一道書(shū)后練習(xí)題的教學(xué)反思

徐永明 陳新華

（1.江蘇省蘇州實(shí)驗(yàn)中學(xué)，江蘇 蘇州 215000；2.常州市第一中學(xué)，江蘇 常州 21300）

在構(gòu)建新的評(píng)價(jià)體系的背景下，為了充分發(fā)揮高考的教學(xué)導(dǎo)向作用，教師十分重視對(duì)高考試題的研究和分析.近兩年高考物理命題堅(jiān)持正確育人導(dǎo)向，優(yōu)化考試內(nèi)容，突出基礎(chǔ)性，更加注重貼近教材和教學(xué)實(shí)際.有些高考試題素材來(lái)源于教材，學(xué)生的獲得感更強(qiáng)，有利于引導(dǎo)學(xué)生打好學(xué)習(xí)基礎(chǔ)，促進(jìn)課堂教學(xué)回歸教材.

1 教材原題

（2019年人教版教材選擇性必修2第67頁(yè)）如圖1所示，矩形線圈面積為S，匝數(shù)為N，線圈電阻為r，在磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中繞OO′軸以角速度ω勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，外電路電阻為R.當(dāng)線圈由圖示位置轉(zhuǎn)過(guò)90°的過(guò)程中，求：

圖1

（1）通過(guò)電阻R的電荷量q；

（2）電阻R上所產(chǎn)生的熱量Q.

2 學(xué)生答題情況

學(xué)生解答該題如下.

第（1）問(wèn)得分率15%，絕大多數(shù)學(xué)生錯(cuò)用電流有效值計(jì)算電量，少數(shù)學(xué)生錯(cuò)用電流峰值計(jì)算，還有極少數(shù)學(xué)生沒(méi)動(dòng)筆.第（2）問(wèn)得分率60%，少數(shù)學(xué)生錯(cuò)用電動(dòng)勢(shì)（電流）平均值計(jì)算電功率.在與學(xué)生的交流時(shí)發(fā)現(xiàn)：學(xué)生已掌握了瞬時(shí)值與峰值計(jì)算方法；有的學(xué)生雖做對(duì)了，但憑的是運(yùn)氣，不清楚有效值與平均值的區(qū)別.

3 教學(xué)反思

這道題來(lái)源于教材章末B 組練習(xí)，屬于學(xué)業(yè)水平較高要求，涉及交變電流的“四值”，即瞬時(shí)值、峰值、有效值和平均值，相關(guān)知識(shí)高頻出現(xiàn)在高考試題里，有時(shí)以選擇題出現(xiàn)，有時(shí)以解答題出現(xiàn)，必須引起高度重視.這道題能規(guī)范學(xué)生的答題行為，拓展學(xué)生的實(shí)踐視野，完善學(xué)生的思維方法，集理解、辨析、創(chuàng)新于一體，有利于提升學(xué)生的學(xué)科核心素養(yǎng).瞬時(shí)值與最大值的教學(xué)，是在師生互動(dòng)、合作探究中完成，教材描述也詳細(xì)，學(xué)生理解到位，印象深刻，掌握得很好，不再贅述.教材從頭到尾沒(méi)提到“電流平均值”，教學(xué)要求“學(xué)生能夠根據(jù)交流電的特征，會(huì)用函數(shù)表達(dá)式來(lái)描述交流電流，并知道公式中的交變電流的電流或電壓的最大值、瞬時(shí)值、有效值以及它們之間的關(guān)系.”［1］也沒(méi)有提到“電流的平均值”.而第（1）問(wèn)關(guān)于交變電流中電量計(jì)算問(wèn)題，恰恰要用到“電流平均值”，《教師教學(xué)用書(shū)》也僅出現(xiàn)過(guò)一次此名詞，即本題的解答中.［2］可見(jiàn)，教材“不重視”此類(lèi)問(wèn)題，是學(xué)生出錯(cuò)的重要原因，師生必須引起足夠重視.多數(shù)教師在教電流平均值時(shí)，教學(xué)方法一般也是典型的粗暴填鴨式，學(xué)生參與度和積極性可想而知，理解不深刻，效果不佳是必然的.第（2）問(wèn)考查內(nèi)容是有效值與最大值之間關(guān)系.教材以“理論計(jì)算表明”，直接給出結(jié)論，教師沒(méi)推導(dǎo)正弦式交變電流有效值與峰值關(guān)系，學(xué)生死記硬背這部分內(nèi)容，學(xué)習(xí)的過(guò)程是被動(dòng)的，大量練習(xí)也能達(dá)到記憶的效果，并不能培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)思維方法和科學(xué)的態(tài)度.

完成從“教教材”轉(zhuǎn)向“用教材”的思維切換，由粗放式教學(xué)轉(zhuǎn)化為精準(zhǔn)化引導(dǎo)，幫助學(xué)生正確理解正弦式交變電流平均值和有效值的物理意義，從根源上清除難點(diǎn).用函數(shù)和圖像描述交變電流是本節(jié)教材的顯著特點(diǎn)，引導(dǎo)學(xué)生從函數(shù)表達(dá)式和圖像的角度出發(fā)，數(shù)形結(jié)合，在探究活動(dòng)中獲取知識(shí)、構(gòu)建規(guī)律，加深對(duì)內(nèi)容的理解.

4 深入探究1：探究正弦電流平均值的物理意義

圖2

為什么用電動(dòng)勢(shì)平均值、電流平均值計(jì)算電量？ 這是學(xué)生共同的疑問(wèn).方法2 實(shí)質(zhì)是方法1的證明，從根源上闡明了電流的平均值反映的是通過(guò)導(dǎo)體的電荷量在時(shí)間上的平均效果，徹底消除了學(xué)生的疑問(wèn).一旦理解方法2，運(yùn)用方法1也理所當(dāng)然，方法一是平時(shí)處理此類(lèi)問(wèn)題的方法，過(guò)程簡(jiǎn)潔明了.教師在教學(xué)中既不能以“澄清知識(shí)”為由而超越課程標(biāo)準(zhǔn)、教材和學(xué)生實(shí)際接受能力，一味“拔高要求”，甚至用到高等數(shù)學(xué)求解，也不能對(duì)這些知識(shí)的背景“視而不見(jiàn)”，忽視對(duì)蘊(yùn)藏的科學(xué)思維方法的拷問(wèn)，而應(yīng)以學(xué)生疑惑為契機(jī)，運(yùn)用學(xué)生能夠接受的知識(shí)和方法，例如微元法，尋找學(xué)生能力的創(chuàng)新點(diǎn)，探究“知識(shí)的發(fā)生和形成過(guò)程”，獲得新知和提升能力.

5 深入探究2：探究正弦交變電流有效值的物理意義

方法1：用微元法求解，與第（1）問(wèn)中的方法2類(lèi)似，不再證明.

圖3

圖4

圖5

圖6

設(shè)電流有效值為I，兩電阻總功率P=2I2R，因此，得到Im2RT=2I2RT，結(jié)論與方法2相同.

對(duì)于正弦式交變電流的有效值與最大值的關(guān)系，是重要知識(shí)點(diǎn)，教師的處理方法只見(jiàn)“填鴨”不見(jiàn)“探究”，這不利于科學(xué)概念的形成、科學(xué)思維的培養(yǎng)，不符合課改精神.《教師教學(xué)用書(shū)》建議：對(duì)基礎(chǔ)較好、學(xué)有余力的學(xué)生，課堂教學(xué)中可創(chuàng)設(shè)條件，可引導(dǎo)學(xué)生從物理實(shí)驗(yàn)和數(shù)學(xué)方法的角度探究正弦式交變電流有效值的關(guān)系.推導(dǎo)過(guò)程中學(xué)生不僅明白了有效值與最大值的關(guān)系，還理解了電流有效值反映的是交變電流的熱效應(yīng)在時(shí)間上的平均效果，處理電功類(lèi)問(wèn)題也就不會(huì)出錯(cuò).

6 深入思考

限于學(xué)生的知識(shí)經(jīng)驗(yàn)和認(rèn)知能力，教材在描述某些比較復(fù)雜的物理知識(shí)時(shí)往往采用一些簡(jiǎn)潔性表達(dá)，而不苛求知識(shí)的精確性和邏輯性，例如本節(jié)課中正弦式交變電流有效值與峰值關(guān)系的定量表達(dá)，這是教材編寫(xiě)的一種策略.例如教材對(duì)法拉第電磁感定律公式中的ΔΦ和感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，取的都是絕對(duì)值，回避了它們的方向.

教學(xué)物理知識(shí)的同時(shí)，要引領(lǐng)學(xué)生深入理解知識(shí)中所體現(xiàn)的科學(xué)思想、科學(xué)觀點(diǎn)和科學(xué)方法.培養(yǎng)學(xué)生對(duì)已有的結(jié)論不盲目輕信，有檢驗(yàn)和評(píng)價(jià)已有知識(shí)和結(jié)論的強(qiáng)烈意識(shí)，有挑戰(zhàn)權(quán)威的勇氣，有批判性思維能力；能夠借助于數(shù)學(xué)、哲學(xué)等學(xué)科知識(shí)進(jìn)行推理，發(fā)現(xiàn)原來(lái)沒(méi)有聯(lián)系的對(duì)象、現(xiàn)象和概念、規(guī)律之間的聯(lián)系.

學(xué)好物理不僅要基于觀察與實(shí)驗(yàn)，建構(gòu)物理模型，還要熟練應(yīng)用數(shù)學(xué)等工具提煉和處理信息，提升創(chuàng)新能力.在本節(jié)內(nèi)容課堂教學(xué)時(shí)，不能因“這是數(shù)學(xué)問(wèn)題，不是物理問(wèn)題”而略過(guò)，相反要設(shè)計(jì)有效互動(dòng)環(huán)節(jié)，在活動(dòng)中訓(xùn)練學(xué)生用數(shù)學(xué)方法處理信息能力，讓學(xué)生發(fā)現(xiàn)、體驗(yàn)通過(guò)的電量與電動(dòng)勢(shì)平均值、電流平均值之間的關(guān)系，最大值與有效值的關(guān)系，理解物理問(wèn)題的本質(zhì)，而不是死記硬背公式.