“比較兩種不同的電路”的實驗創(chuàng)新設計

吳栩飛

[摘 要]“比較兩種不同的電路”是教科版小學科學四年級《電》這一單元的教學難點，教師以追求學生科學素養(yǎng)的培養(yǎng)為價值導向，基于電路知識抽象、教材思路過于開放等問題，對實驗進行創(chuàng)新設計：通過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;以簡單的電路元件固定裝置，解決學生交流展示困難的問題;對教學流程進行優(yōu)化設計，使學生在學習中主動思考、探究、內化，提高學生的思維水平。

[關鍵詞]小學科學;創(chuàng)新設計;電路

[中圖分類號] G623.6[文獻標識碼] A[文章編號] 1007-9068（2020）30-0073-02

一、對電壓教學的創(chuàng)新設計

1.教材中描述電壓的方法

這一課教材中有關電壓的表述是“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”。教材沒有任何鋪墊，直接引出“電壓”一詞，學生難以理解它的含義。

2.基于實驗演示的電壓教學

《科學課程標準》并沒有要求學生深入理解電壓的知識，因此，筆者借助水壓來模擬電壓，通過自制的模擬裝置演示水壓是形成水流的原因，使學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，一端分別插入兩個飲料瓶中，另一端分別插入透明吸管的兩頭，連通兩個瓶子。

首先，讓兩名學生將瓶子舉到相同的高度，打開開關K，水不會流動（如圖1）。關上開關K，讓另一名學生拿著注射器吸取B瓶中的水到A瓶（如圖2），并在A瓶中滴入幾滴黑墨水。打開開關K，可以觀察到水流動起來了，A瓶中的水流向B瓶。

二、對電流流動教學的創(chuàng)新設計

1.傳統(tǒng)的電流流動教學方法

傳統(tǒng)教學中，教師通常采用在電路圖上畫箭頭的方法向學生指出電流的流動方向。這種方式太過抽象、不直觀，學生無法將電流流動與兩種電路的本質特點建立起聯(lián)系。

2.基于自制教具的電流流動教學

在水壓模擬電壓的基礎上，以水流模擬電流，通過自制串聯(lián)、并聯(lián)電路演示板將水的流動路徑與電路結合起來（見圖3、圖4）。

（1）主要材料：木板、泡沫板、電路元件、導線、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，同時使輸液管的末尾低于瓶子擺放位置。由于水壓的作用，打開水流開關，水能夠自然流出。

使用時，閉合電路開關，燈泡亮起，打開水流開關，水沿輸液管流動，可直觀指示電流流動路徑。

三、對電路學具的創(chuàng)新設計

1.傳統(tǒng)的電路學具

傳統(tǒng)的電路學具主要包括導線、燈座、小燈泡、電池盒、電池。這些電路元件零散，無法固定與展示，只能放在桌面上，不利于實驗后班級的展示交流。

2. 對電路學具的創(chuàng)新設計

利用細鐵絲和泡沫板制作電路的固定與展示裝置（見圖5）。

（1）主要材料：直徑約1.3mm的細鐵絲、厚度約5mm的泡沫板。

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

四、對實驗教學流程的創(chuàng)新設計

1.教材對實驗教學流程的設計

教材安排了兩個教學活動，即兩節(jié)電池的不同連接方法和兩個燈泡的不同連接方法。教材旨在讓學生通過動手試連發(fā)現電路有兩種不同的連接方法和特點，然后班級討論，得出結論。

通過課本“實驗—討論”的思路來教學，學生在實驗前缺乏對兩種電路的基本認識，實驗過程盲目，他們更側重于關注連接后燈泡會不會亮，而不是電路本身的特點，這也使得后續(xù)的討論十分空泛。

2.對實驗教學流程的創(chuàng)新設計

這個設計基于學生的認知規(guī)律對教學流程進行細化，具體包括以下四個教學活動：課堂引入——觀察與思考——實驗與討論——遷移與應用。

（1）課堂引入：激發(fā)興趣。出示電壓模擬裝置，讓學生演示水流形成的過程，類比當電路中存在電壓時，電流也會流動起來。設疑：電流在電路中會如何流動呢？

（2）觀察與思考：初識電路。出示串聯(lián)、并聯(lián)電路演示板，首先演示串聯(lián)電路：閉合開關，燈泡亮起，接著打開水流開關，觀察水的流動。學生認識到串聯(lián)電路的電流在一條電路中流動。同理，演示并聯(lián)電路，使學生得出并聯(lián)電路的電流在多條電路中流動的結論。

（3）實驗與討論：強化認識。學生結合對兩種電路的認識，先設計電路圖，再連接電路，并有目的地觀察電路的特點。最后，利用優(yōu)化的學具進行班級展示與討論，得出串聯(lián)電路和并聯(lián)電路的本質不同的結論。

（4）遷移與應用：學以致用。學生運用這節(jié)課學到的知識，分析生活中常見的電路（如燈串電路、路燈電路、家庭電路等）屬于哪種連接方式。

五、效果與評價

這節(jié)課通過優(yōu)化教學流程，讓學生經歷從認識到理解、從理解到應用的學習過程，教學活動層層遞進，使學生的認識步步深化。教師以水壓模擬電壓裝置，通過串聯(lián)、并聯(lián)電路演示板，讓學生對抽象的電壓和電流有直觀的認識，更好地理解兩種電路的本質區(qū)別。生動演示實驗比起純講解更能激發(fā)學生的興趣，激活學生的思維。

（特約編輯 木 清）