基本電路對(duì)學(xué)生電路綜合能力培養(yǎng)分析與探討

孫國(guó)平

摘 要：初中物理是初中多門(mén)學(xué)科體系中的重要組成部分，對(duì)于培養(yǎng)學(xué)生掌握基本的物理知識(shí)，運(yùn)用科學(xué)知識(shí)分析客觀(guān)世界的能力，形成良好的科學(xué)研究習(xí)慣、科學(xué)思維以及推動(dòng)學(xué)生進(jìn)一步的學(xué)習(xí)都具有不可替代的重要意義。本文敘述了運(yùn)用物理中典型的基本電路，通過(guò)對(duì)知識(shí)點(diǎn)的分析，對(duì)學(xué)生電路綜合能力進(jìn)行培養(yǎng)，最后結(jié)論表明，這種教學(xué)方案對(duì)于提升教學(xué)效果，培養(yǎng)學(xué)生電路綜合能力具有重要的作用。

關(guān)鍵詞：物理；電路圖；培養(yǎng)

電學(xué)是初中物理知識(shí)與能力模塊重要的組成部分，電學(xué)知識(shí)本身的特征決定了電學(xué)方面的實(shí)驗(yàn)?zāi)軌蛴行囵B(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新思維，提升學(xué)生進(jìn)行物理學(xué)習(xí)的積極性以及主動(dòng)性。

根據(jù)目前初中物理的教學(xué)要求，電學(xué)部分所涉及的實(shí)驗(yàn)主要有電流與電壓關(guān)系的測(cè)定、電流與電阻關(guān)系分析、伏安法測(cè)電阻以及小燈泡功率測(cè)試等方面的探究。

初中物理電學(xué)的實(shí)驗(yàn)對(duì)于學(xué)生的實(shí)驗(yàn)?zāi)芰哂芯C合的要求，要求學(xué)生能夠按照指定電路圖進(jìn)行電路的連接，能夠進(jìn)行故障診斷，進(jìn)行相應(yīng)的設(shè)計(jì)，對(duì)學(xué)生的分析設(shè)計(jì)能力、歸納總結(jié)能力具有一定的要求。實(shí)驗(yàn)?zāi)軌蛱嵘龑W(xué)生的學(xué)習(xí)積極性與主動(dòng)性，因此根據(jù)基本電路的設(shè)計(jì)與分析，對(duì)電學(xué)知識(shí)進(jìn)行綜合的復(fù)習(xí)對(duì)于提升學(xué)生的電學(xué)知識(shí)能力具有事半功倍的效果。

一、 通過(guò)基本電路，構(gòu)建初中物理電學(xué)知識(shí)模塊

初中物理電學(xué)所涉及的知識(shí)能力較多，學(xué)生要全面掌握有一定的難度，通過(guò)基本電路實(shí)驗(yàn)過(guò)程中所需的知識(shí)能力可以幫助學(xué)生實(shí)現(xiàn)基礎(chǔ)知識(shí)能力的有效掌握，在實(shí)驗(yàn)中實(shí)現(xiàn)各類(lèi)重點(diǎn)考點(diǎn)的提煉。

本文中采用的基本電路涵蓋了初中物理許多的基本知識(shí)點(diǎn)，首先是能夠掌握初中電學(xué)中電流表、電壓表等基本測(cè)量?jī)x器的使用注意事項(xiàng)，使用方法以及基本原理，同時(shí)可以了解滑動(dòng)變阻器的原理以及對(duì)電路工作狀態(tài)的影響，可以了解電路中電流、電阻、電壓之間的關(guān)系等。

構(gòu)建的知識(shí)能力模塊圖可以對(duì)初中物理需要考查的知識(shí)進(jìn)行整體的了解，使學(xué)生能夠?qū)﹄妼W(xué)知識(shí)具有連貫以及整體的理解。同時(shí)便于學(xué)生進(jìn)行自主學(xué)習(xí)，讓學(xué)生了解電學(xué)的學(xué)習(xí)目標(biāo)以及相關(guān)知識(shí)內(nèi)容。圍繞基本電路對(duì)初中物理的電學(xué)核心知識(shí)能力模塊構(gòu)建如圖1所示。

二、以基本電路為原型，全面掌握初中電學(xué)中的各個(gè)實(shí)驗(yàn)

圖2所示電路為整個(gè)初中物理電學(xué)實(shí)驗(yàn)的靈魂，其中包含的電路原理，實(shí)驗(yàn)規(guī)范，對(duì)電流、電壓、電阻關(guān)系的分析思維，能夠?qū)⒊踔形锢黼妼W(xué)實(shí)驗(yàn)的知識(shí)能力線(xiàn)性呈現(xiàn)。

1.根據(jù)電路原理圖進(jìn)行實(shí)物電路連接

根據(jù)電路原理圖完成實(shí)物圖的連接是初中物理電學(xué)中極為重要的實(shí)驗(yàn)技能，通過(guò)本實(shí)驗(yàn)可以鍛煉學(xué)生本項(xiàng)實(shí)驗(yàn)技能。具體而言可以讓學(xué)生掌握根據(jù)電路圖連接實(shí)物圖的基本方法，找出兩者之間的相互對(duì)應(yīng)關(guān)系，掌握電流表、電壓表等儀表的正確連接方式，掌握量程的估算方法，理解電路不同連接方法對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果可能帶來(lái)的影響。

實(shí)物圖的連接可以有效鍛煉學(xué)生的實(shí)驗(yàn)基本技能，提高實(shí)踐動(dòng)手能力培養(yǎng)學(xué)生進(jìn)行實(shí)驗(yàn)探索，總結(jié)出方法原理的基本能力。

2.依據(jù)基本電路，復(fù)習(xí)電學(xué)實(shí)驗(yàn)

基本電路可以進(jìn)行電流、電壓關(guān)系的分析測(cè)試，學(xué)生掌握電流、電壓兩個(gè)變量關(guān)系分析時(shí)，應(yīng)該保持其他的物理量、實(shí)驗(yàn)條件的確定。通過(guò)改變滑動(dòng)變阻器的阻值，對(duì)定值電阻兩端的電壓以及流經(jīng)電阻的電流的數(shù)據(jù)進(jìn)行記錄，分析電流以及電壓之間的關(guān)系；同時(shí)還可以進(jìn)行電流、電阻相互關(guān)系的分析及未知電阻的測(cè)量（如小燈泡電阻的測(cè)量）。

在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，學(xué)生能夠掌握基本儀表的讀數(shù)方法、數(shù)據(jù)記錄的方法、實(shí)驗(yàn)過(guò)程中的注意事項(xiàng)、實(shí)驗(yàn)中基本故障原因的分析以及故障解決等多個(gè)基本的實(shí)驗(yàn)技能。通過(guò)上面基本電路引出的測(cè)量型實(shí)驗(yàn)，讓學(xué)生認(rèn)識(shí)到電阻測(cè)量可以通過(guò)工具直接測(cè)量還可以采用間接的方法進(jìn)行測(cè)量。讓學(xué)生弄懂間接測(cè)量的實(shí)驗(yàn)原理并正確使用器材，掌握必要的實(shí)驗(yàn)技巧，再通過(guò)分析推理得出正確結(jié)論。最后能夠評(píng)估實(shí)驗(yàn)的得失，獲取實(shí)驗(yàn)的經(jīng)驗(yàn)值，此外還可以讓學(xué)生在實(shí)驗(yàn)中學(xué)會(huì)查找實(shí)驗(yàn)中電路的故障問(wèn)題，使知識(shí)得到補(bǔ)充和完善，更重要的是通過(guò)觀(guān)察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象分析和解決問(wèn)題，能夠培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)造性思維能力，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。

三、通過(guò)基本電路訓(xùn)練學(xué)生的發(fā)散性思維，鍛煉學(xué)生的創(chuàng)新能力

對(duì)于基本電路的深度掌握，學(xué)生能夠通過(guò)基本電路中的各項(xiàng)知識(shí)能力進(jìn)行各類(lèi)知識(shí)能力的創(chuàng)新。學(xué)生可以突破固有的認(rèn)知方式以及知識(shí)結(jié)構(gòu)，創(chuàng)造性地進(jìn)行新問(wèn)題的解決。通過(guò)基本電路的學(xué)習(xí)，讓學(xué)生可以達(dá)到舉一反三、觸類(lèi)旁通的學(xué)習(xí)效果。

例如，通過(guò)基本電路的學(xué)習(xí)，學(xué)生可以進(jìn)行以下的創(chuàng)新探究，比如，目前的實(shí)驗(yàn)器材有電源一個(gè)、導(dǎo)線(xiàn)充足、電流表一個(gè)，阻值已知的定值電阻R0，要求根據(jù)上述器材進(jìn)行一個(gè)未知電阻Rx的測(cè)量。

學(xué)生可以自主進(jìn)行測(cè)量電路的設(shè)計(jì)以及電路測(cè)量方案的確定。根據(jù)基本電路的知識(shí)可以得知：U=IR。本題中電壓未知，同時(shí)也沒(méi)有電壓表，但是電源電壓是確定不變的，因此設(shè)計(jì)測(cè)量方案如下，首先將電源、定值電阻R0、開(kāi)關(guān)、電流表進(jìn)行串聯(lián)，讀出此時(shí)電流表的讀數(shù)為I1，斷開(kāi)電路，將定值電阻換成待測(cè)電阻Rx，讀出此時(shí)電路表的讀數(shù)為I2。根據(jù)基本電路得到的歐姆定律（忽略電源以及電流表內(nèi)阻的影響），可以得到：U=I1R0=I2Rx。從而可以間接測(cè)算出未知電阻的阻值。同時(shí)可以引導(dǎo)學(xué)生分析，如果僅有一個(gè)電壓表而無(wú)電流表應(yīng)該如何進(jìn)行測(cè)量方案的設(shè)計(jì)，如果僅有一個(gè)電阻箱該如何進(jìn)行。

通過(guò)以上的問(wèn)題，學(xué)生可以通過(guò)基本電路的深度掌握，找出間接測(cè)量等效方案。對(duì)培養(yǎng)學(xué)生的演繹推理能力、創(chuàng)新設(shè)計(jì)能力具有重要的作用。同時(shí)可以利用一題多變、不同解決方法等鍛煉學(xué)生的思維能力、培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力以及發(fā)散性思維。

四、通過(guò)基本電路，培養(yǎng)學(xué)生進(jìn)行實(shí)際考題解決的能力

伏安法測(cè)量電阻是目前初中物理考試的重點(diǎn)知識(shí)之一，考題中一般會(huì)涉及實(shí)物電路的連接、數(shù)據(jù)的記錄、測(cè)量結(jié)果的分析等方面的內(nèi)容。只要依靠基本電路的知識(shí)點(diǎn)的掌握，可以輕松完成本方面實(shí)際的考題。

比如，中考試題中出現(xiàn)的伏安法測(cè)電路的考題，首先要求學(xué)生進(jìn)行實(shí)物圖的連接，只要掌握測(cè)量的原理以及基本儀表的接入方式，難度較低。同時(shí)要求分析多次測(cè)量求平均值的意義，本考點(diǎn)也屬于基本實(shí)驗(yàn)技能，通過(guò)基本電路的分析，學(xué)生理解多次測(cè)量求平均值可以有效降低誤差對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果的影響。實(shí)驗(yàn)中將待測(cè)電阻換成小燈泡進(jìn)行測(cè)量，屬于考題中難度較大的題。考題中給出了滑動(dòng)變阻器在不同位置時(shí)，小燈泡兩端的電壓以及流經(jīng)小燈泡電流要求分析小燈泡電阻的變化趨勢(shì)，學(xué)生只需要根據(jù)基本電路中得出的電壓與電流的關(guān)系進(jìn)行電阻的計(jì)算就可以完成電阻值以及變化趨勢(shì)的確定；同時(shí)要求分析小燈泡電阻值發(fā)生變化的原因，總結(jié)分析因?yàn)楫?dāng)電流變大的時(shí)候，小燈泡鎢絲的溫度升高，阻值變大。

本試題屬于中等偏上的難度，圍繞基本電路、儀表進(jìn)行了電路實(shí)物連接能力考查、歸納演繹能力考查、實(shí)際問(wèn)題具體分析以及運(yùn)用科學(xué)術(shù)語(yǔ)對(duì)實(shí)驗(yàn)的結(jié)果進(jìn)行原因分析以及結(jié)論總結(jié)等多個(gè)方面的能力。各種能力都在基本電路中有所涉及。

五、結(jié)論

初中物理電學(xué)教學(xué)過(guò)程中，通過(guò)基本電路可以實(shí)現(xiàn)相關(guān)知識(shí)能力的有效構(gòu)建，符合學(xué)生的認(rèn)知規(guī)律以及初中物理教學(xué)的特點(diǎn)。以基本電路的深度分析為主線(xiàn)，將原來(lái)分散的知識(shí)點(diǎn)進(jìn)行線(xiàn)性展開(kāi)，對(duì)提升學(xué)生的學(xué)習(xí)效率具有重要的意義。

本教學(xué)方案可以有效培養(yǎng)學(xué)生的知識(shí)遷移能力、培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新思維以及實(shí)際解決問(wèn)題的能力，為學(xué)生未來(lái)更高階段的學(xué)習(xí)、未來(lái)從事自然科學(xué)的研究奠定堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

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（作者單位：江蘇省泰州市姜堰區(qū)溱潼第二中學(xué)）