基本電路對學(xué)生電路綜合能力培養(yǎng)分析與探討

孫國平

摘 要：初中物理是初中多門學(xué)科體系中的重要組成部分，對于培養(yǎng)學(xué)生掌握基本的物理知識，運用科學(xué)知識分析客觀世界的能力，形成良好的科學(xué)研究習(xí)慣、科學(xué)思維以及推動學(xué)生進一步的學(xué)習(xí)都具有不可替代的重要意義。本文敘述了運用物理中典型的基本電路，通過對知識點的分析，對學(xué)生電路綜合能力進行培養(yǎng)，最后結(jié)論表明，這種教學(xué)方案對于提升教學(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)是初中物理知識與能力模塊重要的組成部分，電學(xué)知識本身的特征決定了電學(xué)方面的實驗?zāi)軌蛴行囵B(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新思維，提升學(xué)生進行物理學(xué)習(xí)的積極性以及主動性。

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

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

一、 通過基本電路，構(gòu)建初中物理電學(xué)知識模塊

初中物理電學(xué)所涉及的知識能力較多，學(xué)生要全面掌握有一定的難度，通過基本電路實驗過程中所需的知識能力可以幫助學(xué)生實現(xiàn)基礎(chǔ)知識能力的有效掌握，在實驗中實現(xiàn)各類重點考點的提煉。

本文中采用的基本電路涵蓋了初中物理許多的基本知識點，首先是能夠掌握初中電學(xué)中電流表、電壓表等基本測量儀器的使用注意事項，使用方法以及基本原理，同時可以了解滑動變阻器的原理以及對電路工作狀態(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)建的知識能力模塊圖可以對初中物理需要考查的知識進行整體的了解，使學(xué)生能夠?qū)﹄妼W(xué)知識具有連貫以及整體的理解。同時便于學(xué)生進行自主學(xué)習(xí)，讓學(xué)生了解電學(xué)的學(xué)習(xí)目標以及相關(guān)知識內(nèi)容。圍繞基本電路對初中物理的電學(xué)核心知識能力模塊構(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)中的各個實驗

圖2所示電路為整個初中物理電學(xué)實驗的靈魂，其中包含的電路原理，實驗規(guī)范，對電流、電壓、電阻關(guān)系的分析思維，能夠?qū)⒊踔形锢黼妼W(xué)實驗的知識能力線性呈現(xiàn)。

1.根據(jù)電路原理圖進行實物電路連接

根據(jù)電路原理圖完成實物圖的連接是初中物理電學(xué)中極為重要的實驗技能，通過本實驗可以鍛煉學(xué)生本項實驗技能。具體而言可以讓學(xué)生掌握根據(jù)電路圖連接實物圖的基本方法，找出兩者之間的相互對應(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實驗結(jié)果可能帶來的影響。

實物圖的連接可以有效鍛煉學(xué)生的實驗基本技能，提高實踐動手能力培養(yǎng)學(xué)生進行實驗探索，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)實驗

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

在實驗過程中，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、實驗過程中的注意事項、實驗中基本故障原因的分析以及故障解決等多個基本的實驗技能。通過上面基本電路引出的測量型實驗，讓學(xué)生認識到電阻測量可以通過工具直接測量還可以采用間接的方法進行測量。讓學(xué)生弄懂間接測量的實驗原理并正確使用器材，掌握必要的實驗技巧，再通過分析推理得出正確結(jié)論。最后能夠評估實驗的得失，獲取實驗的經(jīng)驗值，此外還可以讓學(xué)生在實驗中學(xué)會查找實驗中電路的故障問題，使知識得到補充和完善，更重要的是通過觀察實驗現(xiàn)象分析和解決問題，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

對于基本電路的深度掌握，學(xué)生能夠通過基本電路中的各項知識能力進行各類知識能力的創(chuàng)新。學(xué)生可以突破固有的認知方式以及知識結(jié)構(gòu)，創(chuàng)造性地進行新問題的解決。通過基本電路的學(xué)習(xí)，讓學(xué)生可以達到舉一反三、觸類旁通的學(xué)習(xí)效果。

例如，通過基本電路的學(xué)習(xí)，學(xué)生可以進行以下的創(chuàng)新探究，比如，目前的實驗器材有電源一個、導(dǎo)線充足、電流表一個，阻值已知的定值電阻R0，要求根據(jù)上述器材進行一個未知電阻Rx的測量。

學(xué)生可以自主進行測量電路的設(shè)計以及電路測量方案的確定。根據(jù)基本電路的知識可以得知：U=IR。本題中電壓未知，同時也沒有電壓表，但是電源電壓是確定不變的，因此設(shè)計測量方案如下，首先將電源、定值電阻R0、開關(guān)、電流表進行串聯(lián)，讀出此時電流表的讀數(shù)為I1，斷開電路，將定值電阻換成待測電阻Rx，讀出此時電路表的讀數(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。從而可以間接測算出未知電阻的阻值。同時可以引導(dǎo)學(xué)生分析，如果僅有一個電壓表而無電流表應(yīng)該如何進行測量方案的設(shè)計，如果僅有一個電阻箱該如何進行。

通過以上的問題，學(xué)生可以通過基本電路的深度掌握，找出間接測量等效方案。對培養(yǎng)學(xué)生的演繹推理能力、創(chuàng)新設(shè)計能力具有重要的作用。同時可以利用一題多變、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、通過基本電路，培養(yǎng)學(xué)生進行實際考題解決的能力

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

比如，中考試題中出現(xiàn)的伏安法測電路的考題，首先要求學(xué)生進行實物圖的連接，只要掌握測量的原理以及基本儀表的接入方式，難度較低。同時要求分析多次測量求平均值的意義，本考點也屬于基本實驗技能，通過基本電路的分析，學(xué)生理解多次測量求平均值可以有效降低誤差對實驗結(jié)果的影響。實驗中將待測電阻換成小燈泡進行測量，屬于考題中難度較大的題?？碱}中給出了滑動變阻器在不同位置時，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，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)系進行電阻的計算就可以完成電阻值以及變化趨勢的確定；同時要求分析小燈泡電阻值發(fā)生變化的原因，總結(jié)分析因為當電流變大的時候，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、儀表進行了電路實物連接能力考查、歸納演繹能力考查、實際問題具體分析以及運用科學(xué)術(shù)語對實驗的結(jié)果進行原因分析以及結(jié)論總結(jié)等多個方面的能力。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)過程中，通過基本電路可以實現(xiàn)相關(guān)知識能力的有效構(gòu)建，符合學(xué)生的認知規(guī)律以及初中物理教學(xué)的特點。以基本電路的深度分析為主線，將原來分散的知識點進行線性展開，對提升學(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)生的知識遷移能力、培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新思維以及實際解決問題的能力，為學(xué)生未來更高階段的學(xué)習(xí)、未來從事自然科學(xué)的研究奠定堅實的基礎(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)）