“比较两种不同的电路”的实验创新设计

吴栩飞

[摘 要]“比较两种不同的电路”是教科版小学科学四年级《电》这一单元的教学难点，教师以追求学生科学素养的培养为价值导向，基于电路知识抽象、教材思路过于开放等问题，对实验进行创新设计：通过自制的水压模拟电压装置以及串联、并联电路演示板化，变抽象为形象;以简单的电路元件固定装置，解决学生交流展示困难的问题;对教学流程进行优化设计，使学生在学习中主动思考、探究、内化，提高学生的思维水平。

[关键词]小学科学;创新设计;电路

[中图分类号] G623.6[文献标识码] A[文章编号] 1007-9068（2020）30-0073-02

一、对电压教学的创新设计

1.教材中描述电压的方法

这一课教材中有关电压的表述是“一节电池电压是1.5v，两节电池串联电压是3v，两节电池并联电压还是1.5v”。教材没有任何铺垫，直接引出“电压”一词，学生难以理解它的含义。

2.基于实验演示的电压教学

《科学课程标准》并没有要求学生深入理解电压的知识，因此，笔者借助水压来模拟电压，通过自制的模拟装置演示水压是形成水流的原因，使学生类比后明白电压是形成电流的原因。

（1）主要材料：饮料瓶、医用输液管、透明吸管、注射器（去针头）。

（2）原理与方法：取两个大小相同的饮料瓶，去底，各盛半瓶水;将两根输液管减去一半后，一端分别插入两个饮料瓶中，另一端分别插入透明吸管的两头，连通两个瓶子。

首先，让两名学生将瓶子举到相同的高度，打开开关K，水不会流动（如图1）。关上开关K，让另一名学生拿着注射器吸取B瓶中的水到A瓶（如图2），并在A瓶中滴入几滴黑墨水。打开开关K，可以观察到水流动起来了，A瓶中的水流向B瓶。

二、对电流流动教学的创新设计

1.传统的电流流动教学方法

传统教学中，教师通常采用在电路图上画箭头的方法向学生指出电流的流动方向。这种方式太过抽象、不直观，学生无法将电流流动与两种电路的本质特点建立起联系。

2.基于自制教具的电流流动教学

在水压模拟电压的基础上，以水流模拟电流，通过自制串联、并联电路演示板将水的流动路径与电路结合起来（见图3、图4）。

（1）主要材料：木板、泡沫板、电路元件、导线、医用输液管、小瓶子。

（2）原理与方法：将电路元件按电路要求连接并固定在木板上;在瓶子中装入水（加几滴黑墨水），然后将医用输液管插入瓶子中，并沿着电路摆放，同时使输液管的末尾低于瓶子摆放位置。由于水压的作用，打开水流开关，水能够自然流出。

使用时，闭合电路开关，灯泡亮起，打开水流开关，水沿输液管流动，可直观指示电流流动路径。

三、对电路学具的创新设计

1.传统的电路学具

传统的电路学具主要包括导线、灯座、小灯泡、电池盒、电池。这些电路元件零散，无法固定与展示，只能放在桌面上，不利于实验后班级的展示交流。

2. 对电路学具的创新设计

利用细铁丝和泡沫板制作电路的固定与展示装置（见图5）。

（1）主要材料：直径约1.3mm的细铁丝、厚度约5mm的泡沫板。

（2）原理与方法：细铁丝易弯曲，具有一定的硬度，且不影响接线柱的导电性;泡沫板易插入，轻巧易拿起。制作时，将铁丝绕接线柱一圈，然后扎入泡沫板内，在泡沫板反面将铁丝折弯即可固定（见图6）。

四、对实验教学流程的创新设计

1.教材对实验教学流程的设计

教材安排了两个教学活动，即两节电池的不同连接方法和两个灯泡的不同连接方法。教材旨在让学生通过动手试连发现电路有两种不同的连接方法和特点，然后班级讨论，得出结论。

通过课本“实验—讨论”的思路来教学，学生在实驗前缺乏对两种电路的基本认识，实验过程盲目，他们更侧重于关注连接后灯泡会不会亮，而不是电路本身的特点，这也使得后续的讨论十分空泛。

2.对实验教学流程的创新设计

这个设计基于学生的认知规律对教学流程进行细化，具体包括以下四个教学活动：课堂引入——观察与思考——实验与讨论——迁移与应用。

（1）课堂引入：激发兴趣。出示电压模拟装置，让学生演示水流形成的过程，类比当电路中存在电压时，电流也会流动起来。设疑：电流在电路中会如何流动呢？

（2）观察与思考：初识电路。出示串联、并联电路演示板，首先演示串联电路：闭合开关，灯泡亮起，接着打开水流开关，观察水的流动。学生认识到串联电路的电流在一条电路中流动。同理，演示并联电路，使学生得出并联电路的电流在多条电路中流动的结论。

（3）实验与讨论：强化认识。学生结合对两种电路的认识，先设计电路图，再连接电路，并有目的地观察电路的特点。最后，利用优化的学具进行班级展示与讨论，得出串联电路和并联电路的本质不同的结论。

（4）迁移与应用：学以致用。学生运用这节课学到的知识，分析生活中常见的电路（如灯串电路、路灯电路、家庭电路等）属于哪种连接方式。

五、效果与评价

这节课通过优化教学流程，让学生经历从认识到理解、从理解到应用的学习过程，教学活动层层递进，使学生的认识步步深化。教师以水压模拟电压装置，通过串联、并联电路演示板，让学生对抽象的电压和电流有直观的认识，更好地理解两种电路的本质区别。生动演示实验比起纯讲解更能激发学生的兴趣，激活学生的思维。

（特约编辑 木 清）