資源簡介

2021年度教科版科學(xué)四年級上冊教材分析
第二單元
電路
單元解讀
本單元主題的提出
第二次工業(yè)革命的標(biāo)志是電的發(fā)明和廣泛使用,從此人類進(jìn)入“電氣時代”?，F(xiàn)代工業(yè)、農(nóng)業(yè)、交通、居家生活等領(lǐng)域都離不開電,如果沒有電人類還會在黑暗中探索,電的應(yīng)用研究是科技不斷發(fā)展的一個重要領(lǐng)域。同時,電雖是一種重要的能源,但有時也具有危險性,電的安全使用與人的生命和財產(chǎn)安全密切相關(guān)。
電是一種自然現(xiàn)象,指電荷運(yùn)動所帶來的現(xiàn)象,電磁相互作用是自然界四種基本相互作用之一。四年級的學(xué)生對于電與電路的認(rèn)識并不是一片空白,他們接觸過生活中的很多用電器,也可能嘗試操作過用干電池做電源的些電動玩具,知道用電器必須通電才能工作,開關(guān)可以控制用電器的工作,但是他們還沒有形成對電路的科學(xué)認(rèn)識,不清楚用電器必須形成一個閉合回路才能工作。本單元就是在此基礎(chǔ)上展開對簡單電路的學(xué)習(xí),指導(dǎo)學(xué)生認(rèn)識電路的組成,知道形成電路的條件,懂得安全用電的常識,為中學(xué)進(jìn)步學(xué)習(xí)電路中的電流、電壓、電阻等概念積累經(jīng)驗(yàn)、做好鋪墊。小學(xué)階段的電路學(xué)習(xí)是一種基于現(xiàn)象的直觀學(xué)習(xí),它涉及的是最簡單的電路元件及其組成的電路。本單元以“電路”為主題,用電和我們的生活、點(diǎn)亮小燈泡、簡易電路、電路出故障了、里面是怎樣連接的、導(dǎo)體和絕緣體、電路中的開關(guān)、模擬安裝照明電路這些科學(xué)探究活動來落實(shí)主題,并介紹電的來源、電的用途、安全用電等知識。
本單元目錄：
1電和我們的生活
2點(diǎn)亮小燈泡
3簡易電路
4電路出故障了
5里面是怎樣連接的
6導(dǎo)體和絕緣體
7電路中的開關(guān)
8模擬安裝照明電路
概念分析
一、科學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)關(guān)于電的主要概念和課程內(nèi)容
本領(lǐng)域?qū)W習(xí)內(nèi)容的知識結(jié)構(gòu)圖如下：
主要概念：電可以在特定物質(zhì)中流動，電是日常生活中不可缺少的一種能源。
電路是包括電源在內(nèi)的閉合回路，電路的通斷可以被控制。
有的材料容易導(dǎo)電，而有的材料不容易導(dǎo)電。
電是重要的能源，但有時也具有危險性。
二、課程內(nèi)容和學(xué)段目標(biāo)的簡單分析
（一）電是能量的表現(xiàn)形式
電的學(xué)習(xí)目標(biāo)集中在3-4學(xué)段。四年級的學(xué)生從一年級開始上科學(xué)課，已經(jīng)連續(xù)學(xué)習(xí)4年了，學(xué)生對科學(xué)的理解、對科學(xué)問題的理性思考都有很大進(jìn)步，可以引導(dǎo)他們綜合的認(rèn)識電、電路和電能。
主要概念（電能），依然是上位概念?！半姟弊鳛槟芰康男问?、不用去做理論上的分析——不用過多的思考電的本質(zhì)是什么，更多的關(guān)注實(shí)操層面解決問題，這是學(xué)生容易接受和感受到的。如果老師們希望了解電能的定量表達(dá)，可參考【聲音】單元解讀中相關(guān)解釋。
（二）課程內(nèi)容更多的需要在實(shí)踐層面上理解
用科學(xué)實(shí)踐的觀點(diǎn)去理解和把握【電路】單元的教學(xué)，嘗試帶領(lǐng)學(xué)生進(jìn)入真實(shí)的科學(xué)實(shí)踐課堂。
結(jié)合“技術(shù)與工程”領(lǐng)域的目標(biāo)要求——讓學(xué)生有機(jī)會綜合所學(xué)知識，體會“做”的成功和樂趣，并愿意通過“動手做”解決問題。
（三）【電】和【電路】變化
07版教材單元題目是【電】，當(dāng)對電作出解釋時，電荷、靜電就出現(xiàn)了，這是老課標(biāo)要求的。
20版按照課標(biāo)要求，去掉了靜電和電荷部分，也不需要理解什么是電，顯然，用【電路】更準(zhǔn)確。
（四）科學(xué)實(shí)踐的八個類型：
1.提出問題和明確需要解決的難題。
2.建立和使用模型。
3.設(shè)計(jì)和實(shí)施調(diào)查研究。
4.分析和解釋數(shù)據(jù)。
5.利用數(shù)學(xué)和計(jì)算思維。
6.建構(gòu)解釋和設(shè)計(jì)解決方案。
7.基于證據(jù)進(jìn)行論證。
8.獲取、評估和交流信息。
學(xué)生認(rèn)知特點(diǎn)分析——思維、邏輯、方法
1.關(guān)注學(xué)生原有認(rèn)知
對學(xué)生原有認(rèn)知的了解是單元學(xué)習(xí)的基礎(chǔ)。第1課在頭腦風(fēng)暴的討論中，將學(xué)生已有認(rèn)知和學(xué)習(xí)期許記錄下來。班級記錄表需要貫穿單元學(xué)習(xí)始終。
2.概念理解高于實(shí)操層面
從第二課開始，用4課（2-5）研究電路。目的是要建立電路的概念——電路是允許電流通過的完整的閉合回路。概念的建構(gòu)用了大量的實(shí)驗(yàn)，實(shí)操性很強(qiáng)。
電路概念建構(gòu)的過程是理性的思維的過程——假設(shè)、推理、判斷等，一直伴隨在實(shí)驗(yàn)和操作的整個過程。
電路概念的建立，在理解中獲得的，超越了實(shí)操層面。
3.滲透科學(xué)實(shí)踐的觀點(diǎn)
用科學(xué)實(shí)踐代替科學(xué)探究便于理解科學(xué)的本質(zhì)。
科學(xué)實(shí)踐追求更加真實(shí)的教學(xué)，如：
在真實(shí)的實(shí)踐中理解科學(xué)。
在教學(xué)設(shè)計(jì)中采取系統(tǒng)的觀點(diǎn)——用理性思維認(rèn)識事物。
建立新型的師生交流模式和相應(yīng)的規(guī)范。
電路單元解讀——教與學(xué)建議
單元首頁——科學(xué)的觀察視角
單元首頁說明
背景是愛迪生在實(shí)驗(yàn)室的一幅圖，不用考察其真?zhèn)巍?br/>1.電燈的發(fā)明和正式進(jìn)入家庭是有時間差的。
1879年，愛迪生用碳化纖維做燈絲，大大延長了白熾燈的使用壽命，電燈才能走進(jìn)千家萬戶，所謂“愛迪生點(diǎn)亮了世界上的第一盞電燈”寓意在此。
實(shí)際上白熾燈真正發(fā)明的時間要早得多。1840-1850年期間，白熾燈就已經(jīng)出現(xiàn)了。英國發(fā)明家斯旺1860年就發(fā)明了世界上第一盞碳絲電燈。到1875年左右，白熾燈的壽命已經(jīng)有40小時。但是作為價廉物美、經(jīng)久耐用、有實(shí)用價值的電燈則是愛迪生的碳化纖維作燈絲、進(jìn)入家庭的燈。
事實(shí)上，愛迪生對電氣時代最大的貢獻(xiàn)是供電系統(tǒng)的建立，這才是導(dǎo)致更多不同用途的電器陸續(xù)出現(xiàn)的原因。
2.單元首頁不足百字，闡述了本單元學(xué)習(xí)的核心內(nèi)容和概念理解。
電在人們生活中應(yīng)用得越來越廣泛，是基于人類對電的不斷探究。
【電路】單元的研究更多的基于事實(shí)，不追求對電的本質(zhì)理解（電荷）。所以用【電路】取代07版教材中【電】這一名稱，并且按照課標(biāo)要求，刪去了靜電部分。
每課分析
第一課
電和我們的生活
了解初始想法，關(guān)注有關(guān)電的問題
1.把學(xué)習(xí)的起點(diǎn)定位在學(xué)生原有認(rèn)知上用討論的方式，了解學(xué)生所知道的關(guān)于電的知識以及他們想學(xué)習(xí)的知識。這是第一課的主要任務(wù)。
建議使用“頭腦風(fēng)暴”的方法，全班同學(xué)一起討論，教師隨時記錄在班級記錄表上。使用“頭腦風(fēng)暴法”討論問題時，需要讓學(xué)生知道他們所有的想法都會被承認(rèn)，而且沒有人會對其他人的想法提出批評。
關(guān)于用電安全的提示要貫穿整個單元的教學(xué)。
2.調(diào)查家中使用的電器
這是一個很寬泛的調(diào)查活動，調(diào)查的目的是為了發(fā)現(xiàn)生活離不開各種電器，無論是大型的電器（冰箱、電視……）還是小電器（電燈、電話、小型電子產(chǎn)品……），同時，認(rèn)識電源、發(fā)現(xiàn)電源的種類是不同的。
3.研討的問題也可以與【探索】1結(jié)合起來。
第二課
點(diǎn)亮小燈泡
與07版比較，20版將學(xué)習(xí)周期與教學(xué)實(shí)踐統(tǒng)一起來了，邏輯線索更加清晰，變化如下：
20版在【聚焦】中先要思考小燈泡的連接方法，再畫一畫連接的示意圖。
對小燈泡構(gòu)造的觀察，20版更加強(qiáng)調(diào)對“發(fā)光部位”以及各部分的作用（功能）的觀察。
對四幅連接圖的思考，20版顯然更細(xì)致、更深入。
聚焦
手電筒怎樣亮起來的？你能點(diǎn)亮小燈泡嗎？
電是看不見的，但是借助電路學(xué)生會看見小燈泡亮了，有電了。
思考怎樣用導(dǎo)線和電池讓小燈泡亮起來?！獫B透了“電流動需要一個路徑”
探索1
小燈泡發(fā)光是有個閉合的回路
想過小燈泡是怎樣發(fā)光的嗎？
找一找小燈泡的發(fā)光點(diǎn)、連接點(diǎn)都在在哪里，能找到幾個連接點(diǎn)。
發(fā)現(xiàn)點(diǎn)亮小燈泡的原因：
電池——
導(dǎo)線——
電流經(jīng)的路徑——
探索2
嘗試點(diǎn)亮小燈泡——哪些幾種方法能點(diǎn)亮、哪些方法不能點(diǎn)亮。
能點(diǎn)亮小燈泡的連接需要畫出示意圖。
【研討】
1.展示小組的實(shí)驗(yàn)記錄表，畫連接圖是主要的記錄方式?？梢灾笇?dǎo)學(xué)生將連接點(diǎn)加重描黑，便于更清楚的看到連接部位。
2.分析能點(diǎn)亮小燈泡的連接；判斷四幅連接圖的對錯。在教學(xué)中可將這四幅圖轉(zhuǎn)換成簡圖，便于判斷和推測。
3.是對本課核心問題的總結(jié)。分析電路的特點(diǎn)，形成電路是一個回路的初步概念。
第三課
簡易電路
電路概念形成的核心課
聚焦
點(diǎn)亮小燈泡的過程，學(xué)生獲得了一些關(guān)于電路的經(jīng)驗(yàn)，這時再來組裝一個真正的電路。
探索
1.利用電池盒、燈座、導(dǎo)線夾組裝電路。
清楚關(guān)鍵的連接和必要的組成元件是什么。
2.在組裝的電路中加個開關(guān)。
嘗試用開關(guān)控制電路的通與斷。
3.畫電路連接圖。
在記錄表中畫一畫連接圖?？梢試L試用簡單的符號或簡筆畫表示電器元件。
研討
1.在完成的電路連接圖中，用箭頭標(biāo)出電流的路徑，連接點(diǎn)用圓點(diǎn)標(biāo)出來。需要讓學(xué)生知道的是電按照一個方向流動即可。
2.在電路中嘗試用其他的元件代替燈泡，發(fā)展學(xué)生對電路的認(rèn)識。
第四課
電路出故障了
分析問題、解決問題的實(shí)踐課
聚焦
進(jìn)一步明確電路的特點(diǎn)（概念）。
建立在電路是個回路基礎(chǔ)上的問題設(shè)定和解決辦法。
探索
1.探討在哪些情況下，電路不能正常工作。怎樣發(fā)現(xiàn)故障、怎樣解決故障，要鼓勵學(xué)生思考他們可以想到的所有方法。
2.做電路檢測器，體驗(yàn)檢測手段可以解決面臨的問題。
3.實(shí)地檢測，并補(bǔ)充檢測記錄。
研討
匯報檢驗(yàn)過程以及排除方法。
強(qiáng)調(diào)安全用電——用電路檢測器只能在實(shí)驗(yàn)室里檢測簡易電路，不能用來檢測220V的電路。
第5課
里面是怎樣連接的
電器設(shè)備本身就是一個“黑匣子”，我們只能看到它們外面的樣子，而難以看到它的內(nèi)部結(jié)構(gòu)。但不管多么復(fù)雜的用電器，都是由一些簡單電路通過不同的連接方式組合而成的。
用分析和解釋數(shù)據(jù)的方式，體現(xiàn)科學(xué)實(shí)踐的基本觀點(diǎn)
聚焦
聚焦問題是考察學(xué)生對“電路是允許電流通過的完整的閉合回路”這一單元最重要的概念的理解程度。每個學(xué)生都要清楚，本課的任務(wù)是要檢測一個電路暗盒、并要作出解釋。
探索
檢測一個電路暗盒，推測里面可能的連接方式。需要經(jīng)歷的思維過程如下：
1.先組裝電路檢測器，并確認(rèn)其工作正常。
2.分析一個電路暗合接線柱可能存在的連接狀況。
3.按照活動手冊1的提示，設(shè)計(jì)一個測試系統(tǒng)——預(yù)測可能會有多少種連接方式，確定合理的測試順序。
研討
1.推測接線盒內(nèi)的連接方式。要引導(dǎo)學(xué)生把可能的連接都考慮到。
2.用同樣的思路和方法，嘗試考慮5、6接線柱的連接可能。
第6課
導(dǎo)體和絕緣體
有了前面幾課的研究基礎(chǔ)，本課的討論就比較容易了……
聚焦
導(dǎo)體和絕緣體的特征：電流能否通過。
探索
教學(xué)中注意以下幾點(diǎn)：
提示學(xué)生檢測前先檢查電路檢測器是否能正常工作。
建議先識別一個物體的導(dǎo)電性，如回形針，并做安全提示。
增加對某些兩可之間物體（材料）導(dǎo)電性的分析，如：帶有塑料皮的回形針、鉛筆芯、漆包線、雙腳書釘?shù)取?br/>研討
1.檢測結(jié)果與預(yù)測進(jìn)行對比，特別注意那些檢測結(jié)果不一樣的材料，分析原因，形成共識。
2.討論形成導(dǎo)體和絕緣體的認(rèn)知。
3.分析物品的導(dǎo)電特點(diǎn)。
第7課
電路中的開關(guān)
聚焦
了解開關(guān)是怎樣控制電路的通與斷。
制作一個簡易的開關(guān)。
探索
1.觀察小開關(guān)
發(fā)現(xiàn)小開關(guān)結(jié)構(gòu)特點(diǎn)——組成材料、控制功能等，了解開關(guān)如此重要！
2.觀察真實(shí)的開關(guān)
發(fā)現(xiàn)開關(guān)的工作機(jī)制?？梢宰寣W(xué)生作進(jìn)一步的思考：在信息化時代，如果沒有了開關(guān)，電器設(shè)備會是什么狀況？
3.制作開關(guān)
研討
1.展示與交流制作方法。
2.嘗試更多做開關(guān)的方法。
拓展
嘗試用一個雙向開關(guān)或兩個開關(guān)控制兩個小電燈——組裝紅綠燈裝置。原理上是用開關(guān)來控制兩個電路。
啟發(fā)學(xué)生思考在紅綠燈的中間亮起一盞黃燈的辦法。實(shí)際上是要解決用開關(guān)控制三個電路的問題。
第8課
模擬安裝照明電路
這是一節(jié)關(guān)于電路學(xué)習(xí)的總結(jié)課。
“電路”
單元滲透了很多“技術(shù)與工程”領(lǐng)域的觀點(diǎn)，是典型的科學(xué)實(shí)踐課。
教學(xué)中建議用STEM學(xué)習(xí)方式來豐富學(xué)習(xí)內(nèi)涵。
聚焦
總結(jié)與應(yīng)用
探索
1.設(shè)計(jì)照明電路方案
畫平面圖，標(biāo)出物品擺放的位置。
畫電路圖——2個小燈泡、2個開關(guān)的電路圖。
2.交流設(shè)計(jì)方案（完善和改進(jìn)）
3.模擬安裝
4.交流分享
本單元教學(xué)的2點(diǎn)建議：
1.用好教師用書和活動手冊
教材是教學(xué)文本的統(tǒng)稱，包括教科書、教師用書、學(xué)習(xí)手冊等。教科書主要是通過文字和圖片傳遞科學(xué)教育的各種信息，圖片和文本都是有內(nèi)涵、有教學(xué)研究價值的。
教師用書在對圖片的解釋和教學(xué)的指導(dǎo)上是最具說服力的，是教師完成教學(xué)任務(wù)最基本的依據(jù)。所以，用好教師用書是第一要務(wù)。教學(xué)的至始至終都應(yīng)該研究好教師用書。
學(xué)生活動手冊是學(xué)生學(xué)習(xí)科學(xué)的抓手。手冊里的各種記錄表不僅反映了科學(xué)學(xué)習(xí)的過程，也體現(xiàn)了學(xué)生學(xué)習(xí)程度和學(xué)，不可或缺，教學(xué)中需要指導(dǎo)學(xué)生用好活動手冊。
2.用科學(xué)實(shí)踐和“技術(shù)與工程”領(lǐng)域的觀點(diǎn)指導(dǎo)教學(xué)
在【電路】單元的各種實(shí)踐活動（實(shí)驗(yàn)）中，要引導(dǎo)學(xué)生運(yùn)用邏輯推理、分析判斷等看待每一個實(shí)踐活動，將理性思維貫穿到整個電路概念的形成與建立過程中。同時，一定要格外重視用電的安全和安全教育。

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