對(duì)《變壓器》一節(jié)的設(shè)計(jì)與思考

李　慶

新海高級(jí)中學(xué)，江蘇省連云港市222006

摘要：作者就《變壓器》一節(jié)的教學(xué)進(jìn)行了詳述，在該節(jié)的教學(xué)中教師采用探究式的教學(xué)方式，讓整節(jié)課始終以問(wèn)題解決的線(xiàn)索貫穿，對(duì)學(xué)生的問(wèn)題解決能力有了一定的促進(jìn)。

關(guān)鍵詞：探究；問(wèn)題；能力

中圖分類(lèi)號(hào)：G633.7 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)：1003-6148(2009)3(S)-0031-2お

探究式教學(xué)是創(chuàng)新教學(xué)的一種模式，其宗旨是通過(guò)探究問(wèn)題的解決，促進(jìn)學(xué)生的自主活動(dòng)和積極思考，從而使學(xué)生的知識(shí)與技能、思想與方法、興趣與愛(ài)好等得到和諧發(fā)展。采用這種教學(xué)模式的關(guān)鍵是設(shè)計(jì)出一系列的探究問(wèn)題，讓學(xué)生通過(guò)多方尋求答案，解決疑問(wèn)，并從中發(fā)現(xiàn)、提出和解決問(wèn)題，使探究活動(dòng)不斷走向深入，從而達(dá)到培養(yǎng)學(xué)生自主、合作、探究的能力，更好地實(shí)現(xiàn)對(duì)物理概念的理解。

1 教學(xué)設(shè)計(jì)的背景和思路

新課程的理念就是讓學(xué)生學(xué)會(huì)探究學(xué)習(xí)?！蹲儔浩鳌愤@一堂課應(yīng)該是新課程改革中一節(jié)典型的培養(yǎng)學(xué)生探究能力的課型。因此如何設(shè)計(jì)好這一節(jié)課就顯得至關(guān)重要。本節(jié)課的內(nèi)容是以設(shè)計(jì)問(wèn)題展開(kāi)的。希望通過(guò)演示實(shí)驗(yàn)去培養(yǎng)學(xué)生觀(guān)察問(wèn)題、分析問(wèn)題的能力；通過(guò)分組實(shí)驗(yàn)去培養(yǎng)學(xué)生的設(shè)計(jì)、動(dòng)手、探究、合作等方面的能力。

2 教學(xué)設(shè)計(jì)的過(guò)程和分析

探究設(shè)計(jì)1 發(fā)電廠(chǎng)發(fā)電機(jī)發(fā)出的交流電壓一般都是幾萬(wàn)伏，而生活、生產(chǎn)中所需的電壓往往各有不同。比如：普通照明電壓為220V；一般收音機(jī)、錄音機(jī)、MP3等用電器的電源電壓不超過(guò)10V；而電視機(jī)顯像管卻需要10kV以上的高電壓。這些不同的電壓該如何獲得呢？顯然需要有一種改變電壓的儀器的出現(xiàn)——變壓器。而變壓器是怎樣改變電壓的呢？

評(píng)注 通過(guò)新課引入引起學(xué)生對(duì)學(xué)習(xí)內(nèi)容的探究興趣，同時(shí)這樣的引入也符合學(xué)科的特點(diǎn)及教材自身的性質(zhì)。

探究設(shè)計(jì)2 讓學(xué)生思考以下問(wèn)題：一閉合鐵心，兩邊繞上兩組線(xiàn)圈，一組接上低壓交流電，另一組接上小燈泡。小燈泡會(huì)發(fā)光嗎？

學(xué)生初探：會(huì)發(fā)光，然后讓學(xué)生上來(lái)演示這個(gè)小實(shí)驗(yàn)，結(jié)果真的發(fā)光了。

探究設(shè)計(jì)3 若電源換成直流電，燈泡還會(huì)發(fā)光嗎？

學(xué)生初探：不發(fā)光，學(xué)生上來(lái)繼續(xù)演示，結(jié)果燈泡不發(fā)光。為什么呢？

學(xué)生分析：由于交變電流在原線(xiàn)圈中產(chǎn)生了交變磁場(chǎng)，磁場(chǎng)通過(guò)閉合鐵心在副線(xiàn)圈也產(chǎn)生了交變磁通量，從而在副線(xiàn)圈中產(chǎn)生了感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)。若是恒定電流，副線(xiàn)圈中的磁通量是不變的。所以副線(xiàn)圈無(wú)感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，燈泡不亮。

教師呼應(yīng)：這位同學(xué)回答好不好？（大多數(shù)說(shuō)好，但其中有一位同學(xué)問(wèn)副線(xiàn)圈中的電流會(huì)不會(huì)在原線(xiàn)圈中也產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)呢？）

教師回答：?jiǎn)柕煤芎?。大家可以思考：?shí)際上副線(xiàn)圈中電流也應(yīng)在原線(xiàn)圈中產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，也就是說(shuō)兩個(gè)線(xiàn)圈中的電流都能在線(xiàn)圈中產(chǎn)生磁通量，實(shí)際上進(jìn)行互感。因此，變壓器的原理實(shí)際上是特殊的電磁感應(yīng)原理，并且原、副線(xiàn)圈在進(jìn)行互感。

評(píng)注 美國(guó)教育家布魯克曾經(jīng)說(shuō)過(guò)：“最精湛的教育藝術(shù)就是讓學(xué)生自己提出問(wèn)題”。但如何選擇提問(wèn)的切入口卻是進(jìn)行科學(xué)探究的一個(gè)比較值得關(guān)注的要素。不過(guò)，只要學(xué)生經(jīng)歷過(guò)若干次這樣的開(kāi)放性探究活動(dòng)的體驗(yàn)之后，他們就能逐漸積累到一些經(jīng)驗(yàn)，這對(duì)學(xué)生的終身發(fā)展具有積極的意義。

探究設(shè)計(jì)4 線(xiàn)圈兩端的電壓與線(xiàn)圈的匝數(shù)可能會(huì)有什么關(guān)系呢？能不能簡(jiǎn)單的判定線(xiàn)圈的匝數(shù)越多，它兩端的電壓就越高？或許兩個(gè)線(xiàn)圈的匝數(shù)都對(duì)原、副線(xiàn)圈兩端的電壓都有影響？也許……

每組有一變壓器、電壓表、學(xué)生電源及導(dǎo)線(xiàn)若干，同學(xué)們可以設(shè)計(jì)一下實(shí)驗(yàn)步驟，如何探究原、副線(xiàn)圈兩端的電壓與匝數(shù)之間的關(guān)系。并畫(huà)出相應(yīng)的表格。

學(xué)生探究設(shè)計(jì)：

（1）先保持原電壓和原線(xiàn)圈匝數(shù)不變，改變副線(xiàn)圈的匝數(shù)；

（2）保持副線(xiàn)圈的匝數(shù)和電源電壓不變，改變?cè)€(xiàn)圈的電壓；

（3）保持電源電壓不變，任意改變?cè)⒏本€(xiàn)圈的匝數(shù)；

（4）保持原、副線(xiàn)圈匝數(shù)不變，只改變電源電壓。

學(xué)生做完實(shí)驗(yàn)后，找兩位同學(xué)把本組所做的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)寫(xiě)在黑板上。分析數(shù)據(jù)，看看原、副線(xiàn)圈的電壓與它們的匝數(shù)有什么樣的規(guī)律？

結(jié)論 原、副線(xiàn)圈上電壓比基本上等于它們的匝數(shù)比。

探究設(shè)計(jì)5 為什么是基本等于呢？

學(xué)生一：實(shí)驗(yàn)有誤差；學(xué)生二：因?yàn)榫€(xiàn)圈有電阻，有能量損失；學(xué)生三：因?yàn)橛新┐努F(xiàn)象。教師回應(yīng)：回答很好。應(yīng)該說(shuō)三種情況均存在，如果沒(méi)有漏磁現(xiàn)象和能量損耗，原、副線(xiàn)圈兩端電壓比應(yīng)等于它們的匝數(shù)比。

探究設(shè)計(jì)6 通過(guò)理論推導(dǎo)，能否得出變壓器的原、副電壓比。

由于互感，原、副線(xiàn)圈中任意時(shí)刻磁通量的變化率是一樣的，因此線(xiàn)圈兩端的電動(dòng)勢(shì)為E=nΔφΔt。在忽略線(xiàn)圈內(nèi)阻的情況下，兩端電壓U=E，因此，原、副線(xiàn)圈兩端的電壓比也應(yīng)等于它們的匝數(shù)比。

評(píng)注 探究式教學(xué)是以學(xué)生發(fā)展為本，重視在知識(shí)獲得的過(guò)程中培養(yǎng)學(xué)生的自主探究意識(shí)，掌握探究方法，提高探究能力。這一節(jié)的中心內(nèi)容是變壓器的原、副線(xiàn)圈兩端的電壓比與它們的匝數(shù)比的關(guān)系。直接通過(guò)理論推導(dǎo)得出結(jié)論，不利于探究能力、實(shí)驗(yàn)?zāi)芰Φ呐囵B(yǎng)；不利于探究過(guò)程的體驗(yàn)；不利于對(duì)物理內(nèi)容的理解加深。因此這一節(jié)課的設(shè)計(jì)是把這一重要內(nèi)容留給學(xué)生自己完成。

3 教學(xué)設(shè)計(jì)的反思和感悟

傳統(tǒng)的教學(xué)都是先羅列知識(shí)，再列舉題型，并講解相應(yīng)的解題套路，最后進(jìn)行強(qiáng)化練習(xí)。這樣的訓(xùn)練似乎也挺扎實(shí)，但由于學(xué)生的思維自始自終處于被動(dòng)狀態(tài)，因而一旦遇上難以對(duì)上套路的問(wèn)題，便顯得束手無(wú)策。在新課程改革的背景下，為了激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新意識(shí)，應(yīng)倡導(dǎo)自主、探究、合作和交流為主的新的教學(xué)方式，但由于傳統(tǒng)觀(guān)念依然根深蒂固，長(zhǎng)期形成的教學(xué)習(xí)慣難以更改。

本堂課的設(shè)計(jì)，把自主研究和目標(biāo)研究、提出問(wèn)題與解決問(wèn)題、獨(dú)立思考與合作交流等有機(jī)地結(jié)合了起來(lái)，從而使教學(xué)能有序、和諧地展開(kāi)。在教學(xué)過(guò)程中，學(xué)生的知識(shí)結(jié)構(gòu)被建構(gòu)，物理教學(xué)思想和方法被激活，創(chuàng)新意識(shí)被喚起。

學(xué)生課后對(duì)本節(jié)課的評(píng)價(jià)是：有新鮮感、生動(dòng)有趣、思路開(kāi)闊。但想要實(shí)施這種開(kāi)放式的教學(xué)模式，對(duì)教師課前的精心準(zhǔn)備和預(yù)設(shè)，課堂上的教學(xué)機(jī)智和生成評(píng)價(jià)等，都提出了嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)。

教與學(xué)的方式本應(yīng)是多種多樣的，因?yàn)橹挥羞@樣，課堂教學(xué)才會(huì)煥發(fā)出生機(jī)和活力。通過(guò)這堂開(kāi)放性探究課的實(shí)踐與嘗試，筆者的最大感觸是：學(xué)生的學(xué)習(xí)潛能是無(wú)窮的，只要我們?nèi)シe極開(kāi)發(fā)和引導(dǎo)，他們的智慧就必定會(huì)放射出耀眼的光芒，從而為物理教學(xué)增光添彩。

(欄目編輯鄧 磊)