2.7《电路中的开关》（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7课《电路中的开关》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“认识开关、制作简易开关”为核心探究任务，通过观察开关、连接开关、制作回形针开关、拓展应用红绿灯等活动，引导学生理解开关控制电流通断的原理，同时渗透工程设计思维，培养学生动手实践与创新设计的能力。 二、教材分析 本课是教科版四年级下册《电路》单元的第7课，承接前几课的电路、导体与绝缘体知识，是学生从“认识电路”走向“控制电路”的关键应用课。教材以“开关控制电流的通断”为驱动问题，设计了三大核心活动：观察小开关的材料与作用、连接电路中的开关、制作回形针简易开关，同时配套“研讨”与“拓展”环节，引导学生理解开关的工作原理，并尝试用自制开关控制红绿灯，为后续更复杂的电路设计奠定基础。 本课既是对导体与绝缘体知识的综合应用，也是工程思维培养的重要载体，让学生在“认识—制作—应用”的完整过程中，深化对电路控制的理解。 三、学情分析 四年级学生已具备组装简易电路、区分导体与绝缘体的基础，知道开关可以控制小灯泡的亮灭，但对开关的工作原理、材料选择的依据缺乏深入理解。学生对动手制作开关充满兴趣，但在设计与制作过程中，对“如何实现电路的通断控制”缺乏工程设计思路，也容易出现开关接触不良、无法稳定控制的问题。同时，学生乐于动手创新，对红绿灯这类拓展应用充满好奇，教学中可充分利用这一特点，通过分步指导、实践验证、拓展创新，突破认知难点，落实核心素养培养。 四、教学目标 （一）科学观念目标 1. 知道开关由导体和绝缘体材料制成，理解导体部分用于接通、断开电流，绝缘体部分用于操作和安全防护。 2. 理解开关控制电流通断的原理：闭合时电路接通，电流流过用电器；断开时电路切断，电流无法通过。 3. 了解生活中常见的开关类型，知道不同开关的控制方式，但核心原理都是控制电路的通断。 （二）科学思维目标 1. 能通过观察开关结构，推理其工作原理，发展基于结构分析功能的逻辑思维。 2. 能设计并制作简易开关，发展工程设计与问题解决的思维能力。 3. 能基于开关原理，拓展应用到红绿灯控制，发展迁移与创新思维。 （三）探究实践目标 1. 能观察小开关的材料与结构，说出各部分的作用。 2. 能将开关正确连接到电路中，验证开关对电路的控制作用。 3. 能利用回形针、图钉、木板等材料，制作简易开关，并成功控制小灯泡的亮灭。 4. 能尝试用自制开关控制红绿灯，探索更复杂的电路控制方式。 （四）态度责任目标 1. 养成规范操作、耐心调试、不断改进的科学探究习惯，培养严谨求实的科学态度。 2. 感受工程设计的乐趣，激发对电路创新应用的探究兴趣。 3. 了解开关在生活中的应用，体会科学技术为生活带来的便利，树立科技服务生活的意识。 五、教学重难点 教学重点：理解开关控制电流通断的原理，制作并测试简易开关。 教学难点：设计并制作能稳定控制电路通断的简易开关，理解开关材料选择与工作原理的联系。 六、教学准备 （一）教师准备 1. 教学课件（包含开关工作原理动画、生活中不同类型开关的视频、简易开关制作步骤演示、红绿灯拓展电路示例）； 2. 演示用电路元件：简易电路、小开关； 3. 回形针开关制作材料：木板、回形针、图钉； 4. 红绿灯拓展材料：红、绿玻璃纸、小灯泡、导线、电池盒； 5. 小组评价表、实验记录单。 （二）学生准备 1. 每组准备：简易电路1套（电池盒、灯座、小灯泡、导线）、小开关1个；回形针开关制作材料（木板、回形针、图钉）； 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，我们生活中很多电器都有开关，就像大家看到的门卡开关、电灯开关，按下或打开开关，电器就能工作；关上开关，电器就停止工作。大家想一想，开关是怎么控制电器工作的？电路中的开关是怎样控制电流的通与断的？今天这节课，我们就一起来探究《电路中的开关》，解开开关的秘密。（板书课题：电路中的开关） （二）探究活动一：观察小开关，分析材料与作用（8分钟） 师：我们先从实验室的小开关开始研究。请大家以小组为单位，观察小开关的结构，说一说它是由哪些材料制成的，这些材料分别有什么作用。 （学生分组观察开关，教师巡视引导） 师：时间到！哪个小组愿意分享你们的发现？ 生1：开关有金属的接触片，还有塑料的外壳和手柄！ 生2：金属的部分是导体，塑料的部分是绝缘体！ 师：大家观察得非常仔细！开关的金属接触片是导体，用来接通或断开电路，让电流通过或切断；塑料外壳和手柄是绝缘体，方便我们用手操作，同时防止触电，保证使用安全。 师：那开关是怎么控制电流通断的呢？我们把开关连接到电路里试一试。 （三）探究活动二：连接电路中的开关，验证控制作用（7分钟） 师：请大家把开关连接到简易电路中，连接的时候要注意，开关要串联在电路里，也就是断开一根导线，把开关的两个接线柱分别接在断开的导线两端。连接好之后，按下开关，看看小灯泡亮不亮；抬起开关，小灯泡会不会灭。 （学生分组连接开关，测试控制作用，教师巡视指导） 师：谁来说说，你发现了什么？ 生：按下开关，金属接触片合在一起，电路接通，小灯泡亮了；抬起开关，金属接触片分开，电路断开，小灯泡灭了！ 师：说得非常对！开关闭合时，导体部分接触，电路形成通路，电流可以流过用电器，用电器工作；开关断开时，导体部分分离，电路形成断路，电流无法通过，用电器停止工作。这就是开关控制电流通断的原理。 （四）探究活动三：制作回形针简易开关（15分钟） 师：既然我们知道了开关的工作原理，能不能用身边的材料，自己制作一个简易开关呢？我们可以用回形针、图钉和木板来制作，大家看制作步骤： 1. 把回形针伸开放在木板上，用笔在回形针两端各描一个点； 2. 先把一枚图钉固定在木板的一个描点上，再用图钉把回形针大的一端固定在另一个描点上； 3. 把回形针开关连接到电路中，测试它能不能控制小灯泡的亮与灭。 师：制作的时候要注意，图钉要固定牢固，回形针要能灵活转动，同时回形针的两端要能分别接触到两个图钉，这样才能接通电路。大家现在开始制作，制作好之后，测试一下开关的控制效果。 （学生分组制作回形针开关，教师巡视指导，帮助学生调整回形针位置，解决接触不良的问题） 师：时间到！哪个小组的回形针开关制作成功了？请上台给大家演示一下。 （邀请一个小组上台演示：回形针接触图钉，小灯泡亮起；回形针离开图钉，小灯泡熄灭） 师：大家看，他们的回形针开关成功控制了小灯泡的亮灭！回形针开关中，回形针和图钉是导体，用来接通电路；木板是绝缘体，用来固定导体部分，方便我们操作。当回形针接触两个图钉时，电路接通，小灯泡亮；当回形针离开其中一个图钉时，电路断开，小灯泡灭。这和实验室的开关原理是一样的！ （五）探究活动四：拓展应用，制作红绿灯控制电路（8分钟） 师：我们的回形针开关可以控制一个小灯泡，如果想控制红绿灯，也就是红灯亮时绿灯灭，绿灯亮时红灯灭，应该怎么做呢？大家看老师的演示，把红色和绿色玻璃纸分别包在小灯泡外面，做成红灯和绿灯，然后把它们和电池、导线、回形针开关连接起来。 师：如果想在红灯变绿灯、绿灯变红灯的中间再亮起一盏黄灯，我们可以怎么做？ 生：再增加一个小灯泡，做成三灯的电路，用开关分别控制！ 师：没错！我们可以用三个回形针开关，或者用一个多档位的开关，分别控制红、黄、绿三盏灯的亮灭。大家可以课后尝试制作，看看谁的红绿灯控制电路最稳定、最有趣。 （六）研讨交流，深化理解（5分钟） 师：现在我们来解决课本上的两个研讨问题： 1. 回形针开关是怎样控制电流的通与断的？ 2. 你还能用其他的材料和方法做一个小开关吗？你是怎样制作的，你的小开关有什么特点？ （学生小组讨论，教师巡视引导） 师：谁来说说回形针开关的控制原理？ 生：回形针接触两个图钉时，电路接通，小灯泡亮；回形针离开图钉时，电路断开，小灯泡灭！ 师：还有哪些制作开关的方法？ 生：可以用塑料片和金属片制作，金属片接触时电路接通，塑料片隔开时电路断开！ 师：大家的想法都非常棒！制作开关的核心，就是利用导体和绝缘体的特点，实现电路的接通和断开，只要能稳定控制电路的通断，就是一个合格的开关。 （七）全课小结（2分钟） 师：今天这节课，我们一起观察了开关的结构，理解了开关控制电流通断的原理，制作了回形针简易开关，还拓展探究了红绿灯控制电路。谁来说说，你今天最大的收获是什么？ 生1：我知道了开关由导体和绝缘体组成，能控制电路的通断！ 生2：我学会了用回形针制作简易开关，还成功控制了小灯泡的亮灭！ 生3：我知道了可以用不同的材料制作开关，只要能控制电路的通断就行！ 师：大家的收获都特别多！开关是电路中非常重要的元件，它的发明和应用，让我们能更安全、更方便地使用电器。希望大家以后能继续发挥创意，用今天学到的知识，制作更多有趣的电路控制装置，做一个会思考、会创新的小工程师。 八、板书设计 电路中的开关 开关的结构与材料 导体部分（金属片、回形针、图钉）：接通/断开电流 绝缘体部分（塑料、木板）：操作安全、固定元件 工作原理 开关闭合 → 导体接触 → 电路通路 → 用电器工作 开关断开 → 导体分离 → 电路断路 → 用电器停止工作 简易开关制作（回形针开关） 材料：木板、回形针、图钉 原理：回形针接触、离开图钉，控制电路通断 拓展应用：红绿灯控制 多灯电路，通过开关分别控制不同用电器的通断 九、教学反思 （一）亮点与成效 1. 以学生为主体，突出探究与实践：本课以“认识开关—制作开关—应用开关”为主线，让学生在动手操作中理解开关的原理，充分体现了“做中学”的理念，学生的动手能力和工程思维得到了有效锻炼。 2. 教学环节层层递进，符合认知规律：从观察开关结构，到理解工作原理，再到制作简易开关、拓展红绿灯电路，环节设计由浅入深，层层递进，帮助学生逐步建构对开关的完整认知，突破了教学难点。 3. 注重思维进阶，落实科学观念：通过引导学生分析开关材料与功能的联系，再迁移应用到自制开关，发展了学生的结构功能分析能力和工程设计思维，落实了科学思维目标。 4. 联系生活实际，体现科技应用价值：从生活中的开关导入，再到红绿灯拓展应用，让学生感受到开关在生活中的重要作用，体会科学技术为生活带来的便利，激发了探究兴趣。 （二）不足与改进 1. 部分学生制作的回形针开关接触不良，无法稳定控制电路。后续教学中，可提前教给学生调整回形针位置、确保接触良好的技巧，同时准备备用材料，方便学生修改调试。 2. 红绿灯拓展环节，学生对多灯电路的连接理解困难，参与度不高。后续可简化拓展任务，先让学生尝试控制两盏灯，再拓展到三盏灯，降低难度，让更多学生能参与其中。 3. 对开关材料选择的原因分析不够深入，部分学生对“为什么开关要用塑料做手柄”理解不充分。后续可增加“导体手柄开关”的安全隐患分析，让学生更直观地理解绝缘体部分的作用。 （三）后续思考 本课学生掌握了开关的工作原理和简易开关的制作方法，后续可引导学生开展“创意开关设计”活动，比如制作触摸开关、声控开关模型，进一步培养学生的创新思维和工程设计能力。同时，可结合安全用电知识，让学生设计更安全、更实用的开关装置，深化对科学与生活联系的理解。 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $