小学四年级科学下册电路中的开关课时教学设计

小学四年级科学下册电路中的开关课时教学设计【教材与学情分析】本课是教科版科学四年级下册"电路"单元的第七课时，是在学生已经掌握了简单电路的组成、会连接让灯泡亮起来的完整电路、认识了导体和绝缘体之后的一节应用与制作课。电路中的开关是学生生活中司空见惯却又很少深究其原理的事物，教材引导学生观察开关的结构，理解开关是利用导体与绝缘体相互配合来控制电路通断的装置，并动手用回形针、图钉、木板等材料制作一个小开关，进而将自制的开关接入电路，实现对小灯泡的控制。从单元结构看，本课起着承前启后的作用。前面六课学生学会了点亮小灯泡、识别电路故障、区分导体和绝缘体，本课则是把这些知识和技能综合运用，制作一个有实际功能的电路元件。紧接着的后续课程中，学生将模拟安装家庭照明电路，开关正是其中的核心部件，所以本课的制作质量、理解深度直接影响后面学习活动的顺利开展。四年级学生经过三年多的科学学习，已经具备了一定的观察、记录和动手操作能力，对电路实验表现出浓厚的兴趣。通过前期的学习，学生已经知道电流只有在闭合回路中才能流动，金属是导体，塑料、橡皮、木料等是绝缘体。但是学生的理解大多停留在"能连亮小灯泡"的操作层面，对"开关为什么能控制电路"这一原理层面的问题缺乏深入思考。部分学生可能认为开关很神秘，把它想象成一个复杂的电子器件，而意识不到自己身边的回形针、图钉就能做出一个能用的开关。此外，学生在小组合作中容易出现个别学生包办、其他学生旁观的现象，需要教师在分组分工上给予具体指导。【教学目标】科学观念目标：知道开关是电路中控制电流通断的元件，理解开关利用了导体容易导电、绝缘体不容易导电的性质，由导体和绝缘体组合制作而成；知道生活中的电器开关内部原理与自制开关相通。科学思维目标：通过观察开关结构，分析各部件的材料属性，建立"结构决定功能"的初步认识；能根据电路通断的原理，推理出制作开关所需要的材料及其连接方式。探究实践目标：能利用给定材料设计并制作一个能有效控制小灯泡亮灭的小开关；能把自制开关接入电路并进行调试，在制作失败时能够检查原因并加以改进。态度责任目标：在制作活动中体验工程制作的严谨与乐趣，养成耐心细致、分工合作的习惯；增强安全用电意识，明确自制开关只能用于干电池电路，绝不接触家庭电路。【教学重难点】教学重点：理解开关控制电路通断的原理，即利用导体连通电路、利用绝缘体支撑和隔离，动手制作一个能可靠工作的小开关。教学难点：开关制作中导体接触可靠性的处理，即按压或拨动时回形针与图钉必须是"接触—断开"的两种稳定状态，不能时通时断；理解开关的两个接线端必须串联在电路中而不是并联。【教学准备】教师准备：演示用的按压式开关、闸刀开关、拉线开关各一个，多媒体课件展示各类开关图片及其内部结构图，实物投影仪，已制作好的样品开关一个，用于展示标准效果。学生分组准备：每组四人为宜，材料包括小木板或厚卡纸一块（约手掌大小）、回形针两枚、图钉两枚、导线三根、小灯座带灯泡一只、电池与电池盒一套、绝缘胶带或双面胶。另备砂纸若干，用于打磨回形针接触面。【教学过程】一、情境导入，聚焦问题上课伊始，教师手持一个连好的简单电路走进教室，小灯泡亮着。教师提问：上节课我们点亮了小灯泡，现在老师想让它熄灭，有什么办法？学生自然会回答：断开导线、取下电池。教师按学生说的方法一一演示，灯泡熄灭。教师追问：我们家里每天要关灯开灯很多次，如果每次都去拔插头、拆电线，会怎么样？学生很容易意识到这既麻烦又不安全。教师顺势拿出一个按压式开关，接到电路中，轻轻一按，灯亮；再一按，灯灭。教室里灯光明灭的瞬间，学生的好奇心被充分调动。教师揭示课题：小小的一个开关，为什么能控制电路？它是怎么做到的？今天我们就来研究电路中的开关，并且人人动手做一个属于自己的开关。板书课题：电路中的开关。这个导入环节控制在五分钟以内。设计上用"麻烦与方便"的对比制造认知冲突，让学生体会到开关的价值不是教师告诉他们的，而是他们从生活经验中自己推出来的，这为后面制作开关提供了真实的内在动机。二、观察开关，探寻原理教师给每组发放一个按压式小开关（旧电器上拆下的或教具开关），并提出观察任务：看一看开关由哪几部分组成？摸一摸、试一试每个部分，猜一猜它们分别是用什么材料做的？开关接入电路的两端在哪里？按压时内部发生了什么变化？学生分组观察。教师巡视，提醒学生可以轻轻拨动金属片，观察它的运动。观察中学生会发现：开关外面有一个塑料外壳或底座，里面有一片可以活动的金属片，金属片的一端固定，另一端能上下活动，按下时金属片与另一个金属触点接触，松开时分开。全班交流。教师引导学生用前面学过的知识给开关的各部分"贴标签"：金属片、金属触点是什么？学生回答：导体。塑料底座和外壳是什么？学生回答：绝缘体。教师追问：为什么要有绝缘体？学生思考后回答：如果整个开关都是金属做的，电流可能从别的路径流走，而且手碰到会触电；绝缘体起固定和保护的作用，它让电流只能走我们想让它走的路。教师板书画出示意：开关闭合，电路接通，灯泡亮；开关断开，电路出现缺口，电流中断，灯泡熄。教师小结：开关并不神秘，它就是一个由我们自己控制的"可以开合的连接点"。合，用的是导体的本领；开，靠的是断开这个连接；而底座和外壳这些绝缘体，负责把这个连接点稳稳地托住、保护起来。在此基础上教师进一步追问：难道只有工厂才能做开关吗？我们桌上的回形针和图钉，能不能也做成这样一个"可以开合的连接点"？这个问题把学生的思维从"理解"推向"创造"，自然过渡到下一环节。此环节约十分钟。板书的示意是本课原理的核心，务必画清楚通路与断路两种状态，让程度较弱的学生也能依靠图示建立直观认识。三、设计制作，动手攻关教师出示材料：小木板一块、回形针一枚或两枚、图钉两枚。请学生先不动手，在小组内讨论设计方案：怎样用这三样东西做一个开关？讨论时间为两分钟。教师提示学生回忆刚才观察到的开关结构：要有一个不动的底座，要有一个能活动的金属触点，还要有接入电路的两个端头。各小组交流设想后，教师用实物投影仪展示标准做法的要点：把一枚回形针拉直一部分、保留一个弯折，或者直接用一枚展开的回形针作为活动金属触点；用一枚图钉把回形针的一端钉在木板上，这一端既要能转动又要接触良好；在回形针自由端能碰到的位置钉入第二枚图钉；两枚图钉从木板背面穿出，分别连接两根导线引出。拨动回形针，当它的自由端搭在第二枚图钉上时，电路接通；拨离时，电路断开。教师特别强调三个制作要领。第一，回形针与两枚图钉的接触必须紧密，如果图钉松动、回形针翘起，开关就会失灵，必要时用砂纸打磨回形针接触面除去氧化层。第二，回形针的长度要合适，太短够不到第二枚图钉，太长则按压不便，钉之前先在木板上摆一摆、试一试位置。第三，木板和图钉帽以上的操作区保持干净，不能让多余的金属碎屑搭在两枚图钉之间造成"短路常通"。学生动手制作，教师巡视指导。预计制作时间为八至十分钟。巡视中关注几类典型问题：有的小组把回形针两端都钉死了，变成了固定导线，要提醒他们开关必须能开能合；有的小组图钉订得不牢，指导他们把图钉按到底；有的小组分工混乱，提醒组长落实一人扶板、一人钉钉、一人备料、一人记录的协作方式。这一环节是本课的核心，教师要舍得把时间留给学生的双手。制作过程本身就是在不断回答"怎样做才能让电流听话"，这种体认比任何讲解都更牢固。四、接入电路，检验调试开关做好后，学生迫不及待地要试验。教师先明确连接要求：把自制开关串联接入电路，电路依次是电池正极、导线、开关的一个图钉、开关的另一个图钉、导线、小灯泡、回到电池负极。教师用投影展示连接图，并特别提醒：开关必须串联在电路中，如果把两根导线都接在同一枚图钉上，等于没有开关。各小组连接并测试。成功的组，灯泡随回形针的拨动一明一灭，教师要让他们说说成功的关键在哪里。失败的组，教师引导他们像医生看病一样排查：先单独测试灯泡和电池，确认它们是好的；再检查开关断开时灯泡是否熄灭、闭合时是否点亮；若灯一直亮，看看是不是有金属丝把两枚图钉连住了；若灯一直不亮，检查回形针与图钉是否真正接触、导线接头是否夹紧。教师请一至两个小组到实物投影下展示开关的工作过程，并请他们讲解：拨动回形针时，电路里发生了什么？引导学生完整表述：回形针搭在图钉上，导体把缺口补上，电路成为通路，电流流过灯丝，灯就亮了；把回形针拨开，电路出现缺口，电流无法通过，灯就灭了。随后教师提出一个提升性问题：开关应该安装在电路的什么位置？接在正极一边和负极一边效果一样吗？有条件的组可以换位置试一试。学生实验后会发现，在这个简单电路中，开关接在任一位置都能控制灯泡。教师说明：只要在回路之中，断开任何一处都能让电流停下；但在家庭电路中有特殊的安全讲究，这一点留待下节课安装模拟照明电路时讨论，为后续学习埋下伏笔。本环节约十分钟。五、联系生活，拓展延伸教师展示闸刀开关、拉线开关、墙壁按钮开关的图片，引导学生对照自制开关找"亲戚"：闸刀开关的刀片相当于我们的回形针，刀座相当于图钉；拉线开关和按钮开关虽然看不到里面，但里面都藏着一对可以被接通和断开的金属触点。学生由此建立"万物同理"的认识：形式千变万化，原理只有一个，就是控制电路的通与断。教师进一步拓展：有的开关不用手按也能工作。出示图片，冰箱门一开门内的灯就亮，关上门灯就灭，那是一个门控开关；楼道里的声控灯，是声音让里面的触点接通。布置课后小调查：回家找一找家里有哪些地方用到了开关，看看它们分别是怎样"开合"的，把自己的发现记录在科学笔记本上，下节课交流。安全教育是本环节不可省略的内容。教师严肃强调：我们今天做的开关很能干，但它只许用在干电池电路上。家里的墙壁开关里面连着二百二十伏的交流电，绝对不能拆开看、更不能把自制开关接到插座上。科学探究要有胆识，更要有分寸和对生命的敬畏。六、课堂小结与评价教师引导学生回顾：这节课我们知道了什么？做出了什么？学生用一两句话概括：开关是控制电路通断的装置，它用导体来接通电路，用绝缘体来支撑保护；我们自己用回形针、图钉和木板做出了一个能用的开关。教师对学生的作品给予点评，既表扬接通可靠、做工整洁的小组，也肯定那些经历了失败又自己修好开关的小组，指出会调试、会排查故障，是比一次成功更宝贵的本领。作业布置：完成课后小调查；有兴趣的同学可以尝试用橡皮、塑料板等不同的绝缘材料做底座，改进自己的开关，或者给开关加一个"拨杆手柄"，让它更便于操作。【板书设计】主板书居中写课题：电路中的开关。左侧画通路示意，标注"合：电路接通，灯亮"；右侧画断路示意，标注"开：电路断开，灯灭"。下方分两行写：导体（回形针、图钉）——接通电流；绝缘体（木板、外壳）——固定保护。右下角写安全提示：自制开关只接电池，不碰家用电路。【教学反