變通物理教材 讓學(xué)生情智漸進(jìn)
——以“家庭電路與安全用電”教學(xué)為例

(江蘇省海門市東洲中學(xué)，江蘇 南通 226100)

筆者在執(zhí)教蘇科版“家庭電路與安全用電”的過程中，根據(jù)學(xué)生的自主學(xué)習(xí)、已有知識(shí)與技能、興趣取向等，對(duì)原有的教材進(jìn)行適當(dāng)調(diào)整，在問題與情境的引領(lǐng)下，達(dá)成學(xué)生的知識(shí)與技能的漸進(jìn)建構(gòu)，也以此引導(dǎo)學(xué)生思維的循序漸進(jìn)，最終在達(dá)成教學(xué)目標(biāo)的同時(shí)，促進(jìn)學(xué)生的思維生長、智力提升、興趣倍增。

“家庭電路與安全用電”是與學(xué)生生活息息相關(guān)的教學(xué)內(nèi)容，雖然這部分內(nèi)容到初三下學(xué)期才開始學(xué)習(xí)，但是對(duì)于學(xué)生而言，他們已經(jīng)了解很多家庭用電常識(shí)，只是比較零散、膚淺而已。因此，在教學(xué)的過程中，我們就要準(zhǔn)確鎖定這一最近發(fā)展區(qū)。為此，筆者在課堂教學(xué)中采取了以下調(diào)整，取得良好的教學(xué)效果，現(xiàn)與大家分享。

1 以情啟知——你敢換嗎

結(jié)合學(xué)生的興趣愛好，為學(xué)生創(chuàng)設(shè)興趣和思維生長點(diǎn)，能較快地提高學(xué)生的參與度與思維度，為課堂活動(dòng)豎起明確的指向標(biāo)。在教學(xué)引入環(huán)節(jié)，筆者給學(xué)生創(chuàng)設(shè)了輕松愉悅的情景，并啟發(fā)學(xué)生思考。通過PPT提供一幅燈泡燒壞了的情景，問學(xué)生：你敢不敢把新燈泡換上去？而這一看似簡單的問題，卻讓學(xué)生興奮不已，學(xué)生大部分說不敢，你一句，他一句。此時(shí)教師借助學(xué)生的興奮勁，稍等片刻后，讓學(xué)生靜下來，再提出問題，其實(shí)提問前學(xué)生的議論是基于教師所創(chuàng)情景產(chǎn)生的自然交流和討論，啟發(fā)了學(xué)生的無意思維，也激發(fā)了學(xué)生的真思維，架起學(xué)生已有知識(shí)、技能與所學(xué)內(nèi)容的橋梁。于是，教師針對(duì)學(xué)生的已知與未知，開啟了學(xué)生的思維之旅。

問題1：你為什么不敢換？

生1：有電。

問題2：那么前幾天我們?cè)谧龇卜y電阻等實(shí)驗(yàn)時(shí)，那里也有電啊？你怎么不怕？

生2：那個(gè)電壓小，不會(huì)觸電，家庭電路的電壓是220V，會(huì)觸電。

學(xué)生在回答問題中出現(xiàn)了兩個(gè)常識(shí)性的概念，分別是“觸電”和“220V”，此時(shí)我們可以在他們已有認(rèn)知的基礎(chǔ)上，對(duì)照如圖1所示的家庭電路，學(xué)生可以獲知火線和零線之間的電壓為220V，火線和地線之間的電壓為220V，而零線和地線之間的電壓為0V。并結(jié)合圖2所示的模擬情景，思考哪個(gè)模擬小人將觸電，為什么？此時(shí)，教師啟發(fā)學(xué)生結(jié)合剛才對(duì)“U火零=220V、U火地=220V、U零地=0V”這三個(gè)電壓值的認(rèn)識(shí)，對(duì)照?qǐng)D2進(jìn)行獨(dú)立思考，然后再進(jìn)行交流、辯論，以理服人。比如，在圖2乙中，學(xué)生注意到：雖然該模擬小人右手接觸火線，但是人卻站在絕緣的小凳子上，此時(shí)是斷路，所以不會(huì)觸電。而圖2丙卻不一樣，因?yàn)槿苏驹诘孛嫔?，相?dāng)于接觸了地線，而火線和地線之間的電壓是220V，所以會(huì)觸電。借助學(xué)生的思考和交流，教師順?biāo)浦郏寣W(xué)生畫出電流的路徑，并進(jìn)一步讓學(xué)生認(rèn)識(shí)什么是單線觸電、什么是雙線觸電。

圖1

圖2

2 以踐啟智——你會(huì)接嗎

“家庭電路”本身就是一節(jié)實(shí)踐性很強(qiáng)的實(shí)用技能課，但是基于它的危險(xiǎn)性，課堂中很難真正全面落實(shí)實(shí)踐操作這一要求。教師在課堂中必須關(guān)注一個(gè)基本原則：安全，無論是安裝、維修還是正常使用，我們都必須保證使用者的人身安全和家用電器的安全，并把這一原則落實(shí)到實(shí)踐中。為此，我們可以借助模擬的家庭電路結(jié)構(gòu)圖，啟發(fā)學(xué)生對(duì)電路連接進(jìn)行辨別，真正讓學(xué)生把“安全”和“連接”一一對(duì)應(yīng)起來，達(dá)到知其然并知其所以然的教學(xué)效果。在這種學(xué)習(xí)遞進(jìn)下，學(xué)生不僅掌握了基本的連接要領(lǐng)，更會(huì)將安全意識(shí)滲透到日常行為中。教師利用電路圖來啟發(fā)學(xué)生的思考，把剛才對(duì)“觸電”的認(rèn)識(shí)提升至安全用電的高度。

在電燈與開關(guān)的連接中，教師是通過圖片逐一呈現(xiàn)、學(xué)生逐一辨析的形式來啟發(fā)學(xué)生的思維，循序漸進(jìn)達(dá)成教學(xué)目標(biāo)。

問題1：家庭電路中的電燈能像圖3甲這樣連接嗎？為什么？

圖3

生1：不能，因?yàn)椴唤?jīng)過開關(guān)，電燈就接到火線和零線兩端，它們之間的電壓為220V，所以開關(guān)沒有起到控制電燈的作用。

生2：開關(guān)閉合時(shí)，把電源給短路了，會(huì)產(chǎn)生安全問題。

問題2：那么，能像圖3乙這樣連接嗎？為什么？

生3：不能，因?yàn)殚]合開關(guān)后，電燈兩端都接在火線上，并沒有形成回路，所以電燈不能工作。

在此期間，教師針對(duì)每幅圖，給學(xué)生足夠的思考時(shí)間，并允許學(xué)生在小范圍交流自己的觀點(diǎn)和意見，最終呈現(xiàn)大家統(tǒng)一的觀點(diǎn)。這種自發(fā)性的獨(dú)立思考與小組合作相結(jié)合的形式，既能完成知識(shí)的自主構(gòu)建，又能巧妙地達(dá)成“兵教兵”的隱性分層的良好效果。

問題3：那么，圖3丙和圖3丁中的連接對(duì)嗎？為什么？

學(xué)生沉思了一會(huì)，再次自發(fā)交流起來，有學(xué)生表達(dá)了觀點(diǎn)，并闡述自己的理由。無論學(xué)生的觀點(diǎn)是否正確、理由是否充足，學(xué)生都沉浸于情境之中，并對(duì)之進(jìn)行深入分析、交流，產(chǎn)生觀點(diǎn)碰撞。

生4：都可以，因?yàn)殚]合開關(guān)后電燈都接到了火線或零線中，電燈兩端的電壓為220V，能正常工作。

此時(shí)，為了進(jìn)一步激發(fā)學(xué)生的思考，教師可追問：你們是否支持該同學(xué)的觀點(diǎn)？有不同意見嗎？理由是什么？

一連串的問題提高了學(xué)生的思維興奮點(diǎn)，教師給予學(xué)生充分的思考與交流的時(shí)間，教師則巡視教室，了解學(xué)生的思維動(dòng)向和深度，可以適時(shí)啟發(fā)學(xué)生：如果燈泡壞了，要更換燈泡，你覺得哪種接法更安全？

生5：選擇圖3丁的連接法。在更換燈泡時(shí)，如果我們采用圖3丙的連接方式，在斷開開關(guān)時(shí)，電燈仍然接在火線上，人與燈泡接觸時(shí)相當(dāng)于接觸火線，這樣和沒有斷開開關(guān)一樣，屬于帶電操作，非常危險(xiǎn)。

針對(duì)“開關(guān)和電燈在家庭電路中到底該怎么接，為什么要這樣接”這一問題，在保障安全的原則下，通過學(xué)生自主思考、教師適時(shí)啟發(fā)，問題迎刃而解，而家庭電路中其他元件的連接也同樣水到渠成。

3 以辨啟思——你會(huì)辨嗎

在整個(gè)分析和連接的過程中，學(xué)生們發(fā)現(xiàn)：火線無論和零線相連還是和地線相連，都會(huì)形成回路。因此，為了防止觸電事故的產(chǎn)生，為了確保連接的安全、科學(xué)，正確辨別火線是需要解決的關(guān)鍵問題。為此，測電筆的正確使用及其使用原理也成了本節(jié)課的重要內(nèi)容。筆者運(yùn)用以下3個(gè)環(huán)節(jié)來啟發(fā)學(xué)生的思考，使學(xué)生在思考和實(shí)踐中達(dá)到“會(huì)辨”的目標(biāo)。

3.1 測電筆展示

為每個(gè)小組配備一支如圖4所示的測電筆，讓學(xué)生將測電筆拆開，對(duì)照書本了解測電筆的基本結(jié)構(gòu)，認(rèn)識(shí)其中的每個(gè)元件。

圖4

3.2 原理剖析

教師介紹測電筆的使用要領(lǐng)，并結(jié)合動(dòng)畫將電流路徑展現(xiàn)給大家，然后利用以下4個(gè)問題啟發(fā)學(xué)生，從而揭秘測電筆的測量原理，讓學(xué)生放心大膽地去使用測電筆。

問題1：你覺得人體和測電筆是串聯(lián)還是并聯(lián)？

問題2：使用測電筆時(shí)有電流流過人體，人卻安然無恙，這是什么原因？

問題3：你知道測電筆內(nèi)部高電阻的作用嗎？

問題4：如果在測量時(shí)，手接觸到筆尖的電極將會(huì)導(dǎo)致什么后果？

問題由淺入深、由點(diǎn)及面，讓學(xué)生在問題的引領(lǐng)下，經(jīng)歷深入的獨(dú)立思考，并通過小組合作、交流，在討論與觀點(diǎn)碰撞中將問題一一解決，掌握測電筆的使用原理。

3.3 實(shí)踐訓(xùn)練

讓學(xué)生結(jié)合剛才的認(rèn)識(shí)演示測電筆的使用，做第一個(gè)吃螃蟹的勇士，接著每個(gè)學(xué)生都試一下，辨別雙孔插座中哪一個(gè)是火線哪一個(gè)是零線。實(shí)踐操作讓學(xué)生興奮不已，也讓學(xué)生在真正的實(shí)踐中走近電、認(rèn)識(shí)電、了解電。

在操作實(shí)踐中，每個(gè)學(xué)生從不敢用測電筆到興奮地使用測電筆進(jìn)行火線、零線的辨別，學(xué)生不僅知道了測電筆的工作原理，也學(xué)會(huì)了測電筆的使用，開啟了家庭電路實(shí)踐研究的第一步。

4 以用啟慧——你會(huì)診嗎

在家庭用電中常會(huì)出現(xiàn)電路故障，我們要引導(dǎo)學(xué)生通過本節(jié)的學(xué)習(xí)，讓學(xué)生根據(jù)故障現(xiàn)象，利用測電筆，初步診斷電路的故障，讓學(xué)生在經(jīng)歷與分析的基礎(chǔ)上，擁有這項(xiàng)基本技能。為此，教師再次呈現(xiàn)模擬家庭電路，讓學(xué)生經(jīng)歷電路故障檢測與分析過程，一方面訓(xùn)練測電筆的使用，另一方面開啟電路故障的診斷訓(xùn)練，啟發(fā)學(xué)生達(dá)成從“直流電電路圖”轉(zhuǎn)換到“家庭電路電路圖”的分析。教師呈現(xiàn)如圖5所示的電路，閉合開關(guān)，燈泡L不發(fā)光(教師已經(jīng)讓其中某一處斷路了)，此時(shí)，讓學(xué)生利用測電筆，通過檢測來判斷電路可能出現(xiàn)的故障，而教師則結(jié)合學(xué)生的檢測，運(yùn)用問題串引導(dǎo)學(xué)生的實(shí)踐。

圖5

診斷1：學(xué)生1先斷開開關(guān)S(小心翼翼，有點(diǎn)緊張)，然后用測電筆檢驗(yàn)a點(diǎn)的發(fā)光情況。

問題1：a點(diǎn)發(fā)光說明什么？

學(xué)生1：上面那根線是火線，也說明火線沒有斷路。

問題2：此時(shí)電流路徑是什么？

學(xué)生1：電流經(jīng)過a點(diǎn)后，經(jīng)過測電筆、人體，再經(jīng)過大地，形成回路。

問題3：如何檢驗(yàn)ad段是否出現(xiàn)斷路呢？誰來診斷一下？

診斷2：學(xué)生2閉合開關(guān)S，用測電筆檢驗(yàn)d點(diǎn)是否發(fā)光，發(fā)現(xiàn)d點(diǎn)也發(fā)光。

問題1：d點(diǎn)發(fā)光又說明什么？

學(xué)生2：說明ad段是通路。

問題2：此時(shí)的電流路徑是什么？

學(xué)生2：電流經(jīng)過ad，然后經(jīng)過測電筆、人體、大地，形成回路。

問題3：那此時(shí)閉合開關(guān)S，燈泡L不發(fā)光說明什么？

此時(shí)學(xué)生在猶豫中。

問題4：你覺得是d后面那段導(dǎo)線是斷路，還是短路呢？

學(xué)生2和其他同學(xué)異口同聲地回答：斷路。

問題5：我們?nèi)绾闻袛郿后面的導(dǎo)線斷路了？你能進(jìn)一步診斷嗎？

診斷3：學(xué)生3上來，仍然閉合開關(guān)S，用測電檢測c點(diǎn)，發(fā)現(xiàn)在c點(diǎn)不發(fā)光。

問題1：在c點(diǎn)不發(fā)光說明什么？

學(xué)生3：說明dc段斷路了，所以不發(fā)光。

問題2：那你覺得此時(shí)b點(diǎn)會(huì)發(fā)光嗎？

學(xué)生3：不會(huì)，因?yàn)閐c斷路了，在b點(diǎn)無電流。

學(xué)生3邊回答邊非常自信地給大家演示，得到全班同學(xué)的一致認(rèn)可。

至此，學(xué)生已經(jīng)學(xué)會(huì)熟練使用測電筆，并結(jié)合電路現(xiàn)象進(jìn)行初步的分析與診斷，學(xué)以致用，技能得到有效的訓(xùn)練。此時(shí)教師可以結(jié)合學(xué)生的學(xué)習(xí)能力和基礎(chǔ)，拋出新的問題，可以作為課堂問題的提升，也可以作為學(xué)生課后學(xué)習(xí)的拓展延伸，具體結(jié)合課堂的進(jìn)程和學(xué)習(xí)的生成而定，問題為：“如果測電筆在c點(diǎn)發(fā)光，但是燈泡L還不發(fā)光，又說明哪里斷路呢？”

將課堂教學(xué)按照學(xué)生的知識(shí)生長和興趣生長方向進(jìn)行如上的調(diào)整與安排，學(xué)生不僅興趣漸濃，而且能力漸升，學(xué)生在發(fā)現(xiàn)與解決問題的過程中達(dá)成情智雙豐收的效果，并在最后一個(gè)具有挑戰(zhàn)的問題下達(dá)成學(xué)以致用的升華，也在深入的體驗(yàn)中感受到安全與用電是相輔相成的，那就是安全了才能用電，用電必須安全。