电路设计成就生活创想
执教教师：杨贤（江苏省无锡市侨谊实验中学）
课堂背景
随着科技的飞速发展，大数据、人工智能、物联网技术和实体经济高度融合，面向未来的创客教育显得尤为重要。为此，我们开设了以物联网技术为基础的STEAM课程。
本节课以展示作品、展示设计为载体，以物理电路设计为主线，围绕三件项目作品——医院呼叫系统、抢答器、楼道灯展开活动课程。在构思本节课时，我一直在思考如何将物理中的电路设计和生活中的应用联系起来？采用课本上的一些素材，如医院呼叫系统电路设计，先将这个项目布置给学生，在此之前他们还没有学习电路连接的基本知识。通过上网查资料，实地考察以及借助传感器和编程技术，学生完成了作品：内部呼叫系统，并将这套控制系统安装到自己搭建的病房和护士站中进行模拟测试。
课堂实录
【导入】（播放视频）《指尖上的中国》
师：在放假期间，我布置给各小组相关任务，要求运用传感器、编程等技术做一件作品。今天，我们举行一场作品发布会，活动将围绕你们的三件作品展开，同时我们还要做一名电路设计师，借助所学的电路知识，一起来设计生活中经常能接触到的简单电路。
（场景1）：在病房里，当病人输液瓶中的药液快输完了，而护士却不在身边，这时病人按下床边的按钮，护士招之即来，有请第一组展示他们带来的作品——医院呼叫系统。
【作品一】：医院呼叫系统
（第一组三位学生上台展示作品）
主创1：我们组设计的医院呼叫系统，当一号病床按下按钮，护士站蜂鸣器响，数码管显示1；当二号病床按下开关，护士站蜂鸣器响，数码管显示2。这样，就解决了护士及时换药的问题。
师：我看到这是他们编写的程序，能简单介绍一下你的编程思路吗？
主创2：我们在设计一代病床呼叫系统用到的是“如果……那么……”这样的编程语言，一号病床和二号病床之间是并列关系。
主创3：可是我们的作品本身存在缺陷，这个作品只有一个数码管，当1号和2号同时呼叫时，就无法具体显示。后来，我们又做了医院呼叫系统二代，解决了这个问题，下面进行展示。
（设计编程展示环节，主要是让学生再次体会其中的逻辑联系，这和串并联的思想是一致的）
师：好厉害的作品，许多伟大的发明都用到这种迭代的思想。在座的各位设计师们，对于这个作品你们有问题要问吗？下面我们就来设计一下这个医院呼叫系统的电路图。
(设计互动问题)：大家为这个呼叫系统设计一个简单电路，想一想需要用到哪些电学器材？
生：电铃、灯泡、开关、电源。
设计活动一：设计一张病床的呼叫电路(学生将设计电路图通过平板上传给教师)。
师：想一想指示灯和电铃如何连接？
（小组展示、点评）
师：（挑选两张）我们发现有的同学设计成串联，有的设计成并联，先请他们说一下这样设计的理由？
生：我觉得并联更好，这样即使一个电器用坏了,另一个还能正常工作，因为并联电路互不影响。
设计活动二：设计两张病床的呼叫电路（学生将设计电路图通过平板上传给教师)。
师：在实际的医院里，肯定不止一张病床，如何设计多床呼叫的电路？
(视频无线同时投屏十个小组上传的设计电路，教师挑选出典型的两张或三张进行评价)
师：几种设计方案，你会选择哪一种？分别说一说优缺点。
生1：我们组设计的是一床指示灯先和电铃并联，再和病床前的开关串联，再用同样的方法接好二床，最后再并联到一个电路中。
生2：我们组觉得要将两盏灯并联后再与电铃串联，两个开关分别与两盏灯串联。这样的设计比较合理，可以节省一个电铃的成本。
（设计互动提问的目的，一方面由简单到复杂地设计电路，阶梯思考，另一方面展示头脑风暴的过程，鼓励学生勇于提出自己的观点，让不同的观点不断碰撞出智慧的火花）
师：对于小组作品有没有进一步改进的想法，可以让作品更好地应用于实际，我们先让设计者自己评价设计的优缺点。
主创1：我们去医院考察过现实的呼叫系统，作品还存在一些问题。比如，病人呼叫时，自己并不知道自己能否呼叫成功，可以在病房区再装一个指示灯；当护士到达病房时，呼叫应自动结束。
主创2：还有一些病人由于各种病情的不同，有时不能自己呼叫，所以为了更方便病人，我们想设计一种可穿戴的呼叫系统。比如，如果病人是心脏病，当仪器检测到病人的心脏跳动异常，就会立刻启动呼叫。
主创3：护士听到铃声都要跑去护士站才能看到几床呼叫，可以在走廊安装提示器，或者用移动互联技术，实时发信息给护士，不管护士在什么位置都能随时接收到呼叫信号。
（联系实际对作品进行评价，运用电路中学到的设计思路进一步改进作品）
师：第一组同学的设计非常棒，这个呼叫系统模型的搭建，一开始需要绘制图纸，考虑材料的选择、尺寸的大小等等，你们的动手能力很强。下面有请第二组同学上台展示。
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