“紙電路-自主設計發光的賀卡” 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、培養科學素養、提升創新性水平，根據學生的創新思維發展規律，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，發揮學生的創新精神，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、如何使紙電路實現完美的發光效果等進行探究。

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、安裝發光二極管、利用銅箔膠帶做開關、發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，發光二極管，彩紙，水彩筆等

五、課程內容及課時規劃：

利用提供的套件材料，自主設計一張發光的賀卡，需要至少兩個課時。

六、教學指導建議

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

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，點亮兩個發光二極管。

步驟：1. 學生自主選擇點亮發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，發現問題。

3. 探究問題，為什么會出現發光亮度不同或者不發光的問題，組內探究討論出現問題的原因，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，引導學生以節日為主題（母親節、教師節等）選擇送賀卡的對象，為她/他設計一張多光源發光賀卡。

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

5.根據步驟完成主題發光賀卡。需要考慮的問題：控制發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，能較好的解釋發光賀卡設計要點（3分）;能大致說明作品，對發光賀卡的設計有一定的理解（2分）;對發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意（4分）;電路設計圖較有創意（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，通過觀察發現學生對這樣的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節，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，另外通過完整的發光的賀卡的設計到成品的環節，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，引發學生的思考，提高學生的綜合能力。