初中九年级物理《电路连接的基本方式：串联与并联》探究式教学设计

初中九年级物理《电路连接的基本方式：串联与并联》探究式教学设计

  一、课标与教材深度分析

  本节内容隶属于义务教育物理课程标准（2022年版）中“运动和相互作用”主题下的“电路与电流”部分。课程标准明确要求学生“知道电路的组成，会连接串联电路和并联电路；会画电路图；能说出生活、生产中采用简单串联电路或并联电路的实例。”人教版教材将其编排在第十五章《电流和电路》的第三节，是在学生学习了电荷、电流、电路构成及电路图等基本概念之后，对电路进行深入认识和实践操作的关键节点。它不仅是构建完整电路知识的基石，更是后续学习电流、电压、电阻测量、欧姆定律乃至电功率等核心内容的逻辑前提和技能基础。教材通过引导学生观察两种连接方式下小灯泡的发光情况，引发认知冲突，进而通过探究实验归纳总结出串联和并联的特点。本设计旨在超越教材的直观呈现，从物理观念形成、科学思维发展和科学探究能力培养的高度，重构学习路径，引导学生像工程师一样设计电路，像科学家一样分析电路，实现从事实性知识记忆到结构性概念理解，再到迁移性创新应用的升华。

  二、核心素养导向的学习目标

  基于课程标准的学业要求与核心素养内涵，制定以下多维、可测的学习目标：

  1.物理观念：通过亲手操作和对比观察，建构“串联”与“并联”的物理模型。能准确描述串联电路电流只有一条路径，各用电器相互影响；并联电路电流有多条路径，各支路用电器独立工作。能将此观念迁移应用于分析家用电器电路、节日彩灯、汽车照明等真实情境。

  2.科学思维：经历从具体实物连接到抽象电路图符号表达的思维加工过程，提升模型建构能力。通过对实验现象的对比、分析、归纳，概括出两种电路的本质特征，发展科学推理能力。在“设计一个满足特定需求（如卧室灯与客厅灯独立控制）的电路”任务中，进行创新性设计思维训练。

  3.科学探究：能在教师引导下，明确探究“如何连接使两个小灯泡以不同方式发光”的问题。能独立或合作设计实验方案，包括选择器材、预设连接路径、绘制可能电路图。能安全、规范地进行实物电路连接，并能准确记录观察到的现象（如灯泡亮灭关系、开关控制作用范围）。能基于证据得出结论，并与同伴交流、评估不同的连接方案。

  4.科学态度与责任：在实验探究中养成严谨认真、实事求是的科学态度，乐于合作与分享。通过了解串并联电路在安全用电、节能减排（如路灯的并联控制实现按需开启）等方面的应用，初步认识科学·技术·社会·环境（STSE）之间的关系，增强安全用电和社会责任感。

  三、教学重难点研判

  教学重点：串联电路和并联电路的连接方法与核心特点。这是学生必须掌握的基础知识和关键技能，是后续学习的支柱。

  教学难点：并联电路的实物连接与识别；从电路原理上理解并联电路中各支路用电器工作的独立性。难点成因在于：学生对“分流点”和“汇流点”的空间想象和实物定位存在困难；对“独立工作”的理解容易停留在表面现象，难以与“电流路径互不干扰”的深层原理建立联系。

  四、教学策略与方法

  为突破重难点，达成高阶目标，本设计采用“探究—建构—迁移”一体化教学模式，融合以下策略：

  1.情境驱动，问题链引领：创设“为模型房间设计照明电路”的工程情境，以“如何让两个房间的灯既能单独亮，又能一起亮？”为核心驱动问题，分解为“你能用几种方法让两个灯泡都发光？”“不同接法下，灯泡亮度、开关控制效果有何不同？”“这些不同背后的原理是什么？”等子问题链，贯穿始终。

  2.具身探究，模型建构：提供充足的实验器材（电池组、开关、小灯泡及灯座、导线若干，可增设发光二极管、小电机等多元化用电器），保障学生充分的动手操作时间。引导学生在“试误—观察—修正—再观察”的循环中，亲身“体感”电路的连接逻辑。同步推进“实物操作”与“电路图绘制”，强化从具体到抽象的模型建构过程。

  3.对比辨析，归纳深化：设计“串联与并联特征对比表”，引导学生从电流路径、开关作用、用电器间影响等维度系统对比，通过归纳提炼本质区别。利用数字仿真软件或动态图演示电流在并联电路中的流动情况，将不可见的电流“可视化”，化解理解难点。

  4.跨学科融合，STSE延伸：联系数学中的“集合”与“路径”概念帮助理解并联支路；关联生活与技术应用，分析家庭电路、交通信号灯系统、机器人传感器电路等实例，举办“我身边的串并联”小型汇报，促进知识迁移和价值体认。

  五、教学资源与器材准备

  教师准备：多媒体课件（含问题情境动画、电流流动仿真、生活实例图片/视频）、交互式白板、实物展示台、一套演示用电路板（可灵活改变连接方式）、手机同屏直播设备（用于实时展示学生实验细节）。

  学生分组（4人一组）准备：干电池组（带电池盒）或学生电源（调至安全电压）、单刀单掷开关2个、小灯泡（2.5V）及灯座2套、导线若干（不同颜色，建议红、黑）、实验记录单、电路图纸、铅笔、橡皮。备选拓展器材：发光二极管（注意极性）、小电动机、音乐门铃模块。

  六、教学过程设计与实施

  （一）前置学习阶段（课前）

  发布预习任务单：1.复习电路的基本组成，并尝试用符号绘制一个包含电源、开关、一个灯泡的电路图。2.观察家中客厅或卧室的照明系统，思考：总开关与各灯的分开关是如何配合工作的？你能否猜想其内部的电路连接方式？3.尝试用网络或书籍查找“串联”和“并联”这两个词在非物理领域（如语言描述、团队合作）中的含义，思考其与电路可能的联系。目的：激活前概念，建立生活联系，引发初步思考。

  （二）课堂探究实施阶段（共计80分钟，两课时连堂）

  第一环节：情境导入，任务驱动（预计时间：8分钟）

  教师活动：播放一段简短的动画：小明的新家正在装修，设计师提供了两个房间（书房和卧室）的灯光方案模型。方案一：闭合一个总开关，两灯同时亮灭。方案二：每个房间门口有一个独立开关，可以分别控制各自房间的灯，互不影响。提出问题：“从物理学的角度看，这两种方案背后的电路连接方式可能有何不同？你能用手中的器材模拟出这两种效果吗？”展示本节课的终极挑战任务：为模型房间设计并搭建符合要求的照明电路。

  学生活动：观看动画，倾听问题，结合预习感受，明确本节课要解决的核心工程问题。小组内简短交流初步想法。

  设计意图：创设真实、有意义的工程情境，将抽象的电路知识与具体的应用需求挂钩，激发内在学习动机。明确挑战任务，使后续所有探究活动具有明确的目的性和指向性。

  第二环节：自主初探，发现多样接法（预计时间：15分钟）

  教师活动：提出引导性问题：“请各小组利用所提供的器材（1个电源、1个开关、2个小灯泡、导线），尝试让两个小灯泡都能发光。看看你们能发现多少种不同的连接方法？请将每一种成功的连接方法，在记录单上画出对应的实物连接示意图。”教师巡视各小组，观察学生的连接方式，记录典型的正确接法和常见错误（如短路、接触不良）。对于遇到困难的小组，给予提示：“电流从电源正极出发，必须依次流过每一个用电器再回到负极，才能形成通路。”不直接告知答案。

  学生活动：小组合作，动手尝试连接电路。在尝试过程中，观察灯泡是否发光，并记录下每一种能使两灯同时发光的连接方式（示意图）。很可能自发地探索出串联和至少一种并联接法（可能不规范）。学生可能会经历失败（如造成短路，灯泡不亮），并通过讨论和调试解决问题。

  设计意图：开放性的探索任务，鼓励学生“做中学”，在试误中积累直接经验。这是知识建构的起点。画示意图的要求，初步训练将实物操作转化为图形表达的能力。教师巡视是进行形成性评价和捕捉生成性教学资源的关键时机。

  第三环节：现象聚焦，引入概念（预计时间：10分钟）

  教师活动：利用实物展示台或手机同屏，邀请2-3个小组展示他们不同的连接方法及对应的灯泡发光情况。引导学生观察：“大家看，虽然这些接法都能让两个灯泡发光，但灯泡的亮度是否相同？如果拧下其中一个灯泡，另一个灯泡会怎样？”通过操作演示，让学生清晰看到：在某种接法下，两灯亮度相同，且一灯取下，另一灯立即熄灭；在另一种接法下，两灯亮度可能相同也可能不同（取决于电池和内阻），且一灯取下，另一灯仍然亮。教师顺势引出科学概念：“在物理学中，我们将像第一种那样，将电路元件逐个顺次连接起来的方式，称为‘串联’；将像第二种那样，将电路元件两端分别连在一起，再接入电路的方式，称为‘并联’。”并在黑板上规范书写“串联”、“并联”及其英文“Series”、“Parallel”。

  学生活动：观看其他小组的展示，对比自己小组的发现。在教师引导下，聚焦观察灯泡的“相互影响”关系。倾听教师的概念讲解，将具体现象与抽象概念术语建立联系。修正和完善自己的记录单，用“串联”、“并联”来标注不同的连接方式。

  设计意图：从学生的探究成果出发，通过对比鲜明的现象，自然引出一对核心概念。概念的产生基于学生的观察和体验，而非直接灌输，理解更为深刻。明确概念定义，为后续深入分析奠定语言基础。

  第四环节：深入探究，归纳特征（预计时间：25分钟）

  教师活动：提出进阶探究任务：“我们已经认识了串联和并联这两种基本方式。现在，请各小组进行系统性研究，完成以下两个任务，并将结论填写在特征对比表中。”任务一：在串联电路中，尝试改变开关的位置（如置于电源正极与L1之间、L1与L2之间、L2与电源负极之间），观察开关对电路的控制作用是否相同。任务二：在并联电路中，尝试：a.只用一个总开关控制整个电路；b.在每个灯泡所在的支路上各添加一个开关（提供第二个开关），分别控制各支路。观察不同开关的控制范围有何不同。教师提供结构化记录表模板，包含对比维度：电路图（标准符号图）、电流路径（可描绘）、开关控制特点、元件间是否相互影响等。巡视指导，重点协助学生正确连接并联电路（强调“先连好两条支路，再并接到主路上”的技巧），引导学生分析“为什么并联时各支路互不影响？”（因为电流在分支点分成几部分，各自有独立的路径）。

  学生活动：小组领取第二个开关，根据任务要求，分别搭建串联和并联电路进行对比实验。在串联电路中，改变开关位置，发现无论开关放在哪里，都能同时控制两个灯泡。在并联电路中，体验总开关控制所有灯，支路开关只控制所在支路的灯。通过分析电流路径（可在电路图上用笔描画），理解“独立工作”的根源在于“独立路径”。系统填写特征对比表。

  设计意图：此环节是本节课的核心探究环节。通过设置对比性、结构化的实验任务，引导学生从现象观察深入到本质分析。动手操作与思维分析紧密结合，促使学生主动建构关于串、并联电路的系统化知识网络。特征对比表作为思维脚手架，帮助学生有序地组织和提炼信息。

  第五环节：交流建构，形成模型（预计时间：12分钟）

  教师活动：组织小组汇报。邀请不同小组分享他们的特征对比表，重点汇报他们的发现和对“独立性”原理的理解。教师利用交互式白板，汇总各小组结论，共同完善一份完整的“串联与并联电路特征对比图”。利用电路仿真软件，动态演示电流在串联电路（单一路径匀速流动）和并联电路（在分支点分流，在汇合点合流）中的动画，将抽象电流具体化。强调电路图的规范性绘制，特别是并联电路中节点、平行线的画法。引导学生用简洁的语言总结：“串联——首尾相接，一损俱损；并联——头连头，尾连尾，各支独立。”

  学生活动：小组代表汇报探究成果。聆听其他小组的汇报，补充或质疑。观看电流仿真动画，修正和完善自己的心智模型。跟随教师一起规范绘制两种电路的电路图。参与总结口诀的提炼。

  设计意图：通过集体交流，实现思维碰撞，将小组的个体认识上升为班级的共识。动态仿真化解空间想象难点。规范电路图是物理语言表达能力的培养。口诀总结帮助记忆核心特征。

  第六环节：迁移应用，解决初始问题（预计时间：7分钟）

  教师活动：回归课始的“房间照明设计”情境。“现在，你能用所学的知识来解释并实现那两种灯光方案了吗？请为方案一（同时亮灭）和方案二（独立控制）分别设计电路图，并选择合适的连接方式搭建实物电路。”对学生的设计与操作进行验收。拓展提问：“如果小明还想在门口安装一个总开关，可以一键关闭所有灯，同时保留各房间的独立开关，这个电路又该如何设计？（引入并联加总开关的混合电路）”

  学生活动：应用所学，小组讨论并绘制两种方案对应的电路图。选择合适的器材（方案一选择串联或一个开关的并联；方案二选择两个开关的并联），动手搭建成功的电路模型，实现预设的灯光控制效果。思考并尝试设计拓展问题的电路图。

  设计意图：学以致用，闭环学习过程。让学生体验运用新知识成功解决初始挑战的成就感，巩固学习效果。拓展问题设置思维阶梯，激发学有余力学生的深入思考。

  （三）课后巩固与拓展阶段

  1.分层作业：

  基础性作业：教科书对应章节的练习题，重点巩固串并联的识别、电路图绘制、简单特点判断。

  实践性作业：观察家庭中某个局部电路（如电视机背后的插座与插排、台灯与调光开关），判断其连接方式，并尝试画出简化电路图。或利用生活中的物品（如铝箔胶带、纽扣电池、LED灯珠）制作一个简单的串并联电路小模型。

  研究性作业（选做）：调查城市路灯的控制系统。了解其是串联还是并联？为什么？思考如何利用光敏电阻或定时器实现自动开关，并画出你设想的智能路灯控制电路原理图。

  2.教学反思与改进点预留：教师需反思本节课学生连接并联电路的主要困难点，思考下节课引入“电流表测量串并联电流特点”时，如何与之衔接。预设学生可能出现的迷思概念，如“并联电路中，靠近电源的灯泡更亮”、“开关必须安装在电源正极一端”等，思考在后续教学或个别辅导中如何澄清。

  七、学习评价设计

  本课采用过程性评价与终结性评价相结合、多元主体参与的评价方式。

  1.过程性评价：

  实验探究表现评价：通过课堂观察，评价学生实验操作的规范性、小组合作的参与度、面对故障时的调试能力、实验记录的完整性。使用评价量规（如：优秀：能独立设计多种连接方案，操作规范，记录详实；良好：能在同伴协助下完成规定探究，记录完整）。

  思维参与度评价：通过提问、学生汇报、特征对比表的质量，评价学生对现象的分析能力、归纳概括能力和语言表达能力。

  2.终结性评价：

  课后作业评价：评估学生对基础知识的掌握程度和应用能力。

  单元测试相关题目：评价学生对本节核心概念的辨识、理解和综合运用能力。

  3.学生自评与互评：

  课程结束时，提供简短的反思问卷：“我今天最大的收获是什么？”“我在小组合作中主要贡献了什么？”“我哪一点还没完全明白？”鼓励小组内部就合作过程进行相互评价。

  八、板书设计

  板书采用结构式与图示结合的方式，力求清晰、直观、有逻辑地呈现学习脉络。

  左侧主板书：

  电路连接的基本方式

  一、串联电路

  1.定义：元件逐个顺次连接。

  2.特点：

  电流路径：只有一条。

  开关作用：控制所有用电器。（位置任意）

  用电器关系：相互影响。

  3.电路图：（绘制标准串联电路