“紙電路-自主設計發(fā)光的賀卡” STEM課程案例

魏麗華

摘 要：目前，STEM教育已成為當今教育研究的熱點。為促進學生對學科知識的深度理解，并積累研究經驗、培養(yǎng)科學素養(yǎng)、提升創(chuàng)新性水平，根據學生的創(chuàng)新思維發(fā)展規(guī)律，設計了以學科教學為主的項目式學習課程。本案例以電路知識為主要內容進行設計。

關鍵詞：紙電路? STEM課程 過程性評價

一、課程背景

為了提高學生的學習興趣，克服學生在學習電路相關知識的畏難情緒，提高學生的動手能力，發(fā)揮學生的創(chuàng)新精神，特設計了以紙電路套件作為學習材料的項目式學習課程，學生在動手組裝電池、發(fā)光二極管等元器件搭建電路通路的過程中，圍繞電路通路的不同搭建方式、如何使紙電路實現(xiàn)完美的發(fā)光效果等進行探究。

二、課程目標

1.科學目標：學習電路的基本知識，了解電路的基本結構，認識串并聯(lián)電路，了解短路、通路、斷路的形成，能夠使用基本材料設計和連接不同形式的電路，能夠利用所學知識正確分析并解決電路故障等。

2.技術目標：能夠掌握在紙上平整地鋪設銅箔膠帶、安裝發(fā)光二極管、利用銅箔膠帶做開關、發(fā)光的賀卡的簡單制作工藝。

3.工程目標：能夠繪制紙電路的設計圖，能夠根據電路圖，完成紙電路，設計具有藝術感的作品。

4.數學目標：不同電路電壓、電流等的相關計算。

三、課程適用年級

初中年級

四、教學材料

銅箔膠帶，紐扣電池，發(fā)光二極管，彩紙，水彩筆等

五、課程內容及課時規(guī)劃：

利用提供的套件材料，自主設計一張發(fā)光的賀卡，需要至少兩個課時。

六、教學指導建議

注意細節(jié)以及有效的問題設置。如，發(fā)光二極管的正負極，紐扣電池的正負極，紐扣電池數量的選擇和發(fā)光二極管數量的選擇以及連接方式的關系，以及發(fā)光二極管為什么沒有發(fā)光或者是什么因素影響了發(fā)光程度的不同。

七、教學過程

課程主要內容分為五個階段：

（一）課程引入

1.了解生活中的電路的連接方式，能夠清楚的指出不同電路的特點。

2.熟悉課程所需要的套件。講授發(fā)光二極管的正負極在電路中的正確連接，紐扣電池的正負極和紐扣電池的電壓，介紹銅箔膠帶的正確使用方法

（二）課程體驗和探究

要求：用兩種不同的連接方式，點亮兩個發(fā)光二極管。

步驟：1. 學生自主選擇點亮發(fā)光二極管所需要的材料

2.小組討論繪制電路圖，在紙上使用所選材料連接紙電路，閉合開關，發(fā)現(xiàn)問題。

3. 探究問題，為什么會出現(xiàn)發(fā)光亮度不同或者不發(fā)光的問題，組內探究討論出現(xiàn)問題的原因，并嘗試尋找解決方案，老師及時提出指導和反饋。

4. 解決問題，根據對比實驗的結論，引入電流和電壓的概念以及相關計算。

（三）主題設計

1.在理解了電路的連接方式之后，引導學生以節(jié)日為主題（母親節(jié)、教師節(jié)等）選擇送賀卡的對象，為她/他設計一張多光源發(fā)光賀卡。

2.給出范例作品，引導學生觀察、分析范例作品的電路結構，構思自己的作品。

3. 構思發(fā)光賀卡的外觀，利用課下時間，要求分組利用網絡資源查詢發(fā)光賀卡的制作步驟，并完成一幅主題繪畫作品。

4. 小組匯報發(fā)光賀卡制作步驟 （畫出輪廓-根據構思定位發(fā)光位置-設計電路圖-鋪設電路-粘貼賀卡）

5.根據步驟完成主題發(fā)光賀卡。需要考慮的問題：控制發(fā)光二極管的亮滅是否方便。

（四）作品分享展示和過程性評價階段。

本課程強調過程性評價。具體評價項目和標準如下：

1. 列出設計要求：能詳細描述作品主題，能詳細解釋發(fā)光賀卡的設計要點（4分）;能較為詳細的描述作品主題，能較好的解釋發(fā)光賀卡設計要點（3分）;能大致說明作品，對發(fā)光賀卡的設計有一定的理解（2分）;對發(fā)光賀卡的設計說明不充分（1分）。

2. 賀卡電路設計圖：電路設計圖新穎有創(chuàng)意（4分）;電路設計圖較有創(chuàng)意（3分）;電路設計圖基本符合設計基本要求（2分）;電路設計圖不完整或者不符合要求。

3. 賀卡成品：成品制作精美，完全符合設計要求（4分）;成;品制作完成，完全實現(xiàn)設計要求（3分）;成品較為粗糙，符合設計要求（2分）;成品未完成，或則不符合設計要求（1分）。

4. 向全班展示成品：語言簡潔、準確、表述邏輯嚴謹，能清晰表達設計主題和電路連接方式，控制方式方便穩(wěn)定（4分）;表述較為完整，能基本解釋設計主題和電路連接方式，控制方式不夠穩(wěn)定（3分）;表述不夠完整，只能粗略解釋電路連接方式（2分）;未能完整或準確解釋主題和電路連接方式（1分）。

5. 小組參與：在設計、制作和展示過程中起主導作用（4分）;參與全部設計、制作和展示過程（3分）;參與大部分設計、制作和展示過程（2分）;在設計、制作和展示過程中作品有限（1分）。

八、教學評估

主要分課前評估和課后評估。課前評估，了解學生的知識和技能水平，課后評估主要采用討論形式，引導學生反思STEM課程學習內容，學習方法，分享學習心得?？偨Y課程，了解學生的學習體驗。

九、實踐效果及反思

在課程進行中，通過觀察發(fā)現(xiàn)學生對這樣的STEAM課程非常感興趣，采訪了部分學生，他們都覺得通過動手實踐這個環(huán)節(jié)，把抽象的電路連接具像化，能夠幫助他們更好的了解電路，加深對知識的理解，另外通過完整的發(fā)光的賀卡的設計到成品的環(huán)節(jié)，讓他們非常的有成就感，通過和其他同學的作品的對比，也能夠讓學生認識到自己的優(yōu)勢和不足，另外特別注重對問題的及時反饋，采取科學的方法探究和解決問題，這樣的多種學科整合的學習方式，更能調動學習的積極性，引發(fā)學生的思考，提高學生的綜合能力。