玩轉(zhuǎn)創(chuàng)意紙電路

賀森 安徽省合肥一六八玫瑰園學(xué)校信息技術(shù)教師，市級(jí)學(xué)科帶頭人，合肥市STEAM實(shí)驗(yàn)學(xué)校骨干教師。曾獲第五屆全國(guó)小學(xué)信息技術(shù)優(yōu)質(zhì)課一等獎(jiǎng)、安徽省小學(xué)信息技術(shù)優(yōu)質(zhì)課評(píng)選暨基本功競(jìng)賽活動(dòng)一等獎(jiǎng)、安徽省多媒體教學(xué)設(shè)備維護(hù)技能競(jìng)賽一等獎(jiǎng)，多次參與安徽省小學(xué)信息技術(shù)教師用書編寫工作，曾擔(dān)任安徽省“鄉(xiāng)村教師信息化大賽”專家評(píng)委、合肥市“小學(xué)信息技術(shù)教材”培訓(xùn)專家。主持的兩個(gè)省級(jí)課題均已結(jié)題。撰寫的多篇STEAM、創(chuàng)客論文獲省級(jí)獎(jiǎng)。

課程特色

在紙電路系列課程中，學(xué)生將會(huì)探索不同電子元件的作用和性質(zhì)。通過實(shí)驗(yàn)理解串聯(lián)電路與并聯(lián)電路的特性，學(xué)生綜合運(yùn)用科學(xué)、技術(shù)、工程、數(shù)學(xué)和藝術(shù)的學(xué)科知識(shí)，小組合作設(shè)計(jì)、制作創(chuàng)意的紙電路作品。

本課教學(xué)案例通過虛擬實(shí)驗(yàn)室，讓學(xué)生設(shè)計(jì)可以點(diǎn)亮多個(gè)LED燈的稍復(fù)雜電路，理解串、并聯(lián)電路的特點(diǎn)與區(qū)別;以小組為單位，確定主題，分工協(xié)作，發(fā)揮各自特長(zhǎng)，完成創(chuàng)意紙電路的設(shè)計(jì)與制作，并進(jìn)行作品展示與評(píng)價(jià)。

教學(xué)目標(biāo)

知識(shí)與技能 1.了解電路的基本結(jié)構(gòu)，能夠辨認(rèn)電源和LED燈的正負(fù)極。2.能夠繪制紙電路設(shè)計(jì)圖，例如不同零部件的安裝位置。3.能根據(jù)紙電路設(shè)計(jì)圖，完成紙電路創(chuàng)意作品的制作。

過程與方法 1.能夠掌握在紙上平整地鋪設(shè)銅箔和膠帶、安裝LED小燈和電源、涂抹導(dǎo)電墨水等技術(shù)。2.能夠判斷紙電路中的短路和斷路，并能解決一般的紙電路問題。3.通過實(shí)驗(yàn)理解串聯(lián)、并聯(lián)電路的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，并能綜合利用串、并聯(lián)電路的特性，設(shè)計(jì)、制作創(chuàng)意紙電路。

教學(xué)重點(diǎn)與難點(diǎn)

教學(xué)重點(diǎn) 了解常見的電路結(jié)構(gòu)和電子元件，能制作有創(chuàng)意的紙電路作品。

教學(xué)難點(diǎn) 理解串、并聯(lián)電路的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，能夠分析自己的紙電路作品出現(xiàn)的問題，并提出解決方案。

教學(xué)過程

一、欣賞導(dǎo)入（激發(fā)興趣）

師：上節(jié)課，我們已經(jīng)了解了電路的基本結(jié)構(gòu)，會(huì)制作簡(jiǎn)單的紙電路。今天老師帶來一個(gè)紙電路作品，大家來欣賞一下。

教師展示“STEM”紙電路作品。

師：和你之前做的紙電路有什么不同嗎？

生：會(huì)發(fā)光的字母，更有藝術(shù)感，而且有很多個(gè)LED燈，更炫酷了。

師：是啊，LED燈讓文字更具藝術(shù)感，更炫酷。這節(jié)課，我們就來設(shè)計(jì)制作一個(gè)充滿創(chuàng)意的、有特殊意義的藝術(shù)紙電路。（板書課題：創(chuàng)意紙電路）

（通過引導(dǎo)學(xué)生欣賞LED點(diǎn)亮“STEM”藝術(shù)字，感受發(fā)光藝術(shù)字的魅力，激發(fā)學(xué)生制作多個(gè)LED燈紙電路作品的熱情。）

二、溫故知新（介紹LED燈）

師：這個(gè)發(fā)光的燈我們稱之為L(zhǎng)ED燈，上節(jié)課我們已經(jīng)認(rèn)識(shí)了它，誰再來介紹下它的特性。

教師播放課件，展示LED燈圖片。

生：LED燈是一個(gè)可以發(fā)光的電子元件，它有兩個(gè)電極，一個(gè)正極、一個(gè)負(fù)極。它有一個(gè)重要的特性，只能單向?qū)?，就是它的正極必須與電源的正極相連，負(fù)極必須與電源的負(fù)極相連，才能點(diǎn)亮。

（通過回憶LED燈的特點(diǎn)，進(jìn)一步加深學(xué)生對(duì)LED燈特性的理解，為下一步制作多個(gè)LED燈的紙電路作品做好鋪墊。）

三、小試牛刀（理解串、并聯(lián)電路）

教師用課件展示上節(jié)課制作的簡(jiǎn)單紙電路作品和電路圖。

師：這是我們上節(jié)課完成的簡(jiǎn)單紙電路的電路圖，我們只點(diǎn)亮了一個(gè)LED燈。

教師在NB物理虛擬實(shí)驗(yàn)室中展示電路。

師：如果要點(diǎn)亮多個(gè)LED燈，應(yīng)該怎么連接電路呢？

學(xué)生分組討論，并在平板上的NB物理虛擬實(shí)驗(yàn)室中模擬設(shè)計(jì)電路圖。

教師巡視指導(dǎo)，發(fā)現(xiàn)不同的連接方法，并有針對(duì)性地選擇匯報(bào)。

師：哪個(gè)小組匯報(bào)下你們的連接方法？

小組選出代表匯報(bào)，兩人結(jié)對(duì)上臺(tái)演示，一人講解，一人在白板上演示電路連接方法。

生：我們小組把燈泡和電源首尾相連，串了起來，成功點(diǎn)亮多個(gè)燈泡。

教師總結(jié)：這種把電源和燈首尾相連的方式，我們稱為串聯(lián)電路（板書）。觀察一下小燈的亮度和原來相比，有什么變化？

生：比原來暗了。

教師演示用電壓表分別測(cè)量?jī)蓚€(gè)燈泡電壓。

師：通過測(cè)量你有什么發(fā)現(xiàn)？

生：串聯(lián)電路兩個(gè)燈泡的電壓之和等于電源的電壓。

教師總結(jié)：因?yàn)榇?lián)電路中電池的電壓分配給了多個(gè)用電器，燈泡越多，單個(gè)燈泡的電壓就越小，所以變暗了。

師：如何讓它們的亮度不變呢？

學(xué)生思考后回答：增加電源，加大用電器的電壓。

師：這是一種方法，不過隨著用電器的增加，電源的增加數(shù)量也越來越多，不便于實(shí)際操作。假設(shè)只有一個(gè)電源，你們有沒有辦法讓燈泡的亮度不變暗呢？

另一組代表上臺(tái)在白板上演示并聯(lián)電路。

生：我們小組是把電源和燈泡的正極與正極相連，負(fù)極與負(fù)極相連，燈泡的亮度沒有發(fā)生改變。

師：思考一下為什么沒有變暗呢？

教師演示用電壓表分別測(cè)量?jī)蓚€(gè)燈泡電壓和電源的電壓：通過測(cè)量你有什么發(fā)現(xiàn)？

生：兩個(gè)燈泡電壓與電源的電壓是相同的，電壓沒有降低，所以燈泡亮度也沒有變暗。

師：這種用電器正極與正極相連，負(fù)極與負(fù)極相連，并行連接的方式，我們稱為并聯(lián)電路（板書）。并聯(lián)電路中，每個(gè)燈泡可以各自獨(dú)立工作，互不影響，所以家庭電路中各用電器的連接方式一般是并聯(lián)。今天我們就用并聯(lián)電路的連接方式，來點(diǎn)亮多個(gè)LED燈。

四、大展身手（設(shè)計(jì)制作紙電路）

1.學(xué)習(xí)微課（3分鐘）

師：如何使用并聯(lián)的方式點(diǎn)亮多個(gè)LED燈呢？

教師播放微課，學(xué)生觀看。

（課堂上用微課展示制作過程，更加高效、直觀地展示操作重點(diǎn)和難點(diǎn)，微視頻可以更好地展現(xiàn)操作細(xì)節(jié)，利于學(xué)生快速掌握制作方法，提高課堂學(xué)習(xí)效率。）

2.布置任務(wù)（1分鐘）

教師布置小組任務(wù)，以小組為單位，討論確定設(shè)計(jì)主題，分工協(xié)作，發(fā)揮各自特長(zhǎng)，制作出有創(chuàng)意的多光源紙電路作品。

具體要求：

層次一：制作有多個(gè)LED燈的紙電路。

層次二：有創(chuàng)意，結(jié)合繪畫、手工讓作品充滿藝術(shù)感。

層次三：有情節(jié)，讓紙電路作品富有故事性。

教師展示部分成功案例，供學(xué)生參考。

（學(xué)生明確任務(wù)，確定分工，協(xié)商確定主題，為完成作品打下基礎(chǔ)。）

3.分組制作（15分鐘）

學(xué)生分組設(shè)計(jì)、制作多LED燈的紙電路作品，教師巡視指導(dǎo)。

（以小組為單位合作完成制作紙電路作品，不僅可以提高制作效率，提升作品的完成度，還能培養(yǎng)學(xué)生分工協(xié)作的能力，發(fā)揮學(xué)生特長(zhǎng)，提升學(xué)生自信心。）

五、分享評(píng)價(jià)

學(xué)生分組匯報(bào)紙電路作品，分享作品設(shè)計(jì)思路、表達(dá)的主題思想、制作過程中遇到的問題和解決方法。小組相互點(diǎn)評(píng)作品，分析有哪些優(yōu)點(diǎn)和改進(jìn)點(diǎn)。

六、總結(jié)提升

師生共同總結(jié)本節(jié)課的收獲。

教學(xué)點(diǎn)評(píng)

電燈是生活中能普遍見到的，能在紙上點(diǎn)亮一盞燈，特別是自己動(dòng)手設(shè)計(jì)、制作可點(diǎn)亮多盞燈的紙電路作品，讓學(xué)生充滿了濃厚的興趣。本課中，學(xué)生通過NB物理虛擬實(shí)驗(yàn)室探究，直觀地理解串聯(lián)、并聯(lián)電路的不同，輕松突破本課難點(diǎn)，體現(xiàn)了STEAM多學(xué)科融合的特點(diǎn)。本課通過小組成員密切配合，發(fā)揮各自特長(zhǎng)，采用“理解原理—確定主題—規(guī)劃作品—設(shè)計(jì)制作—展示評(píng)價(jià)”的流程，貼近生活實(shí)際，將藝術(shù)、手工、技術(shù)和工程等學(xué)科有機(jī)地交叉融合，滲透工程設(shè)計(jì)的思想，有助于學(xué)生學(xué)會(huì)設(shè)計(jì)、學(xué)會(huì)思考，形成良好的思維習(xí)慣和行為習(xí)慣。

（點(diǎn)評(píng)人：田鈺，安徽省合肥市教科院教育信息化應(yīng)用研究中心主任、合肥市教科院信息技術(shù)教研員）