摘要：介紹了一種自制模擬觸電演示器，能模擬演示多種觸電情況，具有簡(jiǎn)易性、科學(xué)性和教學(xué)適用性，應(yīng)用于教學(xué)提升了教學(xué)的有效性.

關(guān)鍵詞：觸電;演示器;有效性

文章編號(hào)：1008-4134（2019）20-0013中圖分類號(hào)：G633.7文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：B

作者簡(jiǎn)介：熊建新（1970-），男，湖北武漢人，本科，中學(xué)一級(jí)教師，研究方向：實(shí)驗(yàn)改進(jìn)創(chuàng)新和自制教具.

1自制教具的背景、特點(diǎn)及意義

“課堂教學(xué)的有效性”歷來是教育界常談常新的話題，也是中小學(xué)教師不懈的追求.有效教學(xué)是高效教學(xué)的前提，也是落實(shí)學(xué)科核心素養(yǎng)的前提.物理作為一門以實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)的科學(xué)，實(shí)驗(yàn)教學(xué)則是影響其有效性的關(guān)鍵所在[1].物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)對(duì)培養(yǎng)學(xué)生物理觀念（物質(zhì)觀、運(yùn)動(dòng)觀、能量觀、相互作用觀），科學(xué)思維（模型建構(gòu)、科學(xué)推理、科學(xué)論證、質(zhì)疑創(chuàng)新），實(shí)驗(yàn)探究（問題、證據(jù)、解釋、交流），科學(xué)態(tài)度與責(zé)任（科學(xué)本質(zhì)、科學(xué)態(tài)度、科學(xué)倫理、STSE）等四個(gè)維度16個(gè)方面的核心素養(yǎng)都有重要促進(jìn)作用[2].自制教具是我們對(duì)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的創(chuàng)新，是突破教學(xué)難點(diǎn)的重要途徑，也是促進(jìn)學(xué)生物理核心素養(yǎng)形成的有效途徑.

在人教版九年級(jí)《物理》第十九章第三節(jié)“安全用電”的教學(xué)中，“常見的觸電事故”是教學(xué)的重難點(diǎn).通常通過圖片、動(dòng)畫和視頻幫助學(xué)生了解觸電的類型，理解觸電的原因，教學(xué)效果不甚理想.為了進(jìn)一步提升教學(xué)的有效性，增強(qiáng)學(xué)生的安全用電意識(shí)，自制了模擬觸電演示器.杰出的物理學(xué)家麥克斯韋在一百多年以前就明確指出：“實(shí)驗(yàn)的教育價(jià)值往往與儀器的復(fù)雜程度成反比”，過于復(fù)雜和繁瑣的實(shí)驗(yàn)儀器不易于學(xué)生集中精力和注意力，不易抓住事物的本質(zhì)和激發(fā)學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)產(chǎn)生濃厚的興趣，學(xué)生看到這樣的器材就不愿動(dòng)手，這樣就會(huì)在一定程度上遏制學(xué)生動(dòng)手操作實(shí)驗(yàn)的欲望.筆者自制的模擬觸電演示器具有簡(jiǎn)易性、科學(xué)性和教學(xué)適用性特點(diǎn)，能模擬演示多種觸電情況.模擬觸電演示器應(yīng)用于教學(xué)中吸引了學(xué)生的注意力，激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，調(diào)動(dòng)了學(xué)生學(xué)習(xí)的主動(dòng)性、積極性，為教學(xué)創(chuàng)造了良好的開端，營(yíng)造了生動(dòng)活潑而不是沉悶的教學(xué)氛圍.教學(xué)中以學(xué)生為主體，引導(dǎo)他們預(yù)測(cè)各種情況下是否會(huì)發(fā)生觸電;放手讓他們動(dòng)手操作;引導(dǎo)他們?cè)陔娐穲D和實(shí)物上指出發(fā)生觸電時(shí)電流的流向（路徑），分析觸電、不觸電的原因;引導(dǎo)他們小結(jié)觸電的類型.總之，在知識(shí)的領(lǐng)會(huì)、能力的培養(yǎng)、創(chuàng)新意識(shí)的滲透方面優(yōu)于多媒體輔助教學(xué)，顯著提升了教學(xué)的有效性.促進(jìn)了學(xué)生物理核心素養(yǎng)的形成.具體實(shí)施過程介紹如下.

2實(shí)驗(yàn)儀器示意圖及實(shí)物圖（如圖1、2、3、4所示）

3制作材料

木板（40cm×30cm），槽板（約20cm×2cm），長(zhǎng)方體木塊（約10cm×3cm×2cm），粗銅線（長(zhǎng)約1m），電池盒2個(gè)，5號(hào)電池2節(jié)，導(dǎo)線、鱷魚夾導(dǎo)線若干，螺釘若干，電工膠布，沙子，濃鹽水，小木塊，膠頭滴管，二極管示教板2個(gè)，電子蜂鳴器示教板1個(gè)，長(zhǎng)方形薄鋁板（約50cm×5cm），雙面膠，起子，電烙鐵，焊錫絲，尖嘴鉗.

4制作方法

4.1制作電路板

（1）截取2根長(zhǎng)約30cm的粗銅線，分別作為火線、零線.把火線、零線兩端和中間剝?nèi)ヒ恍《谓^緣皮，另做3個(gè)半徑不同的銅環(huán)（剝?nèi)ソ^緣皮）.

（2）根據(jù)電路板示意圖，把火線、零線用電工膠布粘在板上，把3個(gè)銅環(huán)粘在火線、零線之間，保證大致同心.把2個(gè)串聯(lián)電池盒用雙面膠粘在板左端火線、零線之間.

（3）把長(zhǎng)方體木塊用螺釘固定在木板前面，保證木板豎立時(shí)木塊底部與木板底部平齊.

（4）把槽板用螺釘固定在長(zhǎng)方體木塊上，在槽板中裝入沙子，滴入濃鹽水.

（5）電池組“+”極用鱷魚夾導(dǎo)線與火線連接，“-”極用鱷魚夾導(dǎo)線與零線連接，用鱷魚夾導(dǎo)線連接零線和地（濕沙）.

4.2制作報(bào)警裝置

（1）把長(zhǎng)方形薄鋁板折成圖2所示形狀作為支座，然后用雙面膠粘上二極管示教板和電子蜂鳴器示教板（都與支座絕緣）.

（2）分別把二極管和電子蜂鳴器的“+”“-”極用導(dǎo)線焊在一起，即把它們并聯(lián)在一起.

5模擬演示

觸電報(bào)警裝置“+”極接一根鱷魚夾導(dǎo)線，鱷魚夾代表人身體的一個(gè)部位（如一只手或腳或其它裸露部位），觸電報(bào)警裝置“-”極接一根鱷魚夾導(dǎo)線，鱷魚夾代表人身體的另一個(gè)部位（如另一只手或腳或其它裸露部位）.

5.1雙線觸電、雙線不觸電

人一只手接觸火線，另一只手接觸零線，無論站在何處，人會(huì)觸電;人站在絕緣體上兩只手接觸火線，人不會(huì)觸電.模擬演示如下：觸電報(bào)警裝置“+”極用導(dǎo)線接火線，“-”極用導(dǎo)線接零線，二極管發(fā)光，電子蜂鳴器發(fā)聲（如圖5所示）.觸電報(bào)警裝置放在木桌上，“+”極用導(dǎo)線接火線，“-”極用導(dǎo)線接火線，二極管不發(fā)光，電子蜂鳴器不發(fā)聲（如圖6所示）.

5.2單線觸電、單線不觸電

人站在地上（腳裸露接觸地面）一只手接觸火線（人站在地上兩只手接觸火線等效于一只手接觸火線），人會(huì)觸電;人站在絕緣體（如干燥的木凳、木梯）上一只手接觸火線，人不會(huì)觸電，電工師傅帶電作業(yè)就是這個(gè)道理，不宜提倡.模擬演示如下：觸電報(bào)警裝置“+”極用導(dǎo)線接火線，“-”極用導(dǎo)線接地（濕沙），二極管發(fā)光，電子蜂鳴器發(fā)聲（如圖7所示）.觸電報(bào)警裝置“+”極用導(dǎo)線接火線，“-”極用導(dǎo)線接放在濕沙上的干燥木塊上，二極管不發(fā)光，電子蜂鳴器不發(fā)聲（如圖8所示）.

5.3跨步電壓觸電

如果高壓輸電線掉落在地上，距落地點(diǎn)不同距離的兩點(diǎn)之間存在電壓，當(dāng)人經(jīng)過落地點(diǎn)附近區(qū)域時(shí)，兩腳之間存在相當(dāng)高的電壓，會(huì)發(fā)生跨步電壓觸電，而且兩腳之間的距離越大，兩腳之間的電壓越大.模擬演示如下：把串聯(lián)電池組的“+”極、中間“-”極、“-”極用導(dǎo)線由外向內(nèi)分別接3個(gè)銅環(huán)，觸電報(bào)警裝置“+”極用導(dǎo)線接最外面的銅環(huán)，“-”極用導(dǎo)線接中間銅環(huán)，二極管不發(fā)光，電子蜂鳴器發(fā)聲;再將觸電報(bào)警裝置“-”極用導(dǎo)線接最里面的銅環(huán)，二極管發(fā)光，電子蜂鳴器發(fā)出的聲音變響（如圖9所示）.觸電報(bào)警裝置“+”“-”極用導(dǎo)線都接在同一銅環(huán)上，二極管不發(fā)光，電子蜂鳴器不發(fā)聲（如圖10所示）.因此，兩腳并攏跳離高壓輸電線落地點(diǎn)附近區(qū)域一般是安全的.

5.4用電器外殼（金屬）接地不觸電，不接地觸電

用電器外殼（金屬）接地，外殼帶電時(shí)，人接觸外殼不會(huì)觸電;用電器外殼（金屬）不接地，外殼帶電時(shí)，人站在地上接觸外殼會(huì)觸電.模擬演示如下：把觸電報(bào)警裝置的支座（鋁板）用導(dǎo)線接地（濕沙），把電池組的“+”極用導(dǎo)線接鋁板（外殼帶電），把發(fā)光二極管示教板的“+”極用導(dǎo)線接鋁板，“-”極用導(dǎo)線接地，二極管不發(fā)光;取下支座（鋁板）接地導(dǎo)線，二極管發(fā)光（如圖11所示）.因此，用電器外殼是金屬做的一定要使用三孔插座，保證用電器外殼（金屬）接地.

6實(shí)驗(yàn)儀器的優(yōu)點(diǎn)

元件及導(dǎo)線均裝在板上，簡(jiǎn)潔、直觀和一目了然，非常方便學(xué)生指出發(fā)生觸電時(shí)電流的路徑，幫助學(xué)生透徹理解觸電的原因.還有助于學(xué)生直觀地認(rèn)識(shí)家庭電路的布線.

制作材料取自生活、易得，給學(xué)生以親近感、真實(shí)感.

制作容易，操作簡(jiǎn)便，現(xiàn)象明顯.

電源電壓3V，絕對(duì)安全.

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（收稿日期：2019-06-15）