“家庭電路與安全用電”教學活動創新設計

滕衍紅

(江蘇省南京市浦口區第三中學,江蘇 南京 211800)

物理課程改革強調要培養學生的核心素養，核心素養是一種內在的品質，在應對現實情境時表現為解決問題的能力,又稱之為物理學科關鍵能力，主要包括概括理解能力、實驗探究能力、實踐應用能力和求實創新能力。

蘇科版物理九年級第十五章第四節“家庭電路與安全用電”與學生生活聯系緊密,是培育學生關鍵能力的良好載體?！凹彝ル娐放c安全用電”的知識點多而雜,若不能抓住明晰的邏輯主線,整個課堂教學就會使學生產生凌亂的感覺，這最終會影響到學習效果。此外,本節課涉及的電壓為220 V,存在實驗安全隱患,設計既形象、又安全的實驗是本節課需要解決的現實問題。經過認真思考與教學實踐，筆者將本節內容進行重新編排與整合,以家庭電路的三根電線為主線,圍繞“安全用電”原則展開,安排了“你會換嗎”“你會辨嗎”“你會接嗎”與“你會診嗎”的四“會”活動,自制教具，創新實驗設計,很好地解決了上述問題,取得了良好的教學效果。

1 以“換”開啟活動之旅

情境創設：家里有一只燈泡壞了,需要更換新的燈泡，“你會換嗎?”

師:你為什么不會換，不敢換?

生:家庭電路用的是交流電,不會接線，怕觸電。

師:我們在做“用伏安法測電阻”等實驗時也用到了電，你為什么不怕?

生:在用伏安法測電阻等實驗中，所用電源是干電池,電壓低、不會觸電。

師:那你知道家庭電路的電壓是多少嗎?

生:220 V。

學生閱讀教材的“信息快遞”欄目,了解家庭電路火線、零線和地線間的電壓值，并討論以下幾個問題。

師:觸電是怎么一回事?

生:有電流通過人體。

師:有電流通過人體就一定會觸電嗎?

生:電流強度需要達到一定數值。

師:滿足什么條件?

生:要有電壓,還要構成閉合回路。

師:在圖1中哪種情形下人體會觸電?

圖1

圖2

通過師生交流、辯論,分析出圖1中的A、B兩種情形人體會觸電。為了加深學生的印象,幫助學生進一步理解觸電現象,可以做一個模擬實驗：在假人身上裝兩條電路,其上串聯了多個LED燈泡，一條從左手到兩腳,一條從左手到右手(圖2)。然后從學生電源引出三根導線,模擬家庭電路的火線、零線和地線,按照圖1中的A、B兩種情形分別模擬單線觸電(圖3)和雙線觸電(圖4)。

圖3

圖4

2 以“辨”開啟思維之路

人體一旦接觸了火線,很容易發生觸電現象,為了防止觸電現象的發生,辨別家庭電路中的火線很重要。

2.1 測電筆之辨別

師:生活中辨別火線的工具是什么？

生:測電筆。

學生閱讀課本中“活動15.4 練習使用測電筆”。

師:測電筆在使用時氖管會發光,電流路徑是怎樣的？

生:電流從火線到測電筆,再經過人體流向大地形成回路。

師:使用測電筆時,為什么人體安然無恙？

生:此時通過人體的電流較小。

師:測電筆內部哪個部件使得通過人體的電流較小？

生:測電筆內有一個阻值很大的電阻。

師:如果在測量時,手直接接觸到測電筆筆尖,會導致什么后果？

生:人體可能直接接觸火線,導致觸電。

利用上述問題，由淺入深、由點及面地引導學生思考,啟發思維深入。

2.2 插座插孔之辨別

教師演示測電筆的使用方法之后,請學生利用測電筆檢測雙孔插座，辨別火線。圍繞操作過程,設計下列問題，并結合必要的演示操作,啟發學生思考。

師:兩孔插座是如何連線的？

生:左側是零線,右側是火線。

師:生活中還見到三孔插座,中間那個插孔接哪條線？

生:接地線。

師:如果家用電器沒有接地線,它還能工作嗎？

演示:用去掉中間插腳的三孔插頭連接電水壺燒水,發現電水壺正常工作。

師:根據上述現象,你認為三孔插頭的中間插孔是將用電器的什么部位與大地相連？

教師出示課本22頁的圖15-23,向學生介紹生活中用電器外殼接地線的原理及好處,提醒學生注意用電安全。

3 以“接”養成安全之意識

完成上述活動后,學生已具備了一定的家庭電路知識,此時教師再次提問:你會連接家庭電路嗎？

學生們躍躍欲試,嘗試在學案上畫出電路圖,將燈泡和開關接在家庭電路中,要求能實現開關對燈泡的控制作用?？墒?開關和燈泡到底哪個要與火線相連？哪個要與零線相連？學生中出現了意見分歧。

教師用自制器材分別演示開關和燈泡的兩種不同的連接方式(圖5、圖6),通過操作來進行檢驗,以增加可信度與說服力。

圖5

圖6

學生發現兩種連接方式都可以控制燈泡的亮滅，課本中強調：“必須把用電器的開關裝在火線上”，這是為什么?

師:如果燈泡壞了,要更換新的燈泡,哪種接法更安全呢？

學生討論后形成共識:在更換新燈泡時,如果采用圖6的接法,斷開開關后,燈泡仍然與火線相連,此時人體若接觸燈泡相當于接觸到火線,容易引發觸電事故,相當危險。

為了進一步驗證,筆者拍攝了一段視頻:將燈泡按照圖6連接,此時斷開開關,用測電筆檢測燈泡的兩個觸點D和E,發現測電筆的氖管都發光了。從而進一步加深了學生對開關和燈泡連接情況的正確認識,凸顯了安全用電的科學性，讓學生養成安全用電意識。

4 以“診”突破教學難點

在家庭用電時常會出現電路故障,學生對于電路故障的檢測與分析普遍感到困難?？紤]到家庭電路電壓為220 V,實驗操作具有一定的危險性,而且生活中學生接觸家庭電路的機會不多,體驗不夠,為了突破這一難點,筆者嘗試通過創新實驗設計,模擬家庭電路,通過診斷電路故障的活動，突破教學難點。

筆者自制了家庭電路板，將開關和燈泡接在家庭電路中,閉合開關,發現燈泡不亮(事先讓電路某處斷路)。

師：你會診斷此電路的故障嗎？

教師提供一支自制的模擬“測電筆”(圖7),讓學生利用該測電筆進行電路檢測,并根據檢測的現象判斷電路可能出現的故障。

圖7

師:測電筆在A點發光(圖8),說明了什么？

圖8

生:A點接的是火線,說明火線完好,沒有斷路。

師:此時的電流路徑是什么？

生:電流從火線經過A點、測電筆、人體和大地,形成回路。

師:測電筆在B點也發光(圖9),說明了什么？

圖9

生:說明AB段是通路。

師:此時的電流路徑又是什么？

生:電流經過AB段、測電筆、人體和大地,形成回路。

師:測電筆在C點也發光(圖10),又說明了什么？

圖10

生:說明AC段也是通路。

問題6:此時的電流路徑又是什么？

生:電流經過AC段、測電筆、人體和大地,形成回路。

師:測電筆在D點不發光(圖11),這說明了什么？

圖11

生:說明CD間斷路。

至此，學生已成功判斷出電路故障所在,教師可進一步追問:如果此時測電筆接觸E點和F點,你認為會發光嗎？

生:不會,因為CD間斷路了,測電筆在E、F點不會發光。

該學生邊回答邊自信地進行演示,實驗現象果然不出其所料，獲得了同學們的一致認可。

接著教師進行揭秘，將CD段背后的導線連接好,發現燈亮了,佐證了學生們檢測結果。通過以上實踐活動,學生已經初步學會運用測電筆檢測家庭電路故障,達成了“會診”的目標,其實踐能力得到了提升。

5 結語

在課堂教學中,教師必須改變某些固有的習慣,優化課堂結構,對知識進行整合、遷移與應用,創新實驗設計,從不可視向可視化轉變,從抽象向形象轉變,從復雜向簡單轉變,并通過問題串的設計,由淺入深、由易到難,循序漸進地啟發學生思考,從生活走向物理，再從物理走向社會，從而培養學生的物理學科核心素養。