让纸上的电路图“活”起来

黄 杰

(江苏省南京中华中学，江苏 南京 210000)



·实验研究·

让纸上的电路图“活”起来

黄 杰

(江苏省南京中华中学，江苏 南京 210000)

利用生活中常见器材自制教具，让电路图“活”起来，易于渗透到实际教学中，强化了电路与电路图等效的认知过程，促进短路等教学难点的突破.

初中物理；电路图；教具

电路图是电学中的基础教学内容，是建构电路概念的思维桥梁.在初学电路阶段，通过对电路模型的建构，学生将复杂的实际电路抽象为简洁的电路图，体现了由实际到抽象的思维过程.因此，通过电路图来描述实际电路，既将实际问题模型化，也反映了思维的加工深度.但在实际教学中，不少学生不能将电路和电路图等效起来，认知不够，造成了学习的困境.

本文借助于电路图教具的设计，将电路图“活化”，使纸上的电路图也能工作起来.借此搭建便于学生思维的平台，纸上谈“兵”，引导学生认知电路和电路图的等效关系，促成知识的同化和顺应，有助于问题的解决.

1 器材准备

(1) 12B石墨铅笔

利用石墨可以导电的特性，用石墨画线的形式代替导线.12B石墨铅笔含石墨率较高，导电性较好.

(2) 泡沫塑料

利用泡沫塑料的绝缘性，作为电路图教具的载物台使用，也可用海绵、大块橡皮等代替.

(3) 12V直流电池

这种电池体积小、电压高、操作方便；使用前，在其两端焊接引脚，方便插在载物台上(如图1).

(4) 发光二极管

利用二极管在低电压下就可以驱动的特性，选择二极管替代实物电路中的灯泡，方便实验，操作简单；同时，要注意二极管的单向导电性，可提前做好标记，方便学生在实验中正确使用.另外，二极管的驱动电压差异较大，可选用生日贺卡里低流明二极管.

2 实验设计

2．1 让电路图“活”起来

学生在学习了电路基本组成和简单电学元件符号之后，能根据实际电路画出简单的电路图.不少学生认为，电路图是“死”的，不能将画好的电路图迁移到实际电路中.在认知上，只承认由电路到电路图的“正向”过程，不能实现电路图回归电路的“逆向”思维；在情感上，在连接实际电路过程中产生的好奇、激动的情绪，在画电路图的过程中，演变成了一个单调、机械的过程.

借助此教具可以很好地加强电路图和电路之间的联系，重新激发起学生研究电路图的乐趣，步骤如下：

(1) 如图2所示，用12B石墨铅笔将电路图中导线部分涂黑.将电路图放在泡沫塑料上，并将电池、二极管插在相应的电学符号位置.

(2) 如图3所示，用12B石墨铅笔将电路图中开关部分涂黑，相当于闭合开关，可以观察到二极管发光.

2．2 短路教学突破

短路概念是初中物理电学教学中的重、难点，它贯穿了整个电学的学习过程.作为初学者，很多学生对电路中短路的概念理解不透彻，分析不到位，对短路的判断以及电路中的短路情况的分析经常出现错误.

借助自制教具可以帮助学生理解短路的形成原因，学会利用电路图分析和判断短路问题.设计情境如图4所示，导线接在AB、AC、CD、BD之间，在哪些情况下会导致电路短路？实验步骤如下：

(1) 利用教具，使图4中电路图“活”起来(如图5).

(2) 把导线接在A、B两端，发现灯泡不工作，说明导线直接接在电源两端会导致电路短路.

(3) 导线接在AC两端，发现灯泡工作，说明导线接在开关上不能使电路短路，间接说明了闭合的开关相当于一段导线.

(4) 导线接在CD两端，发现灯泡不工作，说明导线直接接在灯泡两端，会导致该灯泡短路.

(5) 导线接在BD两端，发现灯泡工作，说明导线接在另一端导线两端，不会产生短路.

学生经历了上述实验过程之后，可以引导学生观察如图6所示的电路图，思考如何连接导线才能使B灯短路呢？通过问题的创设，让学生利用电路图教具对实际电路展开模拟验证，加深学生的思维加工程度.

图6

3 总结和建议

3．1 激发学习兴趣，促进电路与电路图等效观念的建构

通过学生动手实践，让纸上的电路图也“活”起来，再纸上谈“兵”，让学生理解电路图也能间接变成实际电路，它们之间存在等效的关系；同时使学生认识到，电路图是实际电路的抽象和概括，通过对电路图的感知，脑海中就可以呈现实际电路的情形.

3．2 对电学知识逐层加工，突破教学难点

借助教具促使学生参与实验，利用12B石墨铅笔画线的形式代替导线，直观生动地感知导线、电源、灯泡和开关等电学符号的意义.在短路的教学设计中，利用教具逐步分析导线接在电源、开关、用电器和导线两端的四种常见情形，让学生在做中学、做中悟，达到教学生成的目的.

在利用该教具的多次实践后，笔者提出以下建议：

(1) “石墨导线”涂抹要深一点，便于导电；

(2) “石墨导线”具有一定的电阻，因此电路图不宜画得太大；

(3) 由于“石墨”导线电阻较大，设计短路实验时，短路导线不宜直接用“石墨导线”，需用金属导线.

[1] 张俊辉.关于初中物理教学实验器材生活化的探索[J].中学物理教学参考，2015，(6).

[2] 安兰珠.自制光的直线传播演示器[J].中学物理教学参考，2006，(1-2).