對(duì)課標(biāo)的深化——不僅要求學(xué)生“會(huì)操作”，更要“會(huì)思考”“會(huì)創(chuàng)造”，將知識(shí)轉(zhuǎn)化為解決實(shí)際問(wèn)題的能力。2學(xué)情分析與教學(xué)痛點(diǎn)四年級(jí)學(xué)生（9-10歲）正處于具體運(yùn)算階段向形式運(yùn)算階段過(guò)渡的關(guān)鍵期，對(duì)直觀操作和具象問(wèn)題更感興趣，但抽象邏輯思維仍需借助實(shí)踐支撐。過(guò)往教學(xué)中，我發(fā)現(xiàn)學(xué)生常面臨三大挑戰(zhàn)：①對(duì)“電路閉合”的理解停留在“導(dǎo)線連起來(lái)”的表面，缺乏對(duì)“電流路徑”的深層認(rèn)知；②遇到電路故障（如接觸不良、燈泡損壞）時(shí)，缺乏系統(tǒng)的排查方法；③完成基礎(chǔ)電路后，難以自主提出“如何改進(jìn)”的創(chuàng)新方向，創(chuàng)新意識(shí)需刻意引導(dǎo)?；诖耍敬握n件設(shè)計(jì)以“從基礎(chǔ)到創(chuàng)新，從操作到思維”為主線，通過(guò)“知識(shí)建構(gòu)—實(shí)踐探究—?jiǎng)?chuàng)新拓展”的遞進(jìn)式設(shè)計(jì)，幫助學(xué)生實(shí)現(xiàn)“知其然→知其所以然→創(chuàng)其新”的能力躍升。02核心知識(shí)建構(gòu)：從“認(rèn)識(shí)電路”到“理解原理”核心知識(shí)建構(gòu)：從“認(rèn)識(shí)電路”到“理解原理”要實(shí)現(xiàn)創(chuàng)新設(shè)計(jì)，扎實(shí)的知識(shí)基礎(chǔ)是前提。我將本環(huán)節(jié)設(shè)計(jì)為“三級(jí)認(rèn)知階梯”，逐步突破學(xué)生的認(rèn)知難點(diǎn)。1第一階：感知電路——用“具象類(lèi)比”建立初步概念課堂初始，我會(huì)展示一個(gè)“不插電”的生活場(chǎng)景：夜晚的房間里，臺(tái)燈、玩具車(chē)、手電筒都“罷工”了。學(xué)生立刻會(huì)聯(lián)想到“需要電”。此時(shí)追問(wèn)：“電是如何從電池‘跑’到燈泡里的？”引出“電路”的概念——電流流動(dòng)的路徑。為幫助學(xué)生理解“路徑”的具象意義，我會(huì)用“小火車(chē)運(yùn)貨”作類(lèi)比：電池是“發(fā)電廠”（提供能量），導(dǎo)線是“鐵軌”（電流的通道），燈泡是“加工廠”（消耗電能發(fā)光），開(kāi)關(guān)是“道閘”（控制火車(chē)是否通行）。這樣的類(lèi)比既貼合學(xué)生生活經(jīng)驗(yàn)，又將抽象的“電流”轉(zhuǎn)化為可想象的“小火車(chē)”，降低理解門(mén)檻。2第二階：拆解電路——用“元件功能表”明確組成接下來(lái)，通過(guò)分組觀察實(shí)驗(yàn)材料（1.5V干電池、導(dǎo)線、小燈泡、開(kāi)關(guān)），學(xué)生需填寫(xiě)《電路元件功能記錄表》（如表1）。填表過(guò)程中，我會(huì)引導(dǎo)學(xué)生用“如果去掉這個(gè)元件，電路會(huì)怎樣”的問(wèn)題鏈，深化對(duì)各元件作用的理解。例如：去掉電池：燈泡永遠(yuǎn)不亮（電源是能量來(lái)源）；去掉開(kāi)關(guān)：燈泡無(wú)法控制（開(kāi)關(guān)是通斷裝置）；導(dǎo)線接觸不良：燈泡忽亮忽滅（導(dǎo)線需形成閉合路徑）。表1電路元件功能記錄表|元件名稱(chēng)|外觀特征|主要功能|常見(jiàn)問(wèn)題||----------|----------|----------|----------|2第二階：拆解電路——用“元件功能表”明確組成0504020301|干電池|圓柱形，一端有“+”，一端有“-”|提供電能|電量不足、正負(fù)極接反||小燈泡|玻璃泡內(nèi)有燈絲，底部有金屬觸點(diǎn)|消耗電能發(fā)光|燈絲燒斷、觸點(diǎn)氧化||導(dǎo)線|銅芯外裹塑料皮，兩端剝?nèi)ソ^緣層|連接元件，傳導(dǎo)電流|絕緣層未剝凈、導(dǎo)線斷裂||開(kāi)關(guān)|塑料外殼，內(nèi)部有金屬?gòu)椘瑋控制電路通斷|彈片生銹、按壓不到位|通過(guò)這一環(huán)節(jié)，學(xué)生不僅能說(shuō)出元件名稱(chēng)，更能理解“電路必須閉合”的本質(zhì)——只有電流能從電源正極出發(fā)，經(jīng)過(guò)導(dǎo)線、用電器，回到負(fù)極，形成完整路徑，燈泡才會(huì)亮。3第三階：繪制電路圖——用“符號(hào)語(yǔ)言”抽象表達(dá)當(dāng)學(xué)生能熟練組裝電路后，需引導(dǎo)其從“操作層面”轉(zhuǎn)向“符號(hào)表征”。我會(huì)先展示實(shí)物電路與對(duì)應(yīng)的電路圖（如圖1），對(duì)比講解：“科學(xué)家為了方便記錄電路，用簡(jiǎn)單的符號(hào)代替實(shí)物，就像我們用‘→’表示方向一樣?！彪S后，通過(guò)“你畫(huà)我猜”游戲鞏固符號(hào)記憶：一名學(xué)生用符號(hào)繪制簡(jiǎn)單電路，其他學(xué)生根據(jù)圖組裝實(shí)物電路，驗(yàn)證是否匹配。這一過(guò)程不僅培養(yǎng)了學(xué)生的抽象思維，更為后續(xù)創(chuàng)新設(shè)計(jì)中的“方案規(guī)劃”奠定基礎(chǔ)。圖1實(shí)物電路與電路圖對(duì)比03創(chuàng)新設(shè)計(jì)實(shí)踐：從“模仿操作”到“自主創(chuàng)造”創(chuàng)新設(shè)計(jì)實(shí)踐：從“模仿操作”到“自主創(chuàng)造”知識(shí)建構(gòu)的最終目標(biāo)是應(yīng)用與創(chuàng)新。本環(huán)節(jié)以“任務(wù)驅(qū)動(dòng)”為核心，設(shè)計(jì)“基礎(chǔ)挑戰(zhàn)—故障排查—?jiǎng)?chuàng)新改造”三級(jí)實(shí)踐活動(dòng)，逐步釋放學(xué)生的創(chuàng)新潛能。1基礎(chǔ)挑戰(zhàn)：搭建“標(biāo)準(zhǔn)電路”，強(qiáng)化閉合概念1任務(wù)要求：用提供的材料（1節(jié)電池、2根導(dǎo)線、1個(gè)燈泡、1個(gè)開(kāi)關(guān)）搭建一個(gè)閉合電路，使燈泡正常發(fā)光，并繪制電路圖。2為避免學(xué)生盲目操作，我會(huì)發(fā)放《實(shí)驗(yàn)任務(wù)卡》，包含“操作步驟”“觀察記錄”“問(wèn)題思考”三部分（如表2）。例如：3操作步驟：①連接電池正極→開(kāi)關(guān)→燈泡→電池負(fù)極；②閉合開(kāi)關(guān)，觀察現(xiàn)象。4觀察記錄：開(kāi)關(guān)閉合時(shí)，燈泡____（亮/不亮）；開(kāi)關(guān)斷開(kāi)時(shí)，燈泡____（亮/不亮）。5問(wèn)題思考：如果只連接電池正極→燈泡→電池負(fù)極（不接開(kāi)關(guān)），會(huì)發(fā)生什么？為什么？6通過(guò)這一任務(wù)，學(xué)生不僅能掌握標(biāo)準(zhǔn)電路的搭建方法，更能通過(guò)對(duì)比實(shí)驗(yàn)（接開(kāi)關(guān)與不接開(kāi)關(guān)），深刻理解“開(kāi)關(guān)控制電路通斷”的作用。1基礎(chǔ)挑戰(zhàn)：搭建“標(biāo)準(zhǔn)電路”，強(qiáng)化閉合概念表2實(shí)驗(yàn)任務(wù)卡（基礎(chǔ)挑戰(zhàn)）01|步驟|操作|預(yù)期現(xiàn)象|實(shí)際現(xiàn)象|差異分析|02|------|------|----------|----------|----------|03|1|連接電池正極→開(kāi)關(guān)→燈泡→電池負(fù)極，閉合開(kāi)關(guān)|燈泡亮|燈泡亮|無(wú)差異|04|2|斷開(kāi)開(kāi)關(guān)|燈泡滅|燈泡滅|無(wú)差異|05|3|去掉開(kāi)關(guān)，直接連接電池正極→燈泡→電池負(fù)極|燈泡持續(xù)亮|燈泡持續(xù)亮|無(wú)差異|062故障排查：解決“不亮難題”，培養(yǎng)邏輯思維當(dāng)學(xué)生能熟練搭建標(biāo)準(zhǔn)電路后，我會(huì)設(shè)置“故障電路”（如表3），要求小組合作排查問(wèn)題并修復(fù)。這一環(huán)節(jié)的關(guān)鍵是引導(dǎo)學(xué)生用“排除法”系統(tǒng)分析，而非盲目更換元件。表3常見(jiàn)故障設(shè)置與排查思路|故障類(lèi)型|現(xiàn)象描述|可能原因|排查方法|修復(fù)策略||----------|----------|----------|----------|----------||接觸不良|燈泡忽亮忽滅|導(dǎo)線與元件觸點(diǎn)未緊密接觸|輕搖導(dǎo)線，觀察燈泡狀態(tài)|重新剝導(dǎo)線絕緣層，用力按壓觸點(diǎn)||元件損壞|燈泡完全不亮（其他元件正常）|燈絲燒斷、電池沒(méi)電|用已知正常的燈泡/電池替換測(cè)試|更換新燈泡或電池|2故障排查：解決“不亮難題”，培養(yǎng)邏輯思維|連接錯(cuò)誤|燈泡不亮（所有元件正常）|導(dǎo)線未形成閉合路徑（如電池正負(fù)極未連接）|用電壓表檢測(cè)各連接點(diǎn)電壓|檢查導(dǎo)線連接順序，確保從正極出發(fā)回到負(fù)極|以“接觸不良”為例，我曾目睹學(xué)生小陽(yáng)反復(fù)更換燈泡和電池，卻忽略了導(dǎo)線絕緣層未完全剝凈的問(wèn)題。通過(guò)引導(dǎo)他用“輕搖導(dǎo)線觀察現(xiàn)象”的方法，最終發(fā)現(xiàn)問(wèn)題所在。這一過(guò)程讓他深刻體會(huì)到：科學(xué)探究需要“觀察—假設(shè)—驗(yàn)證—結(jié)論”的嚴(yán)謹(jǐn)思維。3創(chuàng)新改造：設(shè)計(jì)“功能電路”，激發(fā)創(chuàng)造潛能當(dāng)學(xué)生掌握了電路的“原理”和“故障排查”后，創(chuàng)新設(shè)計(jì)的核心是“賦予電路功能”。我會(huì)提出開(kāi)放性任務(wù)：“生活中有些場(chǎng)景需要特殊的電路，比如樓梯需要上下兩個(gè)開(kāi)關(guān)控制同一盞燈（雙控開(kāi)關(guān)），或者節(jié)日裝飾需要會(huì)閃爍的彩燈。請(qǐng)你結(jié)合生活需求，設(shè)計(jì)一個(gè)‘有特殊功能’的簡(jiǎn)易電路?！睘橹С謱W(xué)生的創(chuàng)新，我會(huì)提供“材料超市”：除基礎(chǔ)元件外，還有LED燈帶（更省電、顏色多樣）、水果電池（檸檬+銅片+鋅片）、小電動(dòng)機(jī)（可制作“電動(dòng)小車(chē)”）、光敏電阻（光線暗時(shí)自動(dòng)亮燈）等拓展材料。同時(shí)，通過(guò)“創(chuàng)意分享會(huì)”引導(dǎo)學(xué)生互相啟發(fā)：小組A設(shè)計(jì)“夜間書(shū)桌燈”：用光敏電阻+LED燈，光線暗時(shí)自動(dòng)亮；小組B設(shè)計(jì)“環(huán)保小電扇”：用水果電池（3個(gè)檸檬串聯(lián)）驅(qū)動(dòng)小電動(dòng)機(jī)；小組C設(shè)計(jì)“雙控樓道燈”：用兩個(gè)單刀雙擲開(kāi)關(guān)實(shí)現(xiàn)上下樓控制同一盞燈。3創(chuàng)新改造：設(shè)計(jì)“功能電路”，激發(fā)創(chuàng)造潛能記得去年有個(gè)學(xué)生用廢棄的酸奶盒做外殼，將雙控開(kāi)關(guān)電路封裝成“智能小房子”，還在屋頂裝了太陽(yáng)能板（用光電二極管模擬），這樣白天太陽(yáng)能供電，夜晚用電池。這種將“電路知識(shí)”與“環(huán)保理念”“工程思維”結(jié)合的創(chuàng)新，正是我們希望看到的科學(xué)素養(yǎng)體現(xiàn)。04評(píng)價(jià)與拓展：讓學(xué)習(xí)從“課堂”延伸到“生活”1多元化評(píng)價(jià)：關(guān)注“過(guò)程”與“創(chuàng)新”傳統(tǒng)的“是否亮燈”評(píng)價(jià)遠(yuǎn)不能體現(xiàn)學(xué)生的學(xué)習(xí)成果。我采用“三維評(píng)價(jià)體系”：操作技能（30%）：能否規(guī)范使用工具，正確連接電路；問(wèn)題解決（40%）：遇到故障時(shí)能否有序排查，提出合理假設(shè)；創(chuàng)新設(shè)計(jì)（30%）：作品是否有獨(dú)特功能，是否結(jié)合生活需求。評(píng)價(jià)方式包括：①實(shí)驗(yàn)記錄單（教師評(píng)）；②小組互評(píng)表（學(xué)生評(píng)）；③創(chuàng)意答辯（師生共評(píng)）。例如，在“雙控開(kāi)關(guān)”作品答辯中，學(xué)生需解釋“為什么兩個(gè)開(kāi)關(guān)能控制同一盞燈”，這不僅檢驗(yàn)了知識(shí)掌握，更考察了邏輯表達(dá)能力。2生活化拓展：從“課堂電路”到“家庭觀察”為強(qiáng)化“科學(xué)即生活”的理念，我設(shè)計(jì)了兩項(xiàng)課后任務(wù)：任務(wù)1：家庭電路觀察：尋找家中的“簡(jiǎn)易電路”（如遙控器、玩具車(chē)），繪制電路圖并標(biāo)注元件功能；任務(wù)2：?jiǎn)栴}挑戰(zhàn)：用3節(jié)電池、3個(gè)燈泡設(shè)計(jì)一個(gè)“有特點(diǎn)的電路”（提示：可以串聯(lián)、并聯(lián)，或混合連接）。去年有個(gè)學(xué)生完成任務(wù)2時(shí)，嘗試了“兩串一并”的混合電路，雖然燈泡亮度不一致，但他在記錄中寫(xiě)道：“原來(lái)電池越多，燈泡越亮；但并聯(lián)的燈泡會(huì)‘分享’電流，所以更暗?！边@種通過(guò)實(shí)踐得出的“樸素結(jié)論”，比直接講授歐姆定律更有意義。05總結(jié)與展望：簡(jiǎn)易電路背后的“大科學(xué)”總結(jié)與展望：簡(jiǎn)易電路背后的“大科學(xué)”回顧整節(jié)課的設(shè)計(jì)，“創(chuàng)新”二字貫穿始終——它不是要求學(xué)生發(fā)明全新的電路，而是鼓勵(lì)他們?cè)诶斫庠淼幕A(chǔ)上，用已有的知識(shí)解決實(shí)際問(wèn)題，用有限的材料創(chuàng)造獨(dú)特的功能。正如學(xué)生小琪在實(shí)驗(yàn)日記中寫(xiě)的：“原來(lái)電路不只是課本上的圖，它可以是