《家庭电路》是初中物理电学知识的延续与提升,也是电学知识在实际生活中应用,与实际生活联系非常紧密,同时体现了科学、技术与社会联系。学生虽然有家用电器的使用经验,但对家庭电路的认识却很有限;而且在实际教学中又很难实现家庭电路环境的实验演示,尤其是涉及电路安全的危险操作更是不可能进行实际操作。因此,如何让家庭电路的教学符合生活实际、能够让学生用所学知识解决实际生活中遇到的问题,一直是困扰教师们的教学难点。
物理VR实验室“家庭电路”模块,提供了高度仿真的家庭电路环境和丰富的家用电器,把授课场景从课堂搬到了家庭用电的虚拟场景中,打破时空和客观条件的限制,让学生能够沉浸式地学习家庭电路的相关知识,且能安全演示错误的电路设计导致的短路、过载、漏电等危险场景,不仅培养了学生安全用电的意识、综合运用所学知识剖析与解决实际问题的能力,同时也有助于良好物理观念、物理思维以及科学态度与社会责任的养成。
初中物理新课标提倡教师要充分的发挥信息技术的优势,将信息技术有效融入物理教学,倡导情境化教学。物理家庭电路模块,结合教学与生活实际,打造了仿真度高、代入感强的情境化教学场景,让教师在教学中能够从学生的经验常识入手,引导学生从生活走向物理、从经验常识向物理思维转变。而且还提供了室外场景,让学生从市电是如何入户开始有效学习,实际做到教学与实际相结合。
新课标同时强师要注重“做中学”、“用中学”,要努力通过活动帮助学生学习和运用知识,提升学生的操作技能与探究能力。家庭电路模块最大限度地考虑教学需求,提供了高自由度的探究环境,内置了丰富的家庭电路元件和家用电器,允许老师和学生自由创建各种家庭电路和用电环境,构筑VR课堂,让学生在真实的操作中认识家庭电路的构成与作用,明白如何构建安全用电环境,掌握怎么样才能解决影响安全用电的问题和隐患,充分做到学以致用,提升学生处理问题的实践本领和思维能力,发展学生核心素养。
家庭电路模块不仅探究性强、互动性高,而且功能强大,资源丰富,知识梯度广,支持“双减”“双新”下的课堂教学与进阶教学,支持创新型课程的建设与实施。
①提供了两种规格的电能表,让学生不仅认识到电能表的功能和结构,还能实时计算电路中的耗电量,让学生掌握电能的读数和计算。
②总开关和保险装置不仅提供了闸刀开关和保险丝,认识它们的结构,知道闸刀开关为什么不能向下闭合以及如何选用保险丝;也提供了实际生活中所用的空气开关和漏电保护器,紧跟生活实际,让学生掌握当前家庭电路中的应用配置。
③通过电路的实际连接,学生们能够掌握所有用电器都要并联在电路中,一端接火线,一端接零线;用电器能够最终靠插座并联在电路中,以及三孔插座中接地线的作用;明白开关为何需要连接在火线和用电器之间。
④试电笔是检测区分火线和零线的重要工具,其结构和使用也是中考中常见考点。在家庭电路模块,不仅仅可以对试电笔进行拆解和组装,认识试电笔的结构,也能示范试电笔如何正确操作以及错误操作带来的危险。
培养学生安全用电意识及用所学知识解决实际生活中的问题,是家庭电路教学中的重难点。在家庭电路模块中,能够形象逼真地演示短路、漏电、用电器过载等危险操作而不需要过多的担心安全问题。学生通过真实的操作真实感受错误的电路设计及操作带来的危害,从而加深安全用电的意识,并将之运用在日常生活之中。
物理VR教学软件能够辅助老师在家庭电路的教学过程中,打造沉浸式、情境化、交互性的教学设计,注重“做中学”,引导学生经历科学探究过程,体会科学研究方法,养成科学思维习惯,增强创新意识和实践能力,助力物理新课程改革和学科核心素养的培养。
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