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“电路”单元教学建议

2021-01-10王庆志

科教导刊 2021年15期
关键词:绝缘体检测器灯泡

王庆志

摘要“电路”单元共有8课,旨在引导学生通过认识电路、电流、开关、电路检测器、导体、绝缘体等探究活动,初步建立“电可以在特定物质中流动,电是我们生活中重要能源”的概念,同时促进学生对科学探究的理解和探究能力的发展,并学会安全用电。

关键词 电路 教学建议

中图分类号:G424文献标识码:ADOI:10.16400/j.cnki.kjdk.2021.05.016

Teaching Suggestions of“Circuit”Unit

WANG Qingzhi

(Education Research Center of Heping District, Shenyang, Liaoning 110002)

Abstract: There are eight lessons in the "circuit" unit, which aims to guide students to preliminarily estab? lish the concept of "electricity can flow in specific substances, electricity is an important energy in our life" through the understanding of circuit, current, switch, circuit detector, conductor, insulator and other inquiry activ? ities, and promote students’ understanding of scientific inquiry and the development of inquiry ability, and learn to use electricity safely.

Keywords: circuit; teaching suggestions

“电路”单元共有8课,旨在引导学生通过认识电路、电流、开关、电路检测器、导体、绝缘体等探究活动,初步建立“电可以在特定物质中流动,电是我们生活中重要能源”的概念,同时促进学生对科学探究的理解和探究能力的发展,并学会安全用电。

《电和我们的生活》

本课是“电路”单元的起始课,目的是了解学生对电的初始认识,引导他们关注有关电的问题,培养安全用电的习惯。

1.聚焦

教师先引导学生关注教室内的电器,比如教室里的灯、广播的音箱等;然后将他们的关注点从教室转移到教材配图上,寻找更多的电器设备,并说出它们的作用;最后,组织学生说说自己家中的电器及其作用,使他们认识到:有了电,电器才能工作,为我们的生活、学习和工作带来方便。顺势聚焦问题:同学们对电有哪些了解?知道哪些有关电的知识?你们是怎样知道这些知识的?

2.探索

活动1:讨论并记录学生对电的原有认识

首先提出活动要求:同学们通过多种途径对电的知识都有了一定的了解。请打开笔记本,把你们知道的关于电的知识和你们还想知道的电的问题写下来,然后小组内交流一下。

接着,在此基础上,教师引导学生开展“头脑风暴”式的全班讨论。教师出示“关于电的知识”的班级记录表,把学生的回答整理记录下来。有的学生关于电的知识的描述可能不是特别准确,如果其他同学有疑问,可以开展适当的讨论;如果没有学生提出质疑,教师也不要急于纠正,可以在后面几课的学习过程中纠正,学生会更容易理解。

最后,教师将学生的问题简洁地记录在“关于电的知识”的班级记录表中。

活动2:家用电器记录

教师首先向学生介绍:生活中像电灯、电视的供电来源于发电厂,而手机、石英钟等则是由电池供电,这些为电器提供电的装置叫作电源。请同学们以小组为单位,调查家中使用的电器,看看所用的电来自哪里,通电后能做什么,把小组的调查结果记录在“家用电器记录表”中。

学生分组完成调查活动,此活动也可以安排学生课前完成。

各个小组基本完成调查活动后,教师出示“家用电器记录表”,引导各小组汇报调查结果,教师记录。然后引导学生分析:看一看这些电器都使用了哪些不同的电源来为它们供电的?这些电器都为我们做了哪些工作?把交流讨论中达成的共识填写在班级记录表中。

3.研討

教师引导学生研讨:我们的生活中用到很多电器,都需要电给它们提供能量。设想一下,如果没有电,我们的生活会变成什么样子?

学生讨论后,结合自己的生活谈一谈如果没有电会给自己的生活带来哪些不便。

引导学生理解:电不但能使物体发光、发热,还能做很多事情,它是我们生活和生产中的重要能源,应该节约用电。当学生感受到电的重要性,具有节约用电的意识后,教师总结:电是重要的能源之一,我们要节约用电,更要安全用电。你知道哪些安全用电的知识吗?

在学生讨论的基础上,教师结合多媒体课件总结各种防触电要求。

《点亮小灯泡》

电灯是人们日常生活中不可缺少的用品,它是如何工作的?在本课中,学生将使用电池、导线让小灯泡亮起来,探究使小灯泡发光的不同连接方式,使学生形成对电路的初步认识,激发探究电的兴趣。

1.聚焦

教师出示一个手电筒,让手电筒亮起来再关闭,重复几次。提问:手电筒是大家都非常熟悉的,你知道手电筒中的小灯泡是怎样亮起来的吗?如果学生回答打开开关就会亮起来,教师继续追问:为什么打开开关就会亮起来?引导学生认识到有电流流过小灯泡的灯丝,小灯泡才会亮起来。

手电筒电池里的电是怎样流到灯丝的?如果给你导线和电池,你能让电流过小灯泡的灯丝,使小灯泡亮起来吗?教师提出这些问题后,在黑板上出示电池和小灯泡的实物图,指导学生用画线的方法来代替导线,把自己的想法用实物图的方式先画出来,然后分小组结合示意图说一说自己的想法。

2.探索

活动1:了解小灯泡的结构

在思考如何让小灯泡亮起来时,导线如何和小灯泡连接是一个难题,原因是学生不了解小灯泡的结构。这时,教师适时出示课件或图片,演示小灯泡的内部结构,让学生了解小灯泡的结构,特别是内部是怎样连接的。

活动2:点亮小灯泡

教师给每小组提供一根导线和一节电池,让学生观察导线和电池,说说导线和电池的结构,并让他们阅读教材上的安全提示,防止在点亮小灯泡的过程中出现短路问题。

然后,教师让学生尝试点亮小灯泡,并将能使小灯泡发光的连接方法用实物图的方式画出来。学生原本以为点亮小灯泡比较简单,但其实并不是件容易的事,因此教师要鼓励学生根据前面对小灯泡、导线和电池的讨论和观察,不断尝试。

学生点亮小灯泡后,继续尝试其他点亮小灯泡的方法,并把能点亮和不能点亮的方法用实物图的方式画在《学生活动手册》第5页“小灯泡的连接方法记录表”中。然后教师引导他们观察使小灯泡亮起来的连接方法,猜测电是怎样流动的,尝试用手指比画出电流的路径,并用箭头在连接图上画出电流的路径。

3.研讨

问题1:大家都成功地点亮了小灯泡,你能把你们组的连接方法展示到黑板上吗?

学生分组汇报他们的连接方法,先用教师准备的教具在黑板上画出实物图,再按照实物图上的方法来连接,确认这种方法的确能够点亮小灯泡。教师将不同的方法都展示出来,师生交流总结点亮小灯泡的方法。

然后教师出示4种电路连接图,让学生判断哪个小灯泡会亮,哪个小灯泡不会亮,并说出理由,同时区别短路与断路。还可以采取另一种处理方法:先让学生画出点亮小灯泡的示意图,然后让他们通过实验检验自己的想法是否可行。

问题2:你认为小灯泡是如何亮起来的?

教师引导学生成功地连接电路,围绕问题开展讨论,形成共识:点亮小灯泡需要一个包括电池、导线在内的完整电路;电流从电池的正极流出,经过导线、小灯泡回到电池的负极,形成一个完整、封闭的回路。然后出示手电筒,展示手电筒的内部结构图,指导学生解释手电筒中小灯泡是如何被点亮的,解决聚焦环节提出的问题。

《简易电路》

在本课中,学生将学会使用新的装置——小灯座和电池盒。用导线连接完整的电路,并能用开关来控制电路的通与断。在使用这些装置的过程中,学生将获得更多的建立电路的经验。

1.聚焦

教师让学生们回顾上一课学习的点亮小灯泡的方法,聚焦任务:组装电路。

2.探索

活动1:组装一个电路

教师给每组分发1节干电池、2根导线和1个小灯泡,请各小组把小灯泡点亮。根据上一课的经验,学生会很容易完成任务。教师可以引导学生讨论:我们这样用手按着来点亮小灯泡,是不是不太方便?一松手小灯泡就不亮了。引导学生想办法解决这个问题,可以提醒学生观察或回忆学校和家里的电灯是怎样安装的。

教师逐个出示小灯座、电池盒。先让学生观察电池盒和小灯座,并进行讨论:这两个工具是干什么用的?怎样使用?请一位学生演示电池盒和小灯座的安装方法。学生会使用电池和小灯座后,再让他们按照教材上的步骤,将电池和小灯座连接到电路中,使小灯泡亮起来。

活动2:在电路中安装开关

教师引导学生发现:在刚才连接的电路中,要想关闭小灯泡,就要把导线从连接处断开,这样很不方便,让学生回忆手电筒是怎样控制开和关的。

给每组发一个开关,让学生观察开关的结构,尝试着把它连接在电路中,并使用开关来控制电路的通与断。

活动3:画电路连接图

请学生用简易连接图的方法,把电路连接方法画在《学生活动手册》第6页“我的电路连接图”处。教师提供准确标记简易电路图中电器元件的方法,不做硬性规定,让学生可以根据自己的能力完成,教师重点关注学生是否准确记录了自己的连接方法。

3.研讨

在电路中,电是持续流动的,因为我们可以看到小灯泡在持续发光。要求学生用箭头标出电流流动的路径,画好后结合《学生活动手册》的记录开展交流。

学生完成汇报后,教师提问:在完整的电路中,哪些电路元件是必要的?如果我们将小灯泡换成小风扇或小電机,会有什么现象?学生回答后,教师可以拿出小风扇或小电机,连接到电路中让学生观察。通过更换电器,学生对电路的认识得到进一步发展。

《电路出故障了》

本课引导学生解决无法点亮小灯泡这一真实问题,探寻解决方法。学生先分析电路出故障的原因,再用电路检测器检测故障电路,然后想办法排除电路的故障,最终解决电路的问题,让小灯泡亮起来。

1.聚焦

学生在连接电路的时候,经常会遇到有时亮、有时不亮的情况。在学生初步建立了电路的概念后,让他们讨论如果遇到小灯泡不亮的情况,可能是电路出现了什么故障?用什么方法可以排除故障?

教师可以出示一个能使小灯泡发光的简易电路,让学生画出简单的电路图,并说一说电流是怎样流动的。强调小灯泡发光是因为电流从电池的正极经过导线和小灯泡返回到电池的负极,形成了一个完整的电路。

然后,教师给每个组提供一个出了故障的电路(可以准备多个好的和坏的小灯泡,有电的和没电的电池等材料),学生操作发现小灯泡不亮时,提出问题:小灯泡为什么不亮?怎样排除和找到电路的故障?

2.探索

活动1:什么地方出故障了

教师在黑板上出示“电路故障检测记录”班级记录单,并提问:电路可能出现了什么故障?这个故障可能是电路中的哪个元件出现了问题?怎么排除这个故障?组织学生分小组讨论并汇报讨论结果,教师将讨论结果记录在班级记录单上。

活动2:做个电路检测器

学生列举出电路可能出现的故障后,组织他们讨论,用什么办法来检测有故障的电路?一般有下面几种方法:

检查法:检查电路中的连接是否完好。

替换法:用另外的灯泡、电池、导线等来替换电路中的材料,看看小灯泡是否能亮。

然后给学生分发实验材料,指导他们按教材上的提示做一个电路检测器。制作方法:把简单电路中的开关去掉,两个导线头就是电路检测器检测时的两个接触点。两个接触点碰到一起后小灯泡是亮的,说明电路检测器可以正常使用。使用时,先检查电路检测器是否正常工作,再將两个接触点分别连到不同的电器元件的接触点上,观察小灯泡是否发光。

活动3:用电路检测器检测故障电路

请每组学生先预测电路可能出现的故障,再进行检测,并试着排除故障。操作时要一边检查,一边把检查的结果记录在《学生活动手册》第6页下面的“电路故障检测记录表”中。

3.研讨

各个小组轮流到前面汇报检验过程:检验出哪一部分出故障了?怎么知道的?用什么办法排除的?

最后,教师一定要强调:电路检测器只能在实验室里检测简易电路,不能用来检测220V的电路。

《里面是怎么连接的》

在本课中,学生将用电路检测器探究接线盒内部的电路是怎样连接的,引导他们使用科学的方法进行不遗漏、不重复、高效率、准确的测试,一方面检验他们对电路知识的理解水平,另一方面培养他们的逻辑思维能力和解决问题的能力。

1.聚焦

教师可以指着教室内的电灯和控制它的开关提问:我们一按开关,电灯就亮了,你能猜测这个电路是怎么连接的吗?还有别的连接方法吗?

然后指出:由于接线盒内的电路我们是看不到的,所以可能有不同的连接方式。我们这节课将通过一个打不开的盒子来研究看不到的电路是怎么连接的。

2.探索

教师给每组发1个接线盒,引导学生观察接线盒外面的4个接线柱及对应的数字标号。教师说明这4个接线柱在接线盒内部有的是连接的,有的不一定连接。不打开盒子,直接用电路检测器来检测,能知道哪两个接线柱之间是通路吗?请各个小组讨论:按照怎样的顺序去检测,才能把4个接线柱之间所有可能的连接都检测到?

各组讨论后汇报他们的检测顺序,并梳理出一种最简便的检测顺序。教师提示学生检测要点:一是要确认电路检测器能正常工作,二是要多次检测,并要求学生完成如下的活动:

活动1:按照讨论的检测顺序检验,把检验结果记录在《学生活动手册》第7页“接线柱通断检测记录表”中。

活动2:根据检测记录,在《学生活动手册》第7页的图中表示出接线盒内部的连接情况。

学生分小组汇报结果,介绍分析过程和推测依据。最后,师生共同总结接线盒的内部连接情况。

3.研讨

开展《学生活动手册》第7页的拓展活动,要求学生在不进行实际检测的情况下,根据记录判断盒子内部的连接情况。

然后,教师出示一个有5个或6个接线柱的接线盒,要求全班讨论检测方法,教师适时指导。学生相互交流、相互补充,总结出科学、便捷的检测方法。

《导体与绝缘体》

本课要求学生用“电路检测器”检测物体的导电性。学生通过实验发现有些物体容易使电流通过,具有导电性,这样的物体叫作导体;有些物体不容易使电流通过,不具有导电性,这样的物体叫作绝缘体。以此帮助学生提高对身边材料性质的认识,加深对电路概念的理解。

1.聚焦

教师出示一个简单电路,提问:在连接电路时,我们为什么要把导线两端的塑料包皮剥开?当学生说出各自的观点后,教师分别用导线的金属头和塑料皮作为接触点连接到电路中,确定有的物体容易让电流通过,有的物体不容易让电流通过。然后让学生列举一些他们认为容易让电流通过的物体和不容易让电流通过的物体,了解他们对导体和绝缘体的原有认识。

2.探索

学生列举的物体到底能不能让电流通过呢?我们可以用电路检测器来检测物体的导电性。

怎样用电路检测器来检测一个物体的导电性呢?请学生分组讨论,制订出一个用电路检测器检测物体导电性的研究计划。

各小组汇报自己的研究计划,相互补充和完善,形成一个规范、完善的检测计划。

学生以小组为单位选取身边的20种物体,这些物体由师生共同准备,保证检测物体的结构性。

学生在检查了电路检测器能正常工作后,逐一检测物体。先预测物体的导电性,将结果记录在《学生活动手册》第8页“物体导电性检测记录表”的预测栏中。再用电路检测器检测物体的导电性,每一种物体检测3遍,将结果记录在同一个记录单的相应表格中,并与预测进行对比。最后,分类观察能导电的物体和不能导电的物体有什么异同。按照研究计划进行规范操作,要让每个学生都有动手操作的机会,培养他们的合作意识。

3.研讨

活动1:整理检测结果

让学生分组汇报检验结果,对于同一种物体的检测,不同小组的检测结果是否相同?如果检测结果不同,可以重复检测。对物体导电性的预测和实际检测的结果相同吗?如果预测和实际检测结果不同,让学生说一说预测时是怎么想的,通过实际检测后,有什么新的认识?

活动2:揭示导体和绝缘体的概念

通过检测,学生知道了有的物体容易导电,有的物体不容易导电,这时教师将导体和绝缘体的概念告诉学生。在检测的物体中,哪些是导体?哪些是绝缘体?让学生依据导体和绝缘体的概念给刚刚检测的物体分类,初步应用所学知识。让学生观察导体和绝缘体,看看有什么发现,引导他们认识到金属通常是导体,非金属通常是绝缘体。

活动3:导体和绝缘体的应用

把一些生活中常用的简单的电器,如电池盒、灯座、开关、插头、插座、螺丝刀等发给各个小组,让学生观察这些物品的哪些部分是用导体制成的,哪些部分是用绝缘体制成的?为什么这样选用材料?通过各个小组的汇报交流,让学生认识到我们通常利用绝缘体阻止电流到人们不需要的地方,而利用导体使电流流过。

4.拓展

本课的“安全提示”可作为拓展活动。通过教师讲解,加深学生对导体和绝缘体的认识,知道导体和绝缘体并不是绝对的,在不同的环境下,绝缘体也可能变成导体。教师提醒学生要保护电器设备上的绝缘体部分,注意安全用电。

《电路中的开关》

本课中学生首先观察小开关是用什么材料制作的,它们起到什么作用?再利用身边的材料制作一个开关,并用它来控制电路。通过科学与工程实践活动,帮助学生迁移应用电路概念和导体、绝缘体的知识来制作小开关,体验科技制作和工程实践的魅力,感受科学技术的应用对生活的帮助。

1.聚焦

教师先让学生回忆简易电路的连接方法,然后提出问题:连接在电路中的小开关是怎样控制电流的通与断的?

2.探索

活动1:观察小开关

给每组分发小开关、导线、电池、电池盒、小灯泡和小灯座,让学生先观察小开关,看看制作时使用了哪些材料,这些材料有什么作用,在小组内交流想法。

再用这些材料连接一个简易电路,使用小开关控制电路中电流的通与断,观察小开关是怎样工作的。

活动2:观察生活中经常使用的电器的开关

学生观察教室里电器的开关,如电灯、电扇的开关等,并通过实际操作,思考这些开关是怎样控制电器中电流的通与断的。如果有条件可以让学生拆解几个不同的开关来观察。

活动3:做个回形针开关

给每组学生发1块小木板、3个回形针、2个图钉,让他们按照教材上的步骤制作一个小开关,并连接到电路中,看看它能不能控制小灯泡的亮与不亮。

3.研讨

回形针开关是怎样控制电流的通与断的?学生分组边讲解边演示他们的回形针开关控制电路通与断的方法。常用的方法有:通过移动接触、按压回形针实现对电路的控制。

上面的制作过程使学生积累了实践经验,在选择材料和如何控制电路的通与断方面也有了很多启发。接下来鼓励学生发挥想象力,思考并讨论用其他的材料和方法制作一个有特色的开关。

4.拓展

利用准备好的材料,学生小组合作制作一个能交叉控制红绿灯的电路。教师引导学生推测什么时候红灯亮,什么时候绿灯亮。实验成功之后,教师要求学生在控制红绿灯装置的电路中,增加一个连接有黄灯的电路,使红灯变绿灯、绿灯变红灯的间隙亮起一盏黄灯。

《模拟安装照明电路》

本课是“电路”单元的总结课,体现了技术与工程领域目标中“工程的关键是设计”的要求。学生在本课中,以设计一个房间照明电路为工程任务,需要综合考虑书桌、床、窗户等因素,通过小组合作的方式进行工程设计活动。

1.聚焦

教师出示一个纸箱,提问:通过本单元的学习,我们知道了怎样连接一个电路,并控制电路的通与断。假设老师手里拿着的纸箱就是一个房间,你能应用学到的电路知识,给它安装一个照明电路吗?

2.探索

活动1:小组合作设计一个房间的照明电路

教师告诉学生:想要出色地完成一项工作,必须明确这项工作的要求。课件出示模拟安装照明电路的要求,让学生共同分析这项工作有哪些要求。

学生明确要求后分组画设计图,可以用不同颜色的笔画出不同的电路。

活动2:交流设计方案

各个小组逐个到前面讲解设计方案,教师提示其他学生从是否满足了这项工作的要求,还有哪些地方需要改进等方面对别的组的设计提出意见和建议。交流应当是相互的,不是别人提意见了就一定要改,可以互相争论、反驳、再争论,在这个过程中不断完善设计方案。

活动3:模拟安装照明电路

通过交流,各小组进一步改进和完善设计图,并在纸箱上安装电路。教师要提示学生:

注意安全,如果不是合作的需要,最好不要两个以上的同学同时操作。

先确定一个施工流程,明确先干什么,再干什么,最后干什么。

做好分工,讓每个学生都发挥作用。

检测电路,排除故障,适当完善。

最后,各小组逐个展示他们安装后的房间内的电路,分享想法,演示用开关如何控制房间内电灯的亮与不亮,其他同学给予适当评估。

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