课    题

《电路暗箱》

年    级

四年级

学   科

科学

课  时

第  1  教时

一、教材分析

本课属于课程标准中物质科学领域，能量部分的内容。本课是第四单元《简单电路》的第三课，是对前两课的巩固和延续。本课紧紧围绕检测暗箱里的电路这一个活动展开，让学生体验动手操作的过程、设计的过程、记录的过程、解释的过程、反思的过程。本课包括三个活动：活动一，创设问题情境，通过判断握在手心里的导线是连的还是断的，知道什么是解暗箱，知道可以在不打开暗箱的前提下解暗箱。同时，这一活动能够让学生回忆前两课的学习过程，联想到用简单电路来检测导线是否完好。活动二，让学生在连接简单电路的基础上，增加一节电池或一个小灯泡，比较两种连接方式的不同实验现象，为接下来的解电路暗箱做铺垫。活动三，让学生设计一个有4个触点的电路暗箱并由其他同学来检测，以此培养学生的逻辑思维能力和合作探究能力。在这个过程中让学生学会解暗箱的思想与方法，当下次遇到类似的暗箱时，可以借助一些外显的现象推测暗箱内部情况，并作出合理的解释。

二、学生分析

(一)已有认知情况分析：

就知识维度而言，学生已经通过前两课的学习知道了构成电路的必要元件，了解了电路形成的条件及控制电路的方法，能够利用简易的检测装置识别导体与绝缘体。在此基础之上，让学生继续用“简易的检测装置”判断暗箱中的电路连接情况，这是一个知识运用的过程。

就探究技能而言，四年级学生已具有一定的观察和实验能力，但还处于引导性探究学习阶段。因此，对怎样设计制作暗箱，如何有序地“解暗箱”，实验中如何分工和记录等还需要教师的指导。四年级学生对于电子产品的使用并不陌生。即使是新的东西，学习能力强，上手速度很快，虚拟软件的使用也较简单，只需拖拉连接即可实现，因此学生使用起来较为方便。

就情感态度与价值观而言，四年级的学生对周围世界有强烈的好奇心和探究欲望，乐于动手，善于操作，乐于合作交流，善于把知识与生活实践相结合。

(二)可能出现的问题及对策：

1.认知障碍：本节课不仅要教给学生“解暗箱”的方法，还要继续向学生渗透 “解暗箱”的科学思维。所谓解暗箱就是探究一个无法“打开”来看看的事物或过程，要知道它里面是什么，是如何运作的，只能通过研究它的输入信息和输出信息来进行。检测4个触点的暗箱时对于需要检测哪些点，如何保证每个点都检测出来，学生的条理性有些欠缺，需要教师的引导、小组的讨论交流，确定检测的顺序。另外，运用平板进行实验记录单的填写和绘制暗箱里的电路图，教师也应做细致的指导。

2.操作障碍：让学生设计并解电路暗箱的活动，教师采用书本建议按由易到难的顺序开展，即逐渐增加连接进暗箱里的电路元件。但如果实施过程设计不当难免会延长活动的时间，甚至造成很多无效的检测过程，于是学生在设计暗箱时，可以借助“NB物理实验室学生端”进行检验，同时教师的巡视检查也能起到一定的作用。同时为了避免4个触点之间串联和并联的情况变得过于复杂，在有限的课堂活动时间里给学生的检测和解释带来困难，甚至挫败感，教师通过限制接入元件的数量来控制暗箱设计的难易程度，即每两个触点之间只可以连接一条导线。其他复杂的连接方式可让学生在课后继续研究。

三 、教学目标

1. 科学知识：知道什么是解暗箱。

             知道不同元件接入简单电路，小灯泡会出现不同的现象。

2. 科学探究：学会利用检测工具对暗箱进行有序检测并用表格、符号等进行记录。

             能根据电路中灯泡的亮灭、明暗等情况，对暗箱里的电路连接情况进行合理的推断。

3. 科学态度：引导学生尊重证据，实事求是，养成周密思考的习惯。

4. 科学、技术、社会与环境：知道“解暗箱的方法”是现代科学探究的一个很重要的科学方法。

四 、教学环境(多选)

☑交互式多媒体    ☑无线网络    ☑移动学习    □ 一对一    □其他

五 、信息技术应用特色（应用技术、教学策略、预期效果等）（200字以内）

1、全景平台的使用

本课运用了全景平台，教师以人物驱动的方式设计本课，将本课的资源以资源包的形式呈现给学生，即使学生在课上没能学明白、没能探究完，课后打开平台能够继续学、继续探究。同时借助全景平台，学生的研究成果不再需要经过教师收集呈现，学生之间可以直接共享学习成果，并且实现相互交流、点评。

2、虚拟软件的使用

“NB物理实验室学生端”虚拟软件的使用可以避免学生在进行电路组装与连接时，出现接触不良等现象造成实验结果出不来的现象，同时也能尽可能的避免实物操作过程中电路故障造成人员伤害与材料损耗。

3、微视频的使用

微视频能够清晰明了的在有限时间内讲解相关知识，而且能够避免现场连接演示出现的其他不可控因素，保证了演示实验的成功率。同时以微视频的形式保存在全景平台上，学生还能在遗忘时回过头再去看。

六、教学设计

教学过程

教师活动

学生活动

信息技术支持

（资源、技术、意图）

一、设疑导入，学解暗箱

1、谈话：通过前几节课的学习，同学们已经掌握了一些电学知识，可以称得上是一名“小小电工”了，今天殷老师就来考验一下大家，看看你们是不是一名优秀的“小小电工”。完成今天所有挑战的同学可以获得“优秀小电工”的称号。大家准备好迎接挑战了吗？

2、挑战一：分辨电路通断

（1）、出示两个相同的纸筒，纸筒两侧各露出两个导线头，在不打开纸筒的前提下，判断两个纸筒内部的导线是连着的还是断开的。

（2）、教师相机出示检测器图片与两种连接情况。

（3）、请学生上台检测演示。（提示：检测器检测之前需自检。）

3、总结：看来各位小电工们有点真本事呢，刚刚大家利用你们设计的“神器”解开了一个简单的电路暗箱。（揭示课题，解释暗箱）

认真听要求。

学生根据挑战要求寻找辨别方法。

学生运用平板中的“NB物理实验学生端”软件，设计检测器，并将装置图分享至分享圈中。（根据前一课的学习，想到可以用电池与小灯泡组成的检测器进行检测。）

将检测器的两端分别与露出的两个导线头相连，检测器中的小灯泡发光，说明纸筒中的导线是连着的；如果检测器中的小灯泡不发光，说明纸筒中的导线是断开的。

学生上台示范检测，验证检测结果。

通过设置小挑战的方式激发学生的学习兴趣。

此处运用“NB物理实验学生端”软件进行模拟组装，可以较大程度上节省课堂组装或绘制的时间。

用简单电路作为检测器检测，导线的通断，既让学生认识了暗箱，又为后续的解暗箱做下了铺垫。

二、虚实结合，寻找暗箱“密钥”

1、谈话：刚刚的挑战只能算是一个热身活动，接下来殷老师要提高挑战难度，你们愿意接招吗？（出示提前做好的较复杂的暗箱）这个暗箱里有导线、电池和小灯泡，用你手中的“神器”又该怎么检测？

2、提问：看来我们还缺了点破解暗箱的秘诀，你有什么办法可以找到这些秘诀呢?

3、谈话：原来我们可以分别将这些元件接入检测器中，记录下检测器的变化，这些变化就是我们破解暗箱的秘诀。

4、挑战二：探寻暗箱秘诀

（1）、预测分别将不同的元件接入简单电路，可能会出现什么现象。

（2）、利用“NB物理实验学生端”软件模拟在简单电路中增加一节或一个小灯泡可能出现的现象。完成全景平台中记录表的填写。

（3）、提供实验材料，用真实材料再次验证。

5、归纳发现：

接入小灯泡时，检测器中的灯泡变暗；

接入电池时，检测器中的灯泡变亮。（强调正负极接反）

6、（出示大家上传的连接方法图）追问：还有其他的连接方式吗？（教师播放并联电路微视频。）

7、总结、归纳破解暗箱的秘诀。

学生根据教师出示的暗箱进行思考。（可能会提到根据检测器中小灯泡的变化来进行判断，但说不清对应现象引起的原因。）

思考并交流如何寻找破解暗箱的秘诀。

学生根据已有知识和生活经验进行预测。

利用虚拟软件验证猜想。（学生将自己模拟连接的电路截图分享至全景平台的分享圈中。）

有序验证，归纳秘诀。

学生分享他们的实验发现。

（可能会出现接入电源，小灯泡不亮的现象。教师需单独讲解，指出检测时检测器需要交叉检测。）

学生思考。

学生观看视频，了解并联后的现象。自己尝试连一连。

设疑激发学生的探究欲望，由此引出后续在简单电路中加入一些元件会有什么变化的研究。

根据导入部分活动的提示，学生更容易想到，只要事先将这些元件接进简单电路，我们把所有可能的情况都记录下来，然后再根据这些现象来解暗箱。

先预测，了解学生的前概念。

先运用虚拟软件进行连接，即使在连接过程中出现故障，也不会对师生造成伤害。可以避免学生实际操作时再次出现的故障。

通过实物连接会发现模拟是没遇到的问题，顺势解决，为后面解暗箱降低难度。

学生的前概念中很少会想到电路的并联，虽然在后续解暗箱中碰到的可能性较少，但也有了解的必要，通过微视频再结合自己连一连的方式简单了解，为后续解暗箱降低难度。

三、巧用传感器，明辨灯泡亮暗

1、谈话：为了让大家能够更加顺利地完成挑战，殷老师给大家准备了一个小工具——光线传感器。（播放光线传感器介绍及使用的微视频）

2、教师讲解传感器使用的注意事项。

3、动手测一测检测器接入电源或小灯泡前后，检测器中小灯泡发出的光线强度

借助微视频认识光线传感器的作用与使用方法。

仔细聆听。

分组检测。

加入光线传感器，主要是考虑到学生在后续解暗箱的过程中，亮度的对比是一瞬间的，虽然现象较为明显，但是学生可能对于光线的敏感度不高，无法根据前后短暂记忆比较出光线的变化。光线传感器则是将光线的强度变化用具体的数字表示，根据数字比较更加科学严谨有说服力。

四、设计暗箱，组间切磋

1、谈话：现在每个小电工都已经掌握了破解暗箱的秘诀，再加上老师给同学们提供的小工具，你们想相互切磋一下吗?接下来我们以小组为单位分别设计一个暗箱，单双数组互相交换比拼，比一比哪组的本领更扎实。

2、讲解暗箱设计要求。

出示教师事先准备的暗箱（强调每两个触点之间只可以连接一个元件），有4个触点，触点之间的连接情况出示电路图（同时打开暗箱比对），暗箱上的四个触点是谜面，我们事先设计好的电路图是谜底。（此处按照由易到难的顺序展开，第一次只能选择将一个元件接入暗箱；第二次可以选择一个元件和一根导线......难度依次递增）

3、动手解暗箱之前我们还需要明确以下几个问题，才能保证我们又快又不容易出错。

（1）检测哪些点？（交叉检测）

（2）如何保证每个点都被检测到？（有序检测，在动手之前将所有的接点情况罗列出来）

（3）还有哪些需要注意的地方？（每次检测前，检测器都需自检，不准打开暗箱，不准摇晃暗箱，以免内部电路接触不良，导致误测。）

4、组织单数组的同学与双数组的同学互相交换暗箱形成配对组，有序开始实验。

5、总结归纳快速准确地解开电路暗箱的方法。

仔细聆听。

学生组内设计暗箱，先在全景平台的任务中设计本组的电路暗箱图（设计好后用虚拟软件进行检验设计图的可行性），再根据设计图完成暗箱的连接，（连接完后举手示意，教师检查无误）并用胶带进行密封。

学生思考问题，明确实验过程中的注意事项。

学生有序检测并及时记录检测现象。根据现象在全景平台上画出暗箱内部的电路图，并将其分享至分享圈，配对组之间互相点评。

学生根据自身的实际操作，反思、总结方法。

通过互相设计互相切磋更具有趣味性，学生也更有继续探究的欲望。

教师通过示范暗箱的模式，明示电路图的画法，给学生理清了思路。利用全景平台类似拼图的方式设计暗箱电路图，能有效的节省课堂时间，提高课堂效率。教师可根据实际情况，通过学生选择材料数量的限制，强调两个触点之间只可接入一个元件来限定暗箱的难易程度，遵循由易到难、循序渐进的过程。

对有序检测的方法和实验记录表的填写等进行了细致指导以保证实验的效率。

关注学生分析解释的过程，让学生建立起现象与本质的联系。

五、终极挑战，强化思维

1、谈话：各位小电工学习了设计和解暗箱的方法，你能将我们前面遗留的那个复杂暗箱挑战成功呢？课后试一试，小组之间再比一比。最终破解这个终极暗箱的同学将得到“优秀小电工”的勋章。

2、总结：生活中有太多像暗箱一样的物体，我们无法直接探究它们，就需要像今天一样用科学的方法根据现象去认识事物的本质，从中发现事实，揭示规律。希望同学们能学会利用这种“解暗箱思维”，解决生活中更多的问题，得到更多的科学知识！

每组分发一个前面出示的复杂暗箱，学生利用课后时间尝试破解。

重回本课第二部分留下的复杂暗箱，使得本课前后关联，同时终极挑战在学生经过由易到难的暗箱挑战之后也变得没那么复杂了，只需按照前面的步骤有序检测，结合现象仔细分析即可。在课堂学习成功经验的基础上鼓励学生课后继续探究更复杂的电路暗箱，将探究活动引申到课外，拓展到学生的生活中去，强化学生的“解暗箱思维”。