2.4《电路出故障了》（教学设计）-2025-2026学年科学四年级下册教科版

四年级下册科学第二单元《电路》 第4课《电路出故障了》教学设计 一、设计依据 本教学设计严格遵循《义务教育科学课程标准（2022年版）》要求，聚焦“物质的运动与相互作用”核心概念，落实科学观念、科学思维、探究实践、态度责任四维素养目标。教学以“电路故障排查”为核心探究任务，通过分析故障原因、制作电路检测器、检测并排除故障等活动，引导学生建立电路故障的分析思路，掌握故障检测的基本方法，同时渗透严谨求实、问题解决的科学态度，培养学生的工程思维与实践能力。 二、教材分析 本课是教科版四年级下册《电路》单元的第4课，承接前一课《简易电路》的组装基础，是学生电路探究从“成功组装”到“故障排查”的进阶课。教材以“小灯泡不亮就是电路出故障了”为驱动问题，设计了三大核心活动：分析电路故障的可能原因、制作电路检测器、检测并排除有故障的电路。同时配套“研讨”环节，引导学生交流故障检测与排除的方法，为后续学习导体与绝缘体、电路连接方式等内容奠定问题解决能力基础。 本课是学生电路探究能力的重要提升点，既是对前几课电路知识的综合应用，也是培养学生问题解决能力和科学探究思维的关键课。 三、学情分析 四年级学生已具备组装简易电路的能力，知道电路由电源、用电器、导线、开关组成，对闭合回路的概念有了直观认识，也经历过小灯泡不亮的情况，对“电路出故障了”有生活体验。但学生对电路故障的原因缺乏系统分析，没有掌握科学的故障检测方法，面对小灯泡不亮的情况，往往只能盲目尝试，无法有序排查。同时，学生乐于动手解决问题，对故障排查充满好奇，教学中可充分利用这一特点，通过引导分析、制作工具、实践排查，帮助学生建立有序的故障分析思路，落实核心素养培养。 四、教学目标 （一）科学观念目标 1. 知道电路故障的常见原因，包括小灯泡坏了、接触不良、电池没电了、导线断了、开关坏了等。 2. 了解电路检测器的结构和工作原理，知道电路检测器可以用来检测电路元件是否正常。 3. 知道电路检测器检测前要先自检，确认检测器能正常工作，了解不能用电路检测器检测家用电路。 （二）科学思维目标 1. 能基于简易电路的组成，分析小灯泡不亮的可能原因，发展归纳分析与逻辑推理能力。 2. 能通过电路检测器的检测现象，判断电路元件是否正常，发展基于证据的推理能力。 3. 能建立有序的故障排查思路，形成“先自检、再分段检测、逐一排除”的故障分析逻辑。 （三）探究实践目标 1. 能结合简易电路的组成，梳理电路故障的可能原因，完成电路故障检测记录表。 2. 能根据简易电路，制作电路检测器，并进行自检，确认检测器能正常工作。 3. 能用电路检测器检测有故障的电路，找出故障原因并排除，完成故障检测记录表。 4. 能交流故障检测与排除的方法，分享自己的排查思路和发现。 （四）态度责任目标 1. 养成有序分析、规范检测、如实记录的科学探究习惯，培养严谨求实的科学态度。 2. 感受故障排查的乐趣，激发对电学问题的探究兴趣，体会科学探究中证据的重要性。 3. 树立安全用电意识，知道不能用电路检测器检测家用电路，养成安全实验的习惯。 五、教学重难点 教学重点：分析电路故障的常见原因，制作并使用电路检测器检测电路故障。 教学难点：建立有序的故障排查思路，用电路检测器准确判断故障原因并排除故障。 六、教学准备 （一）教师准备 1. 教学课件（包含电路故障的常见原因动画、电路检测器制作步骤、故障排查演示视频、安全用电提示）； 2. 演示用简易电路（故意设置故障：如灯泡坏了、导线接触不良、电池没电）、电路检测器制作材料； 3. 电路故障检测记录表、小组评价表； 4. 故障电路套件（每组1套，设置1-2个故障）。 （二）学生准备 1. 每组准备：简易电路1套（电池盒、灯座、小灯泡、开关、导线）、备用电路元件（小灯泡、导线、电池）； 2. 铅笔、橡皮、直尺、实验记录单。 七、教学过程 （一）情境导入，聚焦问题（5分钟） 师：同学们，上节课我们都成功组装了简易电路，小灯泡能稳定发光。今天老师带来了一个简易电路，大家看，老师按下开关，小灯泡亮了吗？（教师按下开关，小灯泡不亮） 生：没亮！ 师：小灯泡为什么不亮了？大家想一想，小灯泡不亮，说明电路出什么问题了？ 生1：电路断了！ 生2：小灯泡坏了！ 生3：电池没电了！ 师：大家说得都有可能！小灯泡不亮，一定是电路出故障了。那我们怎么才能找到故障出在哪里，又怎么排除故障呢？今天这节课，我们就一起来探究《电路出故障了》，学习电路故障的排查方法。（板书课题：电路出故障了） （二）探究活动一：分析电路故障的可能原因（8分钟） 师：想要排查故障，我们首先要想一想，简易电路由哪几部分组成？ 生：电源（电池）、用电器（小灯泡）、导线、开关！ 师：没错！电路的每个部分都可能出问题，导致小灯泡不亮。现在请大家以小组为单位，讨论一下，电路中哪些地方可能出故障？会是什么原因？把你们的想法记录在电路故障检测记录表上。 （学生小组讨论，梳理故障原因，教师巡视引导） 师：时间到！哪个小组愿意分享你们梳理的故障原因？ 生1：小灯泡坏了，比如灯丝断了；小灯泡和灯座接触不良；电池没电了；电池装反了！ 生2：导线断了；导线的接线柱没有拧紧，接触不良；开关坏了，接触不良！ 师：大家梳理得非常全面！我们一起来整理一下电路故障的常见原因：（板书） 1.用电器部分：小灯泡灯丝断了；小灯泡与灯座接触不良 2. 电源部分：电池没电了；电池装反了 3. 导线部分：导线断了；导线接线柱接触不良 4. 开关部分：开关接触不良；开关坏了 师：这些故障，都会导致电路无法形成闭合回路，电流无法流过小灯泡，所以小灯泡不亮。那我们怎么才能知道，到底是哪个部分出了故障呢？ 生：可以用替换的方法，换一个新的小灯泡试试！ 师：替换法是一个好方法，但如果故障在导线上，替换起来就比较麻烦了。有没有一种工具，可以直接检测电路元件是不是正常呢？接下来我们就来制作一个电路检测器，用它来检测电路故障。 （三）探究活动二：制作电路检测器并自检（10分钟） 师：制作电路检测器，我们需要用到简易电路的材料。大家看老师的演示：把简易电路中的开关拆除，原来接开关的两个接线柱，就变成了电路检测器的两个检测头，这样就做成了一个电路检测器。（演示制作过程：拆除开关，把原来接开关的两根导线作为检测头） 师：大家看，这个电路检测器由电池盒、电池、灯座、小灯泡、导线组成，两个检测头就是原来接开关的位置。在使用电路检测器之前，我们必须先自检，怎么自检呢？ 生：把两个检测头互相接触一下，看看小灯泡亮不亮！ 师：说得非常对！每次检测前，都要把两个检测头互相接触，看看小灯泡能不能亮起来。如果小灯泡亮了，说明电路检测器是正常的，可以用来检测；如果小灯泡不亮，说明电路检测器本身有故障，需要先修好检测器，再进行检测。 师：大家现在开始制作电路检测器，制作好之后，先进行自检，确认检测器能正常工作。 （学生分组制作电路检测器，完成自检，教师巡视指导，纠正制作错误和自检不规范的问题） 师：时间到！哪个小组的电路检测器自检成功了？请上台给大家演示一下。 （邀请一个小组上台演示自检过程：两个检测头接触，小灯泡亮起） 师：大家看，他们的检测器自检成功了，说明检测器可以正常使用。大家一定要记住，每次检测前都要自检，而且绝对不能用电路检测器检测家用电路，因为家用电路的电压很高，会有触电危险，只能用我们的1.5V干电池电路检测器来检测实验用的电路元件。 （四）探究活动三：用电路检测器检测并排除故障电路（15分钟） 师：现在我们都有了能正常工作的电路检测器，接下来我们就用它来检测有故障的电路，找出故障原因并排除故障。老师给每个小组都准备了一个有故障的简易电路，大家按照以下步骤进行检测： 第一步：先把故障电路的开关断开，让电路处于断开状态； 第二步：用电路检测器的两个检测头，分别检测电路的各个部分：先检测电池，把检测器的两个检测头接在电池盒的两端，看看小灯泡亮不亮；再检测小灯泡，把检测器的两个检测头接在小灯泡的两个连接点上；再检测导线，把检测器的两个检测头接在导线的两端；再检测开关，把检测器的两个检测头接在开关的两个接线柱上； 第三步：根据检测器的检测现象，判断哪个部分出了故障； 第四步：排除故障，比如小灯泡坏了就换一个新的，接触不良就拧紧接线柱，电池没电了就换一节新电池； 第五步：故障排除后，闭合开关，看看小灯泡能不能亮起来，把检测和排除的过程记录在记录表上。 （学生分组检测故障电路，教师巡视指导，引导学生有序检测，逐一排除故障） 师：哪个小组的故障排除成功了？请上台分享你们的检测过程和结果。 （邀请一个小组上台分享） 生：我们的电路小灯泡不亮，首先用检测器自检，检测器是好的。然后我们先检测电池，把检测器接在电池盒两端，小灯泡亮了，说明电池是好的；再检测小灯泡，把检测器接在小灯泡的两个连接点上，小灯泡不亮，说明小灯泡坏了。我们换了一个新的小灯泡，按下开关，小灯泡就亮了！ 师：他们的排查过程非常有序，先自检，再分段检测，逐一排除，最后找到了故障原因并成功排除，非常棒！还有哪个小组的故障不一样？ 生：我们的电路是导线接触不良，用检测器检测导线的时候，小灯泡时亮时不亮，我们把导线的接线柱拧紧之后，电路就正常了！ 师：大家都做得非常好！通过电路检测器的检测，我们能快速找到故障的位置，然后针对性地排除故障。大家可以把自己的检测过程和故障原因补充到记录表上。 （五）研讨交流，总结故障排查方法（5分钟） 师：现在我们来解决课本上的研讨问题：交流检测情况。电路中的哪一部分出了故障，你是怎么知道的？又是怎么排除的？ （学生小组讨论，教师巡视引导） 师：谁来说说，你是怎么知道电路哪部分出故障的？ 生：用电路检测器检测哪个部分的时候，检测器的小灯泡不亮，就说明这个部分出故障了！ 师：那你又是怎么排除故障的？ 生：小灯泡坏了就换一个新的，接触不良就拧紧接线柱，电池没电了就换一节新的，导线断了就换一根新的！ 师：说得非常对！我们总结一下故障排查的方法： 1. 先自检：确认电路检测器能正常工作； 2. 分段检测：从电源、用电器、导线、开关，逐一用检测器检测； 3. 逐一排除：根据检测现象，判断故障位置，针对性排除； 4. 测试验证：排除故障后，闭合开关，测试小灯泡是否能正常发光。 （六）全课小结（2分钟） 师：今天这节课，我们一起分析了电路故障的常见原因，制作了电路检测器，学会了用电路检测器检测并排除电路故障。谁来说说，你今天最大的收获是什么？ 生1：我知道了电路出故障的常见原因，还学会了制作电路检测器！ 生2：我学会了用电路检测器检测电路故障，找到了故障并排除了！ 生3：我知道了每次检测前都要自检电路检测器，不能用它检测家用电路！ 师：大家的收获都特别多！电路故障排查，就像给电路“看病”，需要我们有序分析、规范检测、基于证据判断。希望大家以后遇到电路故障，都能冷静分析，用今天学到的方法排查故障，做一个会思考、会解决问题的小科学家。 八、板书设计 电路出故障了 电路故障的常见原因 1.用电器：小灯泡坏了、接触不良 2. 电源：电池没电、装反了 3. 导线：导线断了、接线柱接触不良 4. 开关：开关接触不良、坏了 电路检测器 制作：简易电路拆除开关，两个接线柱作为检测头 使用：先自检（检测头接触，小灯泡亮则正常），再分段检测 禁止：不能检测家用电路 故障排查步骤 自检 → 分段检测（电源→用电器→导线→开关） → 排除故障 → 测试验证 九、教学反思 （一）亮点与成效 1. 以学生为主体，突出探究实践：本课以故障排查为核心任务，让学生在分析故障原因、制作检测器、检测排除故障的过程中，建构电路故障的排查思路，充分体现了“做中学”的理念，学生的动手操作能力和问题解决能力得到了有效锻炼。 2. 教学环节层层递进，符合学生认知规律：从分析故障原因，到制作电路检测器，再到检测排除故障，环节设计由易到难，层层递进，帮助学生建立了有序的故障排查逻辑，突破了教学难点。 3. 注重思维进阶，落实科学观念培养：通过引导学生基于电路组成分析故障原因，再基于检测器的检测现象推理故障位置，发展了学生的归纳分析与基于证据的推理能力，落实了科学思维目标。 4. 强化安全意识，落实态度责任目标：通过强调电路检测器的自检和禁止检测家用电路的安全提示，让学生树立了安全用电、规范实验的意识，落实了态度责任目标。 （二）不足与改进 1. 部分学生制作的电路检测器存在接触不良的问题，影响了检测结果的准确性。后续教学中，可增加电路检测器制作的细节指导，教给学生拧紧接线柱、确保接触良好的技巧，同时准备备用检测器，方便学生更换。 2. 部分学生的故障排查思路不够清晰，检测顺序混乱，效率较低。后续教学中，可提供故障排查流程图，引导学生按照“自检→电源→用电器→导线→开关”的顺序检测，帮助学生建立有序的排查思路。 3. 对“接触不良”这类隐性故障的检测指导不够充分，部分学生无法通过检测器判断接触不良的问题。后续可增加接触不良故障的演示环节，让学生观察检测器小灯泡时亮时不亮的现象，学会判断接触不良的故障。 （三）后续思考 本课学生掌握了基本的电路故障排查方法，后续可增加“复杂电路故障排查”的拓展活动，如两个小灯泡的串联电路故障排查，让学生在更复杂的情境中深化故障排查的思路，培养学生的系统思维和问题解决能力。同时，可引导学生设计更高效的故障检测方法，为后续学习电路连接方式奠定基础。 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $