2025 四年级科学上册小台灯的电路设计课件

一、为什么要设计小台灯？——项目背景与学习目标演讲人01为什么要设计小台灯？——项目背景与学习目标02小台灯的“心脏”——电路基础概念解析03从图纸到实物——小台灯电路的设计与制作04从台灯到生活——电路设计的拓展思考05总结：点亮的不仅是灯，更是科学的火种目录2025四年级科学上册小台灯的电路设计课件作为一名深耕小学科学教育十余年的教师，我始终相信：最好的科学课，是让孩子用双手触摸知识，用眼睛观察原理，用大脑连接生活。今天要和四年级的同学们共同探索的“小台灯的电路设计”，正是这样一节将抽象电路知识转化为具体实践的课例。它不仅能帮助我们理解“电”这个既熟悉又神秘的朋友，更能让我们在动手设计中感受科学与生活的紧密联结。接下来，我们将从设计背景、基础概念、实践步骤、拓展思考四个维度展开，一步步揭开小台灯电路的“秘密”。01为什么要设计小台灯？——项目背景与学习目标1课程标准的呼应《义务教育科学课程标准（2022年版）》在“物质科学领域”明确要求，小学中高年级学生需“知道电是重要的能源，了解简单电路的组成，能用一些基本组件连接简单电路”。小台灯的电路设计，恰好是这一目标的具象化载体——它涵盖了电源、导线、开关、用电器四大电路组件的应用，能让我们在真实任务中理解“电如何流动”“如何控制电路”等核心问题。2生活经验的联结我曾在课前做过一个小调查：全班45名同学中，92%的人每天使用台灯学习，但只有3人拆开过台灯观察内部结构。这种“熟悉的陌生感”正是最好的学习契机——当我们能亲手设计一盏属于自己的台灯，就能从“使用者”转变为“创造者”，真正体会“科学服务生活”的意义。3核心素养的培养1本节课的学习目标可以概括为“三个一”：2掌握一个原理：理解简单电路的组成与工作条件；4培养一种思维：在解决“灯泡不亮怎么办”“如何让台灯更安全”等问题中，发展科学探究与工程实践能力。3完成一次设计：从需求分析到实物制作，经历完整的工程设计流程；02小台灯的“心脏”——电路基础概念解析小台灯的“心脏”——电路基础概念解析要设计小台灯，首先要理解“电路”的本质。就像自来水需要水管才能流动，电也需要“路径”才能工作，这个路径就是“电路”。我们可以用“拆解法”，从生活中的小电器入手，逐步拆解电路的组成。1电路的四大“成员”电源：电的“起点站”电源是提供电能的装置。小台灯常用的电源是干电池（如1.5V的AA电池）或USB接口（通过充电宝供电）。我曾让学生带来自己的玩具车电池、遥控器电池观察，发现它们都有“+”“-”两极——这是电流流出（正极）和流入（负极）的“大门”，连接电路时必须注意正负极的对应。1电路的四大“成员”导线：电的“高速公路”导线是连接各组件的“桥梁”，内部是金属芯（通常是铜，因为导电性好），外部包裹绝缘塑料（防止触电）。需要特别注意：导线的金属部分必须完全暴露才能导电，但剥皮时不能损伤绝缘层，否则可能发生“短路”（电流不经过用电器直接从正极流回负极，会导致电池发热甚至损坏）。1电路的四大“成员”开关：电的“控制闸”开关的作用是“断开”或“闭合”电路。生活中常见的开关有拨动式（台灯底座的按钮）、按键式（手电筒的开关）、触摸式（部分智能台灯）。对于我们的小台灯，选择结构简单的拨动开关更合适——它能直观展示“开”与“关”时电路的状态变化。1电路的四大“成员”用电器：电的“终点站”用电器是消耗电能并转化为其他形式能量的装置。小台灯的用电器是灯泡（或LED灯珠）。这里有个小知识：传统白炽灯会发热，因为它将大部分电能转化为热能；而LED灯更节能，因为它主要将电能转化为光能。考虑到安全和节能，我们的小台灯建议选择低电压（3V-5V）的LED灯珠。2电路的“生命条件”一个能正常工作的电路必须满足两个条件：闭合回路：电流必须从电源正极出发，经过导线、开关、用电器，最终回到电源负极，形成一个完整的“环路”。如果某处断开（比如导线没接紧），电流就无法流动，灯泡就不会亮。正确连接：所有组件必须“手拉手”连接——导线的一端接电源正极，另一端依次连接开关、用电器，最后回到电源负极。如果接反了正负极（比如用电器直接连电源两极而不经过开关），虽然灯泡可能亮，但无法控制开关，还可能缩短电池寿命。03从图纸到实物——小台灯电路的设计与制作从图纸到实物——小台灯电路的设计与制作现在，我们要像工程师一样，经历“需求分析→方案设计→材料准备→组装测试→优化调整”的完整流程，亲手制作一盏小台灯。这个过程中可能会遇到问题（比如灯泡不亮），但别担心——问题就是最好的学习机会！1第一步：明确需求，制定设计方案设计前，我们需要回答三个问题：“为谁设计”：这盏台灯是自己学习用，还是送给弟弟妹妹？如果是送给小朋友，需要更圆润的底座（防磕碰）；如果是自己用，可以加入个性化装饰（比如贴纸）。“有什么功能”：基础功能是“照明”，进阶功能可以是“调节亮度”（需要额外的电位器，但四年级同学可以先实现开关控制）、“便携性”（可折叠底座）。“安全标准”：必须使用低电压电源（不超过5V），导线绝缘层无破损，灯泡与底座连接稳固（防止脱落触电）。根据这些问题，我建议同学们先画一张“设计草图”：用简单的符号（电池用“□”，开关用“○”，灯泡用“●”）标出各组件的位置，并用箭头表示电流路径。比如：电池正极→导线→开关→导线→灯泡→导线→电池负极2第二步：准备材料，选择合适组件材料清单需要结合设计方案。以下是基础版小台灯的推荐材料（可根据实际调整）：1电源：2节1.5V干电池（串联后总电压3V，适合小功率LED灯珠）或USB转3V降压模块（连接充电宝更环保）；2导线：2-3根单股铜芯导线（长度10-15cm，剥去两端1cm绝缘层）；3开关：小型拨动开关（五金店或电子元件店可买，注意额定电压需≥3V）；4用电器：3VLED灯珠（带引脚，可直接插入底座）或微型灯泡（需灯座）；5底座：硬纸板/塑料板（做灯座）、吸管/小木棍（做灯柱）、纸杯/纸盒（做灯罩，需剪透光孔）；6辅助工具：剪刀、双面胶、电烙铁（需教师协助，或用导线缠绕连接）、万用表（可选，用于检测电路通断）。73第三步：组装电路，动手连接组件组装时需按照“从电源到用电器”的顺序，分三步操作：3第三步：组装电路，动手连接组件固定底座与组件将电池盒（或电池）用双面胶固定在底座一端，开关固定在底座中间，灯珠（或灯座）固定在底座另一端。灯柱（吸管）用胶水粘在灯珠后方，灯罩（纸杯）套在灯柱顶端（注意预留透光口）。3第三步：组装电路，动手连接组件连接导线，形成闭合回路取一根导线，一端连接电池正极（电池盒的“+”接口），另一端连接开关的一个引脚；01取第二根导线，一端连接开关的另一个引脚，另一端连接灯珠的正极（LED灯长腿为正，短腿为负）；02取第三根导线，一端连接灯珠的负极，另一端连接电池负极（电池盒的“-”接口）。03关键提醒：导线与组件的连接必须紧密！如果是缠绕连接，需要将导线金属部分完全包裹住组件引脚，并用胶带固定；如果用电烙铁焊接，需在教师指导下操作，避免烫伤。043第三步：组装电路，动手连接组件测试电路，排查问题电池没电（更换新电池测试）；开关损坏（用导线直接短接开关两端，若灯泡亮则是开关问题）；组装完成后，拨动开关，观察灯泡是否发光。如果不亮，可能是以下原因（可按顺序排查）：导线接触不良（重新缠绕或焊接连接点）；灯珠损坏（更换同规格灯珠测试）；正负极接反（LED灯珠正负极接反会不亮，调整导线连接即可）。0102030405064第四步：优化设计，提升实用性与美观性基础电路成功后，我们可以从“功能”“安全”“美观”三个维度优化：安全加固：用绝缘胶带包裹所有导线连接点，避免金属部分外露；功能升级：在电路中串联一个电位器（可调电阻），转动旋钮即可调节亮度（需教师指导连接）；美观设计：在底座上贴彩色贴纸，用彩笔绘制图案，或用纱网包裹灯罩（使光线更柔和）。04从台灯到生活——电路设计的拓展思考从台灯到生活——电路设计的拓展思考科学学习的终极目标，是让我们更懂生活、更会创造。小台灯的电路设计只是一个起点，我们可以从以下角度延伸思考：1生活中的电路智慧观察家里的电器，你会发现它们的电路设计各有巧妙：冰箱的灯：打开冰箱门时，门轴处的开关被断开，灯亮；关门时开关闭合，灯灭——这是“门控开关”的应用；串彩灯：一串彩灯中如果有一个灯泡坏了，整串都不亮，因为它们是“串联”电路；而家里的电灯、电视可以独立开关，因为它们是“并联”电路（四年级同学可简单了解，初中会深入学习）。2节能与环保的责任我们的小台灯使用干电池时，废旧电池需要专门回收（含汞、镉等有害物质）；如果改用USB供电（连接充电宝或电脑），则更环保。这提醒我们：科学设计不仅要考虑“能不能用”，还要考虑“是否可持续”。3创新设计的无限可能你想过吗？未来的台灯可能是这样的：太阳能充电台灯：白天晒太阳储存电能，晚上照明；感应台灯：手靠近时自动亮灯，离开后逐渐熄灭；多功能台灯：集成时钟、温度显示、手机支架——这些都需要更复杂的电路设计，但核心原理依然是我们今天学习的“闭合回路”。05总结：点亮的不仅是灯，更是科学的火种总结：点亮的不仅是灯，更是科学的火种回顾今天的学习，我们从“为什么设计小台灯”出发，理解了电路的四大组件与工作原理，经历了从图纸到实物的完整设计流程，还思考了电路在生活中的更多可能。当我们亲手点亮自己设计的小台灯时，点亮的不仅是那一束光，更是对科学的好奇、对创造的热情，以及用知识解决问题的信