涂琨

摘 要：以高中物理人教版“變壓器”教學設計為例，闡明高中物理知識的構建過程中，要精心設計新課引入、以問題為導向、培養(yǎng)學生的問題意識，當學生感到要問“是什么”、“為什么”、“怎么辦”時，其主動性思維才真正激發(fā)和啟動，其物理學科的核心素養(yǎng)才能夠得到提升，學生的創(chuàng)新能力、實踐能力才能夠提高。

關鍵詞：變壓器；問題；探究；核心素養(yǎng)

古代教育家孔子說過：疑是思之始，學之端。能在學習和日常生活中發(fā)現(xiàn)問題、解決問題是物理教學中提升學生核心素養(yǎng)的必然要求。問題教學法就是教材的知識點以問題的形式呈現(xiàn)在學生的面前，讓學生在尋求，探索解決問題的思維活動中，掌握知識、發(fā)展智力、培養(yǎng)技能，進而培養(yǎng)學生自己發(fā)現(xiàn)問題解決問題的能力。

下面以《變壓器》教學為例。

《變壓器》是物理選修3—2第五章《交變電流》第4節(jié)的內容。變壓器也是交流電路中常見的一種電器設備，它是建立在電磁感應現(xiàn)象的基礎上，是電磁感應教學的進一步延伸，同時，是遠距離輸電不可缺少的裝置，為學習遠距離輸電奠定了基礎，所以這一節(jié)在物理的學習過程中起著承上啟下的重要作用。即是本章重點內容之一，也是高考的熱點之一。

一、以有趣的問題創(chuàng)設情境，激發(fā)求知欲

在《變壓器》的教學中，傳統(tǒng)的教學做法是演示一個“設備”能夠在接入220V的交流電壓時點亮一個額定電壓為2.5V的小燈泡。對此現(xiàn)象，多數(shù)學生表現(xiàn)的比較平淡，因為平時的日常生活中，降壓的現(xiàn)象比較普遍，所以這一實驗沒有達到足夠的刺激強度，并沒有激發(fā)起強烈的求知欲。為此，筆者為本節(jié)課設計了這樣一個問題：一節(jié)9V電池能點亮普通的日光燈管么？學生會覺得十分新奇，覺得不可能做到。

為此，筆者首先將9V的電池直接連接在日光燈管兩端，學生觀察到日光燈管沒有發(fā)光。接下來在日光燈管和電池的中間連接一個裝置后，閉合開關瞬間，學生能夠觀察到燈管閃爍了一下。此時學生感到十分驚訝，從而激發(fā)了學生強烈的求知欲，很想知道裝置“是什么”，更想知道“為什么”。

二、用“追問”去刨根問底，探索“為什么”

在學生經歷了動手拆解變壓器后，他們對于變壓器的構造有了清晰的認識。引導學生觀察絕緣繞線骨架，此時拋出“原、副線圈彼此絕緣，副線圈的電流如何而來？”這一問題。引導學生思考“變壓器的工作原理”。學生通過前面《電磁感應》整章的學習，對于電磁感應現(xiàn)象、互感現(xiàn)象以及渦流現(xiàn)象有了基本的掌握。通過《交變電流》的特點也比較清楚，已經基本具備了學習變壓器這節(jié)內容的知識儲備。學生可以根據所學回答出“互感是變壓器的工作原理”這一答案。

在學生得到變壓的工作原理后，讓學生進思考：日光燈管為何會閃一下？而不是持久的發(fā)光？學生觀察到日光燈管發(fā)光時在9V電池接通或者斷開的一瞬間，也就是原線圈電流發(fā)生變化的時候，當原線圈電流穩(wěn)定時，日光燈管并不發(fā)光。對此學生可以根據互感的條件進行思考，不難得出“發(fā)生互感現(xiàn)象，需要有變化的電流”這一正確的解釋。

三、通過對比發(fā)現(xiàn)新問題，突破教學難點

展示生活中一些常見的變壓器圖片，如手機充電器、電動車充電器、筆記本電腦適配器等，學生不難發(fā)現(xiàn)這些都是降壓變壓器，而今天看到的卻是一個升壓變壓器。提出問題：為什么會有這樣的不同呢？引導學生拆解手機變壓器、觀察對比學生會發(fā)現(xiàn)：原、副線圈的匝數(shù)不一樣。結合互感知識和法拉第電磁感應定律，學生會得出：副線圈的電壓和匝數(shù)有關。這個猜想十分重要，如何去驗證猜想呢？學生可以根據猜想的結論去設計實驗，并列出所需的實驗器材。

通過問題而引發(fā)的科學探究，是提升中學生物理學科的核心素養(yǎng)的有效方法。傳統(tǒng)的科學探究的方案如下：

（一）輸入電壓一定，原線圈匝數(shù)不變，改變副線圈匝數(shù)。與成正比

（二）輸入電壓一定，副線圈匝數(shù)不變，改變原線圈匝數(shù)。與成反比

這種方式，體現(xiàn)了控制變量法。然而在實際的教學中，卻難以讓學生操作探究。學生設計方案的能力值得肯定，但是在實際教學過程中發(fā)現(xiàn)，表現(xiàn)出的“動手能力弱”這一普遍現(xiàn)實。為此，有必要降低實驗操作的難度，變小組合作為全班合作探究。筆者的做法是這樣的：

設計了四種線圈：分別為紅、藍、綠、黃，分別代表100匝、200匝、300匝和400匝線圈。以兩個同學為一個單位，發(fā)放一個鐵芯和隨機發(fā)兩個線圈。這樣學生的線圈比較簡單，只能是一個當原線圈，另一個做副線圈，簡單的實驗儀器才有利于學生上手掌握，這樣的線圈沒有那么多接線柱的干擾學生的思考。實驗中，規(guī)定統(tǒng)一使用2V的交流電作為原線圈的輸入電壓，學生使用數(shù)字萬用表檢測副線圈的輸出電壓。此時，讓學生記錄下原、副線圈的匝數(shù)和原、副線圈的電壓有效值。

學生能夠非常輕松、快速地完成一個簡易變壓器的實驗測量。將學生的實驗結論填好在已經備好在黑板上的表格當中。不同的線圈搭配，實驗數(shù)據有的相同、有的不同。此時，學生就能發(fā)現(xiàn)問題：原、副線圈匝數(shù)不同，輸出電壓為什么會相同呢？

學生觀察全班合作填寫的表格數(shù)據，用心思考比較不難發(fā)現(xiàn)其中的規(guī)律：原來和匝數(shù)比值有關。合作探究在這里得到真正的落實，增強了學生的合作意識、突出學生的主體地位，培養(yǎng)主動參與的意識。

四、有深度的問題，突出教學重點

在經歷實驗探究后，得出了變壓器的工作規(guī)律。此時，有的學生談到：9V的電池能夠點亮燈管，覺得十分劃算。為此，筆者認為可對該提問進行提煉：利用變壓器升壓，獲得的高電壓是否就占了便宜呢？

對于該問題，沒有“能量守恒”這一重要思想的學生普遍會認為“占了便宜”，這是“以小博大”。此時，可不必強行灌輸“能量守恒”這一科學思想，而引導學生觀察升壓變壓器的兩個線圈粗細，提出：為什么線圈的粗細不一樣？學生對于粗細容易想到導線的電阻大小，進而延伸到能夠承載的電流大小不一樣。學生意識到變壓器考慮了電壓、和電流，不難得出：升壓變壓器雖然能夠將電壓升高，但是電流可能降低了這樣猜想。

對于猜想，可以有兩種方案：一是讓學生通過實驗探究得出結論；而是通過能量守恒進行理論分析得出結論。這兩種方案都有利于學生對變壓器的了解和掌握。

五、用問題作結尾，讓課堂富有余味

課堂即將結束，一般的做法是：給出一個變壓器的習題，讓學生進行練習。這樣的做法會使得學生覺得缺乏趣味，不利于學生的興趣維持和情感體驗。對此，可以提出：如何設計一個變壓器，能讓一節(jié)9V電池點亮普通的日光燈管？該問題能夠與課堂的開始相呼應，結束本解課程。讓學生感覺到一個“不可思議”的現(xiàn)象被理解了，并且自己能夠做到，從知識掌握進階到能力提升。

問題，是一切科學探究的起點。教師有意地創(chuàng)設問題情境，組織學生的探索活動，讓學生提出學習問題和解決這些問題，或由教師自己提出這些問題并解決它們?！耙詥栴}為導向的教學方式”為學生提供了一個交流、合作、探索、發(fā)展的平臺，使學生在問題解決中感受物理的價值和魅力，讓學生學會了思考、學會了學習、學會創(chuàng)造。