对教材一道练习题的生活化微设计

李丹霞，周新雅

江西师范大学物理与通信电子学院，南昌 330022

1 问题的引入

电学知识是初中物理学习的难点，其中的电路设计又是电学的重要组成部分，也是近年来中考的热点。尽管电路设计如此重要，但大多数学生处理简单的电路设计时依然只会纸上谈“电”，在解决与生活紧密联系的习题过程中表现得尤为突出。现以苏科版九年级物理教材综合实践活动“设计简单电路”的一道课后练习为例。

题目：在楼道中安装电灯，要求在楼梯的上下两端都能控制它：上楼梯时，能用下面的开关S1开灯，上了楼梯以后，能用上面的开关S2关灯；下楼梯时，能用S2开灯，用S1关灯。试画出电路图，并用电池作为电源制作一个电路模型，看看能否满足要求[1]。

这类习题教学的关键是如何引出单刀双掷开关。因此，教师在设计物理习题生活化教学时，需要充分考虑让学生在解题过程中真正解读习题中蕴藏的物理知识，从生活化物理习题的角度分析和解决现实问题，有目的地寻找生活与物理的契合点，将教学内容与生活因素接轨，把学生熟悉的生活场景与物理知识联系起来，创新设计“一灯多控”的生活化习题教学。

2 教学设计

物理课堂教学应源于生活、走进生活、超越生活，才能让学生领悟“从生活走向物理，从物理走向社会”的学习理念。在传统的初中物理习题教学中，一些教师仅仅结合物理课本中的理论知识讲解习题，教学方式单一，课堂氛围沉闷。只有当物理与学生的生活接轨时，学生才能感觉到物理是鲜活而有生命的。要实现“核心素养”目标，就需要每位教师设计好每一节课，甚至每一个教学环节[2]。如果将生活化的情境融入到物理练习中成为教学设计的常态，那就能够让学生通过物理的方式解决熟悉的生活问题，调动学生的学习热情，从而积极地加入到物理知识的练习中，提高学生的知识水平。

2.1 情境生活化，激发兴趣

（1）设计活动

创设生活情境，PPT播放楼梯灯和卧室灯的生活片段视频（图1）。

图1 生活场景图

情境1：出门时，打开楼道灯准备下楼，下楼后，关灯。

情境2：进卧室时，利用房门口的开关打开卧室灯，睡觉时利用床边的开关关灯；夜间起来时，利用床边的开关可再次开灯；出卧室时，利用房门口的开关关灯。

（2）教师提问

在生活中有时需要在两个不同的地点控制同一盏灯，如何实现这种双控呢？

（3）设计意图

通过生活实例导出本节课的主题——电路设计。同时，通过生活化情境激发学生的学习兴趣，活跃课堂气氛。生活是物理的源泉，引导学生从已有的生活经验入手，培养学生善于发现问题、探究问题、解决问题的习惯[3]。

2.2 搭建思维台阶，引出特殊开关

（1）设计活动

以第一个情境为例，设计楼道的双控灯电路。

（2）教师提问

问题一：实现电路的双控需要几个开关？开关与开关之间的连接方式如何？

在教师的引导下，学生思考后得出结论：双控灯电路既非串联也非并联。引导学生利用4个开关自主设计符合双控要求的电路图。

学生交流讨论并设计电路：利用1个电源、1个灯泡、4个开关和若干导线，设计符合双控要求的电路图，如图 2（a）（b）所示。

问题二：一般来说，实现双控至少需要4个开关。为何实际生活中的双控灯电路只有2个开关？

教师引导学生分析4个开关的双控电路的问题是难以实现异地双控，鼓励并引导学生优化设计好的双控电路。

学生观察、思考、交流后，在教师的引导下发现，楼上或楼下的两个开关的动触点和刀片是可以合二为一的，合并后就能实现一个动作两个功能[4]，如图2（c）所示。这种特殊开关叫单刀双掷开关（相当于两个普通开关的合体）。

图2 双控灯电路图

综上所述，楼道双控灯电路设计的教学逻辑如图3所示。

图3 双控灯电路教学逻辑图

（3）设计意图

通过搭建思维台阶，循序渐进地引出单刀双掷开关，强化单刀双掷开关对“一灯双控”电路不可替代的作用。比起直接灌输单刀双掷开关的知识，这样的设计更能让学生留下深刻印象，也符合物理学科核心素养的要求。由简入难，引导学生在简单电路的基础上设计出复杂的电路，领悟电路设计的真谛，收获学习过程带来的成就感。通过类比的思想，让学生学会知识的迁移，从单刀单控开关到单刀双控开关的过渡，实际上是利用旧知识去发现新知识的过程，结果使学生对这个元器件的认识超出了器件本身，锻炼了学生的思维能力。

2.3 设计、分析和验证电路图

（1）设计、分析和验证电路

教师引导学生分析双控灯电路图的可行性，交流讨论后得出结论：双控灯电路的2个开关既可以独立控制灯泡，又可以交互控制灯泡，符合双控灯的设计原理。

学生分组实验，不仅验证该方案可行，还亲身体验双控灯的奇妙之处。可见，单刀双掷开关可以在两个地方控制同一盏灯，在楼道使用方便，可达到“楼下开灯楼上关，楼上开灯楼下关”的效果（图4）。教师引导学生完成双控灯电路的设计任务后，揭秘家庭电路的双控灯开关及布线图，落实“从物理走向生活”的教学理念。

（2）课堂教学延伸到家庭双控电路

为实现课堂真正回归生活，教师将课堂上的双控灯电路拓展延伸到家庭中的双控灯电路。重温家庭电路中火线、零线的连接方式，顺着学生的思路，总结家庭中一灯双控电路连接方式的口诀：“对应接对应，火线进，火线出”，即 L1接 L1，L2接L2，A处的火线进，B处的火线出，开关接火线，灯泡接零线，如图5所示。

图5 一灯双控接线图

综上所述，从课堂回归生活的一灯双控设计教学逻辑如图6所示。

图6 家庭双控电路的教学逻辑图

（3）设计意图

研究活动一个相对完整的周期以发现问题和提出问题为起点,以解决问题并提出新问题为终点[5]。通过理论推导，化理论为实践，可锻炼学生的动手能力，帮助学生更好地理解双控灯的设计原理。同时，暗示学生在纸上谈“电”与对家庭电路的认知存在很大差距，于是揭秘家庭电路的双控设计，将物理与生活紧密联系起来，为后续三控电路的学习打下良好的基础。

2.4 拓展生活化，学以致用

（1）教师提问

问题一：双控灯电路实现“楼下开灯楼上关，楼上开灯楼下关”的效果，这种异地控制电路会给人们的生活带来诸多便利。那么，这种双控电路是否有缺陷？教师引导学生分析双控电路在生活应用上的局限性——只能实现两地之间的异地控制。

比如：楼梯灯安装在2楼，两个单联双控开关分别安装在1楼和2楼，在1楼和2楼之间上、下楼使用楼梯灯很方便。但若要从3楼下楼，想开灯却办不到，必须要到2楼开灯。因此，一灯双控可谓是“比上不足，比下有余”。于是，人们不得不继续改进，将一灯双控改为一灯三控，如图7所示。

图7 一灯三控接线图

问题二：双联双控开关的构造有什么特点？根据“单刀双掷开关实则是两只普通开关的合体”的知识铺垫，学生立马想到“双联双控开关实则是两只单联双控开关的合体”，事实也与之相吻合。在现实生活中，人们更多地使用三控开关连接电路。例如：卧室灯的电路设计实际上是由三只开关组成，一侧床头和房门口各安装一只单联双控开关，另一侧床头安装一只双联双控开关，实现一灯三控，如图8所示。

图8 卧室一灯三控布线图

综上所述，利用拓展帮助学生加深对家庭一灯三控电路以及布线图的理解与应用，家庭三控电路的教学逻辑如图9所示。

图9 家庭三控电路的教学逻辑图

（2）设计意图

三控灯是双控灯的拓展与延伸。尽管一灯双控的异地控制给人们的生活带来诸多便利，但终究是“比上不足，比下有余”。因此，利用课堂拓展，引入一灯三控电路，通过展示一灯多控的电路图和布线图，让学生对家庭电路的连接方式有一定的了解，体现了“从生活中来，到生活中去”的教学理念，拉近了物理与生活的距离。

2.5 作业生活化，巩固新知

学以致用，自行选择家里的某个房间，画出该房间的电路布线图。

3 结语

整节课以一道练习题为起点，设计生活化的课堂教学活动。通过物理课堂教学生活化，架起物理与生活的桥梁，强调物理与生活的联系[3]。通过教师的循循善诱，引导学生分析“两地控制一盏灯”的电路原理，并通过实验感受双控灯的奇妙之处。通过层层铺垫，循序渐进地引出一种特殊的开关——单刀双掷开关，体现了“用教材教，而不是教教材”，符合物理学科核心素养的要求。生活类电路设计对学生的生活经验要求较高，解决对策是创设生活化情境，由楼梯灯和卧室灯的生活片段引出“一灯双控”，引导学生思考并解决双控电路的设计问题，从而顺利突破教学难点。利用所学物理知识揭秘家庭电路的“一灯双控”，深入思考和联系实际后，发现一灯双控电路的“比上不足，比下有余”，于是自然过渡到一灯三控电路。整个教学过程体现了“从生活中来，到生活中去”的教学理念，实现教学的生活化，以及物理与生活的和谐统一。