夏承俊

(杭州市保俶塔實驗學校 浙江 杭州 310007)

電路分析是初中學生學習的難點，雖然課標要求只需要對含兩個用電器的電路進行分析，然而由于開關、電流表和電壓表的接入，加大了電路分析的難度．電路分析是電學的基礎，不會電路分析，也就意味著后續(xù)電學學習無法進行．

1 電路分析現狀

通過查閱知網同類文章得知，當前國內外進行電路分析方法主要為拆除法[1]、電流流向法[2]、等效電路法[3]3種方法，這3種傳統(tǒng)方法使用多年，深受廣大師生的喜愛．然而即便使用這3種方法能在一定程度上簡化電路分析，降低電路分析的難度，但對于學生來說電路分析依舊是電學學習的一大難點，由此可知，這些方法雖然有效，但仍不足以滿足學生簡化電路分析的需求．

2 巧用“四步” 融合“五線” 建構電路分析模式

電路是電流的路徑，電路分析離不開電流路徑的分析，故可在電流路徑線的基礎上用不同顏色的筆進行彩描(本文章用不同虛線代表不同顏色的彩描線)，進而參照歸屬標準，利用不同顏色的彩描線進行分析評判.利用分析線的定位目標、建構路線、制定標準、評判歸屬“四步”分析模式，將路線、描線、分析線、認知線、思維線“五線”合一，幫助學生借助電路分析達成分析、評價等高階認知[4]，培養(yǎng)學生思維的敏捷性、邏輯性、深刻性、批判性等品質[5]，最終提升學生學科素養(yǎng)．融合框架如圖1所示，文章后續(xù)圖示只展示路線和描線部分．

圖1 建構電路分析的融合框架

2.1 定位目標 培養(yǎng)思維的敏捷性

電路分析的目標是電路本身，一般指電路圖或實物圖，若題中未給出電路圖或實物圖，則應根據題意先畫出電路圖．通過迅速抓住問題中的有用信息，短時匹配腦海中所學的電學知識，培養(yǎng)學生思維的敏捷性[5]．

2.2 建構路線 培養(yǎng)思維的邏輯性

電路分析的關鍵是電流路線分析，使用不同顏色的筆進行描線，將電流路線顯化，突出電路中的電流路徑這一關鍵信息，實現電流路線的建構．建構過程和第三步的制定標準達成了學生高階認知中的分析，同時培養(yǎng)了學生思維的邏輯性．

2.3 制定標準 培養(yǎng)思維的深刻性

經過前兩步之后，將電流路線轉化為描線之后，不同的描線情況代表著不同的電路情況，如何建立起描線情況和電路情況之間的關聯(lián)，需要描線判斷電路的標準，標準的制定可通過分析幾個案例后進行歸納．此過程可一次性進行，后期只需參照標準執(zhí)行即可．制定標準的過程達成了高階認知的分析，主要培養(yǎng)了學生思維的深刻性．

2.4 評判歸屬 培養(yǎng)思維的批判性

經過前三步之后，只需利用制定好的標準對實際電路進行歸屬評判即可，根據標準中的描線特征，判斷出電路情況，得出電路分析的最終答案．評判歸屬的過程達成了高階認知的評價，同時培養(yǎng)了學生思維的批判性．

3 “四步五線”式電路分析模式的實踐

3.1 以描線分析路線

通過描線法將隱性的電流路徑顯化，再通過對描線上用電器的分析，從而判斷用電器串并聯(lián)情況及短路故障，分析流程如圖2所示．

圖2 分析流程

3.1.1 數線判斷串并聯(lián)

串并聯(lián)電路是初中電學需要掌握的基本內容，串并聯(lián)電路的分析也是學生學習的一大難點，尤其是實物圖的串并聯(lián)電路分析．可通過數線法進行串并聯(lián)電路分析，既先將電路中的所有電流路徑用不同顏色的筆描線(一條電流路徑用一種顏色)，當電路中只有一條描線時，為串聯(lián)電路；當電路中有多條描線時，為并聯(lián)電路．

【例1】圖3的(a)和(b)中只有一條虛線所畫的電流路徑，故(a)、(b)電路均為串聯(lián)電路．圖3的(c)和(d)中均有一粗一細兩條虛線所畫的電流路徑，故(c)、(d)電路均為并聯(lián)電路，且只有一條描線的部分為支路，有兩條描線的部分為干路．

圖3 例1題圖

無論多復雜的電路均可利用此方法進行判斷，實際使用過程中可用不同顏色的筆代替不同的虛線，畫出的效果更明顯．后續(xù)的所有實踐均以電路圖為例，所有方法均同樣適用于實物圖的電路分析．

3.1.2 據電器判斷短路

短接是常見的電路故障，也是電路分析時容易忽視的問題，可通過描線顯化可能的電流路徑，再對比顯化的電流路徑，根據分流的支路上是否有用電器判斷短接現象．

【例2】圖4電路經過描線后，雖然看起來有兩條電流路徑，然而細看兩條電流路徑分開之處，粗線所在的電流路徑并未經過任何用電器，故電鈴被短接．

圖4 例2題圖

電源短路現象也是學生容易忽略的一種電路故障，通過描線顯化電流路徑進行電路分析時，還能有效判斷出是否存在電源短路的現象．

【例3】圖5電路經過描線后，可以發(fā)現有3條電流路徑，進一步觀察分析可知，中間虛線所描的電流路徑上沒有任何用電器，會造成電源短路．

圖5 例3題圖

3.2 以共線分析控制

電路控制和電流測量遵循相同的規(guī)律，即開關控制同一條電流路徑上的用電器，電流表測量同一條電流路徑上的電流．通過描線后根據開關、電流表與用電器是否共線，判斷電路的控制和電流測量情況，流程如圖6所示．

圖6 以共線分析控制流程圖

3.2.1 共線尋找開關

開關是電路的重要元件，開關的斷開和閉合不僅影響用電器的工作，還會影響用電器的串并聯(lián)關系，對這樣的變化電路進行判斷是學生學習中的一大難點，可通過描線顯化電流路徑，進而對描線上的開關及用電器分析判斷開關與用電器關系及電路串并聯(lián)情況．

【例4】圖7電路經過描線后，可以發(fā)現圖(a)中有2條描線，故電路為并聯(lián)電路，且圖中L2與S3在同一條描繪線上，故S3控制L2，而S1上有L1和L2都經過的描線，故S1控制L1和L2，即S1在干路上；圖(b)中通過L1和L2只有1條描線且通過S2，故該電路為串聯(lián)電路，且S2為該電路的控制開關．

圖7 例4題圖

3.2.2 共線測量電流

電流表測量所在電路的電流，理解容易，然而實際判斷電流表測量的電路是學生學習的難點，可通過先描線，再判斷電流表與用電器是否共線，進而判斷出電流表測量的電路．

【例5】圖8電路經描線之后，根據電流表與用電器之間的共線規(guī)律，可看出A2與L1共線，A3與L2共線，故A2測量L1電流，A3測量L2電流，圖中兩條虛線均經過A1，由此可知A1既測量通過L1的電流，也測量通過L2的電流，故A1測量的是L1和L2的合電流，既干路電流．

圖8 例5題圖

根據是否共線判斷電流表測量情況，降低了學生學習的難度．若要判斷電流表的正負極情況，只需給每條描線標上電流方向，再根據電流從電流表正極流入、負極流出的規(guī)律進行判斷即可．

3.3 以同物判斷電壓

判斷電壓表測量哪部分電路電壓，對于學生來說其難度甚至高于對電流表測量情況的判斷，究其原因是電壓表與被測電路并聯(lián)，并聯(lián)也就意味著電路變復雜，不易確認與電壓表并聯(lián)的電路為哪部分，因此，學生容易看錯電壓表測量電路．此時可用同物法進行判斷，既從電壓表兩端分別畫出兩條線，遇到有分叉即分叉，能越過閉合(或將要閉合)的開關、電流表，不能越過用電器、電源、其他電壓表等元件，畫完后觀察兩端皆有描線的用電器或電源既為該電壓表測量的對象，流程如圖9所示．

圖9 以同物判斷電壓流程圖

【例6】圖10電路從電壓表兩端分別描線后，發(fā)現只有燈L兩端皆有描線，R的右端和電源的左端均無描線，故電壓表測量的是燈L的電壓．

圖10 例6題圖

通過描線后的同物判斷，將學生隱性的判斷過程顯化，由此降低判斷的難度，幫助學生提升分析問題的能力．

3.4 以長度判斷電阻

動態(tài)電路分為由開關通斷引起的動態(tài)電路和滑動變阻器滑片移動引起的動態(tài)電路兩種．由開關通斷引起的動態(tài)電路分析見“3.2.1 共線尋找開關”.由滑動變阻器滑片移動引起的動態(tài)電路分析的一般順序是：滑動變阻器的有效長度變化→滑動變阻器的電阻變化→電路中的電流、電壓分配等的變化．對于學生來說，難點在于判斷滑動變阻器的電阻大小變化，究其原因是滑動變阻器的有效長度判斷困難，尤其是實物圖中的判斷，故可先進行描線，進而判斷描線經過部分長度變化，即可判斷出電阻大小變化，流程如圖11所示．

圖11 以長度判斷電阻流程圖

【例7】圖12電路通過描線后可看出滑動變阻器電阻部分被畫線的是AP，故有效長度為AP，由此根據滑片移動后AP長度的變化情況，從而得知有效電阻大小的變化，進而知道電流、電壓分配等電路相關物理量變化．

圖12 例7題圖

通過描出電路中滑動變阻器的有效長度，從而找準動態(tài)電路判斷的切入口，理順動態(tài)電路分析的順序，可有效提升學生的邏輯思維．

4 結束語

電路分析是電學的基礎，也是初中電學學習重點和難點，同時也是學生高階認知和思維品質培養(yǎng)的重要陣地．通過“四步”模式，實現“五線”融合，不僅簡化分析過程，有效降低學生學習的難度，更提升學生認知水平，幫助學生理解電學本質，培養(yǎng)學生思維品質，提升學生科學素養(yǎng)．然而如何利用描線法進行斷路的判斷有待進一步研究．