“比較兩種不同的電路”的實(shí)驗(yàn)創(chuàng)新設(shè)計(jì)

吳栩飛

[摘 要]“比較兩種不同的電路”是教科版小學(xué)科學(xué)四年級(jí)《電》這一單元的教學(xué)難點(diǎn)，教師以追求學(xué)生科學(xué)素養(yǎng)的培養(yǎng)為價(jià)值導(dǎo)向，基于電路知識(shí)抽象、教材思路過(guò)于開(kāi)放等問(wèn)題，對(duì)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行創(chuàng)新設(shè)計(jì)：通過(guò)自制的水壓模擬電壓裝置以及串聯(lián)、并聯(lián)電路演示板化，變抽象為形象;以簡(jiǎn)單的電路元件固定裝置，解決學(xué)生交流展示困難的問(wèn)題;對(duì)教學(xué)流程進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，使學(xué)生在學(xué)習(xí)中主動(dòng)思考、探究、內(nèi)化，提高學(xué)生的思維水平。

[關(guān)鍵詞]小學(xué)科學(xué);創(chuàng)新設(shè)計(jì);電路

[中圖分類號(hào)] G623.6[文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼] A[文章編號(hào)] 1007-9068（2020）30-0073-02

一、對(duì)電壓教學(xué)的創(chuàng)新設(shè)計(jì)

1.教材中描述電壓的方法

這一課教材中有關(guān)電壓的表述是“一節(jié)電池電壓是1.5v，兩節(jié)電池串聯(lián)電壓是3v，兩節(jié)電池并聯(lián)電壓還是1.5v”。教材沒(méi)有任何鋪墊，直接引出“電壓”一詞，學(xué)生難以理解它的含義。

2.基于實(shí)驗(yàn)演示的電壓教學(xué)

《科學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)》并沒(méi)有要求學(xué)生深入理解電壓的知識(shí)，因此，筆者借助水壓來(lái)模擬電壓，通過(guò)自制的模擬裝置演示水壓是形成水流的原因，使學(xué)生類比后明白電壓是形成電流的原因。

（1）主要材料：飲料瓶、醫(yī)用輸液管、透明吸管、注射器（去針頭）。

（2）原理與方法：取兩個(gè)大小相同的飲料瓶，去底，各盛半瓶水;將兩根輸液管減去一半后，一端分別插入兩個(gè)飲料瓶中，另一端分別插入透明吸管的兩頭，連通兩個(gè)瓶子。

首先，讓兩名學(xué)生將瓶子舉到相同的高度，打開(kāi)開(kāi)關(guān)K，水不會(huì)流動(dòng)（如圖1）。關(guān)上開(kāi)關(guān)K，讓另一名學(xué)生拿著注射器吸取B瓶中的水到A瓶（如圖2），并在A瓶中滴入幾滴黑墨水。打開(kāi)開(kāi)關(guān)K，可以觀察到水流動(dòng)起來(lái)了，A瓶中的水流向B瓶。

二、對(duì)電流流動(dòng)教學(xué)的創(chuàng)新設(shè)計(jì)

1.傳統(tǒng)的電流流動(dòng)教學(xué)方法

傳統(tǒng)教學(xué)中，教師通常采用在電路圖上畫(huà)箭頭的方法向?qū)W生指出電流的流動(dòng)方向。這種方式太過(guò)抽象、不直觀，學(xué)生無(wú)法將電流流動(dòng)與兩種電路的本質(zhì)特點(diǎn)建立起聯(lián)系。

2.基于自制教具的電流流動(dòng)教學(xué)

在水壓模擬電壓的基礎(chǔ)上，以水流模擬電流，通過(guò)自制串聯(lián)、并聯(lián)電路演示板將水的流動(dòng)路徑與電路結(jié)合起來(lái)（見(jiàn)圖3、圖4）。

（1）主要材料：木板、泡沫板、電路元件、導(dǎo)線、醫(yī)用輸液管、小瓶子。

（2）原理與方法：將電路元件按電路要求連接并固定在木板上;在瓶子中裝入水（加幾滴黑墨水），然后將醫(yī)用輸液管插入瓶子中，并沿著電路擺放，同時(shí)使輸液管的末尾低于瓶子擺放位置。由于水壓的作用，打開(kāi)水流開(kāi)關(guān)，水能夠自然流出。

使用時(shí)，閉合電路開(kāi)關(guān)，燈泡亮起，打開(kāi)水流開(kāi)關(guān)，水沿輸液管流動(dòng)，可直觀指示電流流動(dòng)路徑。

三、對(duì)電路學(xué)具的創(chuàng)新設(shè)計(jì)

1.傳統(tǒng)的電路學(xué)具

傳統(tǒng)的電路學(xué)具主要包括導(dǎo)線、燈座、小燈泡、電池盒、電池。這些電路元件零散，無(wú)法固定與展示，只能放在桌面上，不利于實(shí)驗(yàn)后班級(jí)的展示交流。

2. 對(duì)電路學(xué)具的創(chuàng)新設(shè)計(jì)

利用細(xì)鐵絲和泡沫板制作電路的固定與展示裝置（見(jiàn)圖5）。

（1）主要材料：直徑約1.3mm的細(xì)鐵絲、厚度約5mm的泡沫板。

（2）原理與方法：細(xì)鐵絲易彎曲，具有一定的硬度，且不影響接線柱的導(dǎo)電性;泡沫板易插入，輕巧易拿起。制作時(shí)，將鐵絲繞接線柱一圈，然后扎入泡沫板內(nèi)，在泡沫板反面將鐵絲折彎即可固定（見(jiàn)圖6）。

四、對(duì)實(shí)驗(yàn)教學(xué)流程的創(chuàng)新設(shè)計(jì)

1.教材對(duì)實(shí)驗(yàn)教學(xué)流程的設(shè)計(jì)

教材安排了兩個(gè)教學(xué)活動(dòng)，即兩節(jié)電池的不同連接方法和兩個(gè)燈泡的不同連接方法。教材旨在讓學(xué)生通過(guò)動(dòng)手試連發(fā)現(xiàn)電路有兩種不同的連接方法和特點(diǎn)，然后班級(jí)討論，得出結(jié)論。

通過(guò)課本“實(shí)驗(yàn)—討論”的思路來(lái)教學(xué)，學(xué)生在實(shí)驗(yàn)前缺乏對(duì)兩種電路的基本認(rèn)識(shí)，實(shí)驗(yàn)過(guò)程盲目，他們更側(cè)重于關(guān)注連接后燈泡會(huì)不會(huì)亮，而不是電路本身的特點(diǎn)，這也使得后續(xù)的討論十分空泛。

2.對(duì)實(shí)驗(yàn)教學(xué)流程的創(chuàng)新設(shè)計(jì)

這個(gè)設(shè)計(jì)基于學(xué)生的認(rèn)知規(guī)律對(duì)教學(xué)流程進(jìn)行細(xì)化，具體包括以下四個(gè)教學(xué)活動(dòng)：課堂引入——觀察與思考——實(shí)驗(yàn)與討論——遷移與應(yīng)用。

（1）課堂引入：激發(fā)興趣。出示電壓模擬裝置，讓學(xué)生演示水流形成的過(guò)程，類比當(dāng)電路中存在電壓時(shí)，電流也會(huì)流動(dòng)起來(lái)。設(shè)疑：電流在電路中會(huì)如何流動(dòng)呢？

（2）觀察與思考：初識(shí)電路。出示串聯(lián)、并聯(lián)電路演示板，首先演示串聯(lián)電路：閉合開(kāi)關(guān)，燈泡亮起，接著打開(kāi)水流開(kāi)關(guān)，觀察水的流動(dòng)。學(xué)生認(rèn)識(shí)到串聯(lián)電路的電流在一條電路中流動(dòng)。同理，演示并聯(lián)電路，使學(xué)生得出并聯(lián)電路的電流在多條電路中流動(dòng)的結(jié)論。

（3）實(shí)驗(yàn)與討論：強(qiáng)化認(rèn)識(shí)。學(xué)生結(jié)合對(duì)兩種電路的認(rèn)識(shí)，先設(shè)計(jì)電路圖，再連接電路，并有目的地觀察電路的特點(diǎn)。最后，利用優(yōu)化的學(xué)具進(jìn)行班級(jí)展示與討論，得出串聯(lián)電路和并聯(lián)電路的本質(zhì)不同的結(jié)論。

（4）遷移與應(yīng)用：學(xué)以致用。學(xué)生運(yùn)用這節(jié)課學(xué)到的知識(shí)，分析生活中常見(jiàn)的電路（如燈串電路、路燈電路、家庭電路等）屬于哪種連接方式。

五、效果與評(píng)價(jià)

這節(jié)課通過(guò)優(yōu)化教學(xué)流程，讓學(xué)生經(jīng)歷從認(rèn)識(shí)到理解、從理解到應(yīng)用的學(xué)習(xí)過(guò)程，教學(xué)活動(dòng)層層遞進(jìn)，使學(xué)生的認(rèn)識(shí)步步深化。教師以水壓模擬電壓裝置，通過(guò)串聯(lián)、并聯(lián)電路演示板，讓學(xué)生對(duì)抽象的電壓和電流有直觀的認(rèn)識(shí)，更好地理解兩種電路的本質(zhì)區(qū)別。生動(dòng)演示實(shí)驗(yàn)比起純講解更能激發(fā)學(xué)生的興趣，激活學(xué)生的思維。

（特約編輯 木 清）