小学四年级科学《探秘双星电路：串联与并联的奥秘》导学案

小学四年级科学《探秘双星电路：串联与并联的奥秘》导学案

一、课程背景与课标解读

【基础】本课隶属于小学科学四年级上册“简单电路”单元，是在学生初步认识单个灯泡简单电路基础上的重要进阶。依据《义务教育科学课程标准（2022年版）》，本课聚焦于核心概念“物质与能量”之下，旨在通过探究两个灯泡的不同连接方式，帮助学生深化对“闭合回路”这一大概念的理解。本设计以大单元教学理念为统领，将本课定位为“电路应用小工程师”培养路径中的“原理深究”环节，上承简单电路连接，下启电路故障检测与实用性设计，着力培养学生的模型建构能力、推理论证能力和创新实践能力。【重要】课程设计不仅关注科学知识的习得，更强调科学探究过程中的思维显性化，将“做中学”与“学中思”深度融合，力求在解决真实问题的过程中，发展学生的科学核心素养。

二、学情精准分析

【基础】四年级学生正处于由具体形象思维向抽象逻辑思维过渡的关键期。通过前一课《我的小灯笼》的学习，学生已经掌握了电池、导线、灯泡的基本连接方法，能够成功点亮一个小灯泡，初步建立了“闭合回路”的概念。然而，当电路元件增加时，学生的思维容易停留在“如何亮”的操作层面，而难以深入思考“为什么这样亮”的结构性原因。学生对“路径”的概念尚不清晰，对于电流在复杂电路中的走向缺乏空间想象力。【难点】学生对“取出一个灯泡后另一个灯泡是否发光”的现象存在认知冲突，这是区分串联与并联两种电路结构的最佳切入点。因此，本设计旨在利用这一认知冲突，引导学生通过现象反推内部结构，实现思维上的跃升。

三、教学目标定位

1.【基础】通过小组合作探究，能够用提供的材料至少连接出两种使两个小灯泡同时发光的电路，并能用简单的图示记录连接方法。

2.【重要】通过“取出一个灯泡”的对比观察实验，能够发现不同连接方式下灯泡亮灭的差异，初步建立起串联和并联的电路模型概念。

3.【高频考点】【重要】能够运用“闭合回路”的原理，分析并解释串联和并联电路中灯泡亮灭变化的原因，理解电流的路径有“一条”和“多条”之分。

4.【热点】通过“自制数学游戏机”的实践活动，能将所学的电路知识应用于解决实际问题，体验工程设计的初步流程，培养创新意识和动手能力。

四、教学重难点聚焦

1.【重要】教学重点：通过亲身实践和探索，掌握让两个小灯泡同时亮起来的多种连接方法。

2.【难点】【高频考点】教学难点：从操作层面上升到思维层面，理解串联电路与并联电路的本质区别，即电流路径的“唯一性”与“多重性”，并能解释由此带来的现象差异。

五、教学准备

1.教师准备：教学课件（包含电灯笼视频、电路动画演示）、电路连接板演示教具（大号）、学生实验材料包（内含小灯泡2个、灯座2个、电池盒1个、干电池1节、导线若干）、数学游戏机范例、实物投影仪。

2.学生准备：实验材料托盘、学生活动手册、绘图铅笔。

六、教学实施过程（核心环节）

（一）情境创设与任务驱动（预计5分钟）

1.【基础】聚焦问题：上课伊始，教师通过多媒体展示一个精美的电灯笼实物或视频片段。与普通的单灯泡小灯笼不同，这个灯笼里有两个灯泡，且同时绽放光芒。教师引导学生观察并提问：“同学们，上节课我们已经成功点亮了一个小灯泡。请仔细观察这个灯笼，它有什么特别之处？你们猜一猜，这个灯笼里的两个灯泡是怎样通过一个电池盒连接起来的？”这个问题直接指向本课的核心任务，激发了学生的好奇心和探究欲。

2.【重要】明确任务：教师顺势揭示本课课题，并明确提出探究任务：“看来，一个电池不仅能点亮一个小灯泡，还能同时点亮两个。今天，我们就来当一回‘电路小侦探’，亲自研究一下，用一节电池、一些导线，怎样才能让两个小灯泡同时亮起来？并且，我们要看看，这里面到底藏着多少种不同的秘密连接法。”这样的导入不仅复习了旧知，更在熟悉的场景中制造了新的悬念，使学习任务变得具体而富有挑战性。

（二）方案设想与初次探究（预计12分钟）

1.【基础】头脑风暴与设计：教师引导学生以四人小组为单位进行讨论。不急于动手，先发下学生活动手册，要求各小组在方框内画出他们预想的、能让两个灯泡同时发光的电路连接图。教师巡视，鼓励学生大胆画出各种可能的方案，并提示他们注意电池的正负极、灯泡的两个连接点。这一步旨在暴露学生的前概念，将内隐的思维外显化。

2.【重要】实践验证与记录：设计方案完成后，各小组根据本组的设计图，利用托盘中的材料进行实际操作，验证自己的猜想是否成功。教师强调操作规范，如：连接前检查灯泡是否完好，连接时最后一步再接电池，以保护电路并延长电池寿命。学生在“画—做—思”的过程中，亲历科学探究的全过程。此时，教室里充满了热烈的讨论声和小灯泡亮起时的惊喜声。

3.【热点】成果展示与汇总：教师利用实物投影仪展示几个典型小组的连接记录单。通常会涌现出两种情况：大部分小组可能连接成一条“长龙”式的电路（即串联），个别动手能力强的思维活跃的小组可能连接出带有“分叉”的电路（即并联）。教师引导全班同学观察这些成功的电路图，提问：“这些成功的连接方法，在画法上有什么相同和不同？”通过对比，学生初步感知到，虽然都能让两个灯泡亮起来，但导线的连接方式确实存在差异，为后续的分类探究埋下伏笔。

（三）深入探究与模型建构（预计15分钟）

1.【重要】引发认知冲突：教师肯定各小组的成功连接后，抛出一个极具挑战性的问题：“同学们真棒，找到了好几种让两个灯泡同时发光的方法。现在，老师要提高难度了，我们要做一次更精密的‘侦探测试’。请大家注意观察，如果老师从电路中取下一个灯泡，剩下的那个灯泡还会亮吗？”这个问题立刻打破了课堂的平静，引发了两种截然不同的猜测。

2.【难点】分组对比实验：各小组带着猜测，再次对连接好的电路进行操作。他们分别从自己连接的电路中（无论哪种方式）取下一个灯泡，仔细观察另一个灯泡的亮灭情况，并记录下来。实验现象清晰地出现了分歧：有些小组的电路，取下一个灯泡后，另一个立刻熄灭；而另一些小组的电路，取下一个灯泡后，另一个依然发光。强烈的现象对比，将学生的思维推向了高潮。

3.【难点】【高频考点】分析与建模：教师利用这一契机，选取两组具有代表性的电路（一组是“一长串”的串联，一组是“有分叉”的并联），在黑板上用大号教具进行演示和复盘。教师引导学生回归“闭合回路”这一核心概念，用箭头模拟电流的路径。通过分析，学生恍然大悟：在第一种电路（串联）中，电流只有一条路径，像一个环环相扣的链子，取下任何一个灯泡，整条链子就断了，整个回路断开，所以另一个灯泡也灭了。在第二种电路（并联）中，电流像一条大河分成了两条支流，取下其中一个支流上的灯泡，只是断开了这一条支路，干路和另一条支路依然是连通的闭合回路，所以另一个灯泡仍然发光。教师顺势引出科学概念：第一种连接方式叫做“串联”，第二种连接方式叫做“并联”。通过直观的现象分析和路径描绘，学生深刻理解了两种电路的本质区别，有效突破了难点。

（四）巩固迁移与工程实践（预计8分钟）

1.【热点】应用与解释：教师出示教室里常见的由多个灯泡组成的荧光灯管或LED装饰灯，提问：“请你猜一猜，教室里的这些灯，如果其中一个坏了，其他的还能亮吗？这通常是采用了什么连接方式？为什么？”引导学生运用刚学的并联知识解释生活中的现象，实现从课堂到生活的迁移。根据学生“一个坏了其他还能亮”的生活经验，推断出教室照明通常是并联电路，从而体会到并联电路的优越性。

2.【重要】挑战任务：自制“数学游戏机”：教师展示一个自制的“数学游戏机”范例。在一块硬纸板上，左边列出数学公式，右边列出多个答案选项，每个答案旁边有一个小灯泡。当用导线的测试笔接触公式和对应的答案触点时，如果答案正确，灯泡就会亮起。教师提问：“这个游戏机的奥秘全在纸板的背面。请你们根据今天学习的电路知识，小组讨论一下，应该怎样在背后连接导线，才能实现‘答对亮灯’的效果？这其实是一个什么电路？”引导学生讨论得出，这是一个应用了简单回路原理的并联电路，每一个正确答案与电池、灯泡构成了一条独立的回路。

（五）总结评价与课后延伸（预计5分钟）

1.【基础】总结归纳：教师引导学生回顾本课的探究历程：我们提出了什么问题？我们用了什么方法？我们发现了什么秘密？学生总结出让两个灯泡同时亮有串联和并联两种方法，它们的根本区别在于电流路径的条数不同，导致一个灯泡取下对另一个的影响不同。

2.【热点】布置课后实践作业：“今天我们通过实验探究了电路，并设计了一个简单的数学游戏机。课后，请同学们发挥创意，利用串联或并联的电路知识，改进你的‘数学游戏机’，或者尝试制作一个‘红绿灯模拟装置’、‘创意发光贺卡’等。下节课我们将举办一场‘创意电路产品发布会’，期待看到大家的精彩作品。”这个延伸活动将科学学习从课内拓展到课外，融合工程、技术、艺术等学科，培养学生的跨学科综合实践能力和创新精神。

七、板书设计

探秘双星电路：串联与并联的奥秘

一、让两个灯泡都亮的方法

1.串联（像锁链）

2.并联（像河流分叉）

二、现象大揭秘（取下一个灯泡）

串联：另一个熄灭（一条路，全断开）

并联：另一个仍亮（多条路，断一条，还有路）

三、核心秘密：【重要】闭合回路

电流的路径条数不同！

八、教学评价与反思

本教学设计严格遵循课程改革理念，以大单元视角重构教学内容，将知识与生活、技术与工程紧密相连。【重要】在教学实施过程中，特别注重了学生思维的“可视化”和“进阶性”，通过两