黃 杰

(江蘇省南京中華中學(xué)，江蘇 南京 210000)

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·實(shí)驗(yàn)研究·

讓紙上的電路圖“活”起來

黃 杰

(江蘇省南京中華中學(xué)，江蘇 南京 210000)

利用生活中常見器材自制教具，讓電路圖“活”起來，易于滲透到實(shí)際教學(xué)中，強(qiáng)化了電路與電路圖等效的認(rèn)知過程，促進(jìn)短路等教學(xué)難點(diǎn)的突破.

初中物理；電路圖；教具

電路圖是電學(xué)中的基礎(chǔ)教學(xué)內(nèi)容，是建構(gòu)電路概念的思維橋梁.在初學(xué)電路階段，通過對(duì)電路模型的建構(gòu)，學(xué)生將復(fù)雜的實(shí)際電路抽象為簡(jiǎn)潔的電路圖，體現(xiàn)了由實(shí)際到抽象的思維過程.因此，通過電路圖來描述實(shí)際電路，既將實(shí)際問題模型化，也反映了思維的加工深度.但在實(shí)際教學(xué)中，不少學(xué)生不能將電路和電路圖等效起來，認(rèn)知不夠，造成了學(xué)習(xí)的困境.

本文借助于電路圖教具的設(shè)計(jì)，將電路圖“活化”，使紙上的電路圖也能工作起來.借此搭建便于學(xué)生思維的平臺(tái)，紙上談“兵”，引導(dǎo)學(xué)生認(rèn)知電路和電路圖的等效關(guān)系，促成知識(shí)的同化和順應(yīng)，有助于問題的解決.

1 器材準(zhǔn)備

(1) 12B石墨鉛筆

利用石墨可以導(dǎo)電的特性，用石墨畫線的形式代替導(dǎo)線.12B石墨鉛筆含石墨率較高，導(dǎo)電性較好.

(2) 泡沫塑料

利用泡沫塑料的絕緣性，作為電路圖教具的載物臺(tái)使用，也可用海綿、大塊橡皮等代替.

(3) 12V直流電池

這種電池體積小、電壓高、操作方便；使用前，在其兩端焊接引腳，方便插在載物臺(tái)上(如圖1).

(4) 發(fā)光二極管

利用二極管在低電壓下就可以驅(qū)動(dòng)的特性，選擇二極管替代實(shí)物電路中的燈泡，方便實(shí)驗(yàn)，操作簡(jiǎn)單；同時(shí)，要注意二極管的單向?qū)щ娦?，可提前做好?biāo)記，方便學(xué)生在實(shí)驗(yàn)中正確使用.另外，二極管的驅(qū)動(dòng)電壓差異較大，可選用生日賀卡里低流明二極管.

2 實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)

2．1 讓電路圖“活”起來

學(xué)生在學(xué)習(xí)了電路基本組成和簡(jiǎn)單電學(xué)元件符號(hào)之后，能根據(jù)實(shí)際電路畫出簡(jiǎn)單的電路圖.不少學(xué)生認(rèn)為，電路圖是“死”的，不能將畫好的電路圖遷移到實(shí)際電路中.在認(rèn)知上，只承認(rèn)由電路到電路圖的“正向”過程，不能實(shí)現(xiàn)電路圖回歸電路的“逆向”思維；在情感上，在連接實(shí)際電路過程中產(chǎn)生的好奇、激動(dòng)的情緒，在畫電路圖的過程中，演變成了一個(gè)單調(diào)、機(jī)械的過程.

借助此教具可以很好地加強(qiáng)電路圖和電路之間的聯(lián)系，重新激發(fā)起學(xué)生研究電路圖的樂趣，步驟如下：

(1) 如圖2所示，用12B石墨鉛筆將電路圖中導(dǎo)線部分涂黑.將電路圖放在泡沫塑料上，并將電池、二極管插在相應(yīng)的電學(xué)符號(hào)位置.

(2) 如圖3所示，用12B石墨鉛筆將電路圖中開關(guān)部分涂黑，相當(dāng)于閉合開關(guān)，可以觀察到二極管發(fā)光.

2．2 短路教學(xué)突破

短路概念是初中物理電學(xué)教學(xué)中的重、難點(diǎn)，它貫穿了整個(gè)電學(xué)的學(xué)習(xí)過程.作為初學(xué)者，很多學(xué)生對(duì)電路中短路的概念理解不透徹，分析不到位，對(duì)短路的判斷以及電路中的短路情況的分析經(jīng)常出現(xiàn)錯(cuò)誤.

借助自制教具可以幫助學(xué)生理解短路的形成原因，學(xué)會(huì)利用電路圖分析和判斷短路問題.設(shè)計(jì)情境如圖4所示，導(dǎo)線接在AB、AC、CD、BD之間，在哪些情況下會(huì)導(dǎo)致電路短路？實(shí)驗(yàn)步驟如下：

(1) 利用教具，使圖4中電路圖“活”起來(如圖5).

(2) 把導(dǎo)線接在A、B兩端，發(fā)現(xiàn)燈泡不工作，說明導(dǎo)線直接接在電源兩端會(huì)導(dǎo)致電路短路.

(3) 導(dǎo)線接在AC兩端，發(fā)現(xiàn)燈泡工作，說明導(dǎo)線接在開關(guān)上不能使電路短路，間接說明了閉合的開關(guān)相當(dāng)于一段導(dǎo)線.

(4) 導(dǎo)線接在CD兩端，發(fā)現(xiàn)燈泡不工作，說明導(dǎo)線直接接在燈泡兩端，會(huì)導(dǎo)致該燈泡短路.

(5) 導(dǎo)線接在BD兩端，發(fā)現(xiàn)燈泡工作，說明導(dǎo)線接在另一端導(dǎo)線兩端，不會(huì)產(chǎn)生短路.

學(xué)生經(jīng)歷了上述實(shí)驗(yàn)過程之后，可以引導(dǎo)學(xué)生觀察如圖6所示的電路圖，思考如何連接導(dǎo)線才能使B燈短路呢？通過問題的創(chuàng)設(shè)，讓學(xué)生利用電路圖教具對(duì)實(shí)際電路展開模擬驗(yàn)證，加深學(xué)生的思維加工程度.

圖6

3 總結(jié)和建議

3．1 激發(fā)學(xué)習(xí)興趣，促進(jìn)電路與電路圖等效觀念的建構(gòu)

通過學(xué)生動(dòng)手實(shí)踐，讓紙上的電路圖也“活”起來，再紙上談“兵”，讓學(xué)生理解電路圖也能間接變成實(shí)際電路，它們之間存在等效的關(guān)系；同時(shí)使學(xué)生認(rèn)識(shí)到，電路圖是實(shí)際電路的抽象和概括，通過對(duì)電路圖的感知，腦海中就可以呈現(xiàn)實(shí)際電路的情形.

3．2 對(duì)電學(xué)知識(shí)逐層加工，突破教學(xué)難點(diǎn)

借助教具促使學(xué)生參與實(shí)驗(yàn)，利用12B石墨鉛筆畫線的形式代替導(dǎo)線，直觀生動(dòng)地感知導(dǎo)線、電源、燈泡和開關(guān)等電學(xué)符號(hào)的意義.在短路的教學(xué)設(shè)計(jì)中，利用教具逐步分析導(dǎo)線接在電源、開關(guān)、用電器和導(dǎo)線兩端的四種常見情形，讓學(xué)生在做中學(xué)、做中悟，達(dá)到教學(xué)生成的目的.

在利用該教具的多次實(shí)踐后，筆者提出以下建議：

(1) “石墨導(dǎo)線”涂抹要深一點(diǎn)，便于導(dǎo)電；

(2) “石墨導(dǎo)線”具有一定的電阻，因此電路圖不宜畫得太大；

(3) 由于“石墨”導(dǎo)線電阻較大，設(shè)計(jì)短路實(shí)驗(yàn)時(shí)，短路導(dǎo)線不宜直接用“石墨導(dǎo)線”，需用金屬導(dǎo)線.

[1] 張俊輝.關(guān)于初中物理教學(xué)實(shí)驗(yàn)器材生活化的探索[J].中學(xué)物理教學(xué)參考，2015，(6).

[2] 安蘭珠.自制光的直線傳播演示器[J].中學(xué)物理教學(xué)參考，2006，(1-2).