“纸电路-自主设计发光的贺卡” STEM课程案例

魏丽华

摘 要：目前，STEM教育已成为当今教育研究的热点。为促进学生对学科知识的深度理解，并积累研究经验、培养科学素养、提升创新性水平，根据学生的创新思维发展规律，设计了以学科教学为主的项目式学习课程。本案例以电路知识为主要内容进行设计。

关键词：纸电路  STEM课程 过程性评价

一、课程背景

为了提高学生的学习兴趣，克服学生在学习电路相关知识的畏难情绪，提高学生的动手能力，发挥学生的创新精神，特设计了以纸电路套件作为学习材料的项目式学习课程，学生在动手组装电池、发光二极管等元器件搭建电路通路的过程中，围绕电路通路的不同搭建方式、如何使纸电路实现完美的发光效果等进行探究。

二、课程目标

1.科学目标：学习电路的基本知识，了解电路的基本结构，认识串并联电路，了解短路、通路、断路的形成，能够使用基本材料设计和连接不同形式的电路，能够利用所学知识正确分析并解决电路故障等。

2.技术目标：能够掌握在纸上平整地铺设铜箔胶带、安装发光二极管、利用铜箔胶带做开关、发光的贺卡的简单制作工艺。

3.工程目标：能够绘制纸电路的设计图，能够根据电路图，完成纸电路，设计具有艺术感的作品。

4.数学目标：不同电路电压、电流等的相关计算。

三、课程适用年级

初中年级

四、教学材料

铜箔胶带，纽扣电池，发光二极管，彩纸，水彩笔等

五、课程内容及课时规划：

利用提供的套件材料，自主设计一张发光的贺卡，需要至少两个课时。

六、教学指导建议

注意细节以及有效的问题设置。如，发光二极管的正负极，纽扣电池的正负极，纽扣电池数量的选择和发光二极管数量的选择以及连接方式的关系，以及发光二极管为什么没有发光或者是什么因素影响了发光程度的不同。

七、教学过程

课程主要内容分为五个阶段：

（一）课程引入

1.了解生活中的电路的连接方式，能够清楚的指出不同电路的特点。

2.熟悉课程所需要的套件。讲授发光二极管的正负极在电路中的正确连接，纽扣电池的正负极和纽扣电池的电压，介绍铜箔胶带的正确使用方法

（二）课程体验和探究

要求：用两种不同的连接方式，点亮两个发光二极管。

步骤：1. 学生自主选择点亮发光二极管所需要的材料

2.小组讨论绘制电路图，在纸上使用所选材料连接纸电路，闭合开关，发现问题。

3. 探究问题，为什么会出现发光亮度不同或者不发光的问题，组内探究讨论出现问题的原因，并尝试寻找解决方案，老师及时提出指导和反馈。

4. 解决问题，根据对比实验的结论，引入电流和电压的概念以及相关计算。

（三）主题设计

1.在理解了电路的连接方式之后，引导学生以节日为主题（母亲节、教师节等）选择送贺卡的对象，为她/他设计一张多光源发光贺卡。

2.给出范例作品，引导学生观察、分析范例作品的电路结构，构思自己的作品。

3. 构思发光贺卡的外观，利用课下时间，要求分组利用网络资源查询发光贺卡的制作步骤，并完成一幅主题绘画作品。

4. 小组汇报发光贺卡制作步骤 （画出轮廓-根据构思定位发光位置-设计电路图-铺设电路-粘贴贺卡）

5.根据步骤完成主题发光贺卡。需要考虑的问题：控制发光二极管的亮灭是否方便。

（四）作品分享展示和过程性评价阶段。

本课程强调过程性评价。具体评价项目和标准如下：

1. 列出设计要求：能详细描述作品主题，能详细解释发光贺卡的设计要点（4分）;能较为详细的描述作品主题，能较好的解释发光贺卡设计要点（3分）;能大致说明作品，对发光贺卡的设计有一定的理解（2分）;对发光贺卡的设计说明不充分（1分）。

2. 贺卡电路设计图：电路设计图新颖有创意（4分）;电路设计图较有创意（3分）;电路设计图基本符合设计基本要求（2分）;电路设计图不完整或者不符合要求。

3. 贺卡成品：成品制作精美，完全符合设计要求（4分）;成;品制作完成，完全實现设计要求（3分）;成品较为粗糙，符合设计要求（2分）;成品未完成，或则不符合设计要求（1分）。

4. 向全班展示成品：语言简洁、准确、表述逻辑严谨，能清晰表达设计主题和电路连接方式，控制方式方便稳定（4分）;表述较为完整，能基本解释设计主题和电路连接方式，控制方式不够稳定（3分）;表述不够完整，只能粗略解释电路连接方式（2分）;未能完整或准确解释主题和电路连接方式（1分）。

5. 小组参与：在设计、制作和展示过程中起主导作用（4分）;参与全部设计、制作和展示过程（3分）;参与大部分设计、制作和展示过程（2分）;在设计、制作和展示过程中作品有限（1分）。

八、教学评估

主要分课前评估和课后评估。课前评估，了解学生的知识和技能水平，课后评估主要采用讨论形式，引导学生反思STEM课程学习内容，学习方法，分享学习心得。总结课程，了解学生的学习体验。

九、实践效果及反思

在课程进行中，通过观察发现学生对这样的STEAM课程非常感兴趣，采访了部分学生，他们都觉得通过动手实践这个环节，把抽象的电路连接具像化，能够帮助他们更好的了解电路，加深对知识的理解，另外通过完整的发光的贺卡的设计到成品的环节，让他们非常的有成就感，通过和其他同学的作品的对比，也能够让学生认识到自己的优势和不足，另外特别注重对问题的及时反馈，采取科学的方法探究和解决问题，这样的多种学科整合的学习方式，更能调动学习的积极性，引发学生的思考，提高学生的综合能力。