徐永明 陳新華

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

在構(gòu)建新的評價體系的背景下，為了充分發(fā)揮高考的教學(xué)導(dǎo)向作用，教師十分重視對高考試題的研究和分析.近兩年高考物理命題堅持正確育人導(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)實際.有些高考試題素材來源于教材，學(xué)生的獲得感更強，有利于引導(dǎo)學(xué)生打好學(xué)習(xí)基礎(chǔ)，促進課堂教學(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）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)強度為B的勻強磁場中繞OO′軸以角速度ω勻速轉(zhuǎn)動，外電路電阻為R.當(dāng)線圈由圖示位置轉(zhuǎn)過90°的過程中，求：

圖1

（1）通過電阻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）問得分率15%，絕大多數(shù)學(xué)生錯用電流有效值計算電量，少數(shù)學(xué)生錯用電流峰值計算，還有極少數(shù)學(xué)生沒動筆.第（2）問得分率60%，少數(shù)學(xué)生錯用電動勢（電流）平均值計算電功率.在與學(xué)生的交流時發(fā)現(xiàn)：學(xué)生已掌握了瞬時值與峰值計算方法；有的學(xué)生雖做對了，但憑的是運氣，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”，即瞬時值、峰值、有效值和平均值，相關(guān)知識高頻出現(xiàn)在高考試題里，有時以選擇題出現(xiàn)，有時以解答題出現(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).瞬時值與最大值的教學(xué)，是在師生互動、合作探究中完成，教材描述也詳細，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，會用函數(shù)表達式來描述交流電流，并知道公式中的交變電流的電流或電壓的最大值、瞬時值、有效值以及它們之間的關(guān)系.”［1］也沒有提到“電流的平均值”.而第（1）問關(guān)于交變電流中電量計算問題，恰恰要用到“電流平均值”，《教師教學(xué)用書》也僅出現(xiàn)過一次此名詞，即本題的解答中.［2］可見，教材“不重視”此類問題，是學(xué)生出錯的重要原因，師生必須引起足夠重視.多數(shù)教師在教電流平均值時，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）問考查內(nèi)容是有效值與最大值之間關(guān)系.教材以“理論計算表明”，直接給出結(jié)論，教師沒推導(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)的過程是被動的，大量練習(xí)也能達到記憶的效果，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.用函數(shù)和圖像描述交變電流是本節(jié)教材的顯著特點，引導(dǎo)學(xué)生從函數(shù)表達式和圖像的角度出發(fā)，數(shù)形結(jié)合，在探究活動中獲取知識、構(gòu)建規(guī)律，加深對內(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

為什么用電動勢平均值、電流平均值計算電量？ 這是學(xué)生共同的疑問.方法2 實質(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導(dǎo)體的電荷量在時間上的平均效果，徹底消除了學(xué)生的疑問.一旦理解方法2，運用方法1也理所當(dāng)然，方法一是平時處理此類問題的方法，過程簡潔明了.教師在教學(xué)中既不能以“澄清知識”為由而超越課程標(biāo)準(zhǔn)、教材和學(xué)生實際接受能力，一味“拔高要求”，甚至用到高等數(shù)學(xué)求解，也不能對這些知識的背景“視而不見”，忽視對蘊藏的科學(xué)思維方法的拷問，而應(yīng)以學(xué)生疑惑為契機，運用學(xué)生能夠接受的知識和方法，例如微元法，尋找學(xué)生能力的創(chuàng)新點，探究“知識的發(fā)生和形成過程”，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）問中的方法2類似，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，是重要知識點，教師的處理方法只見“填鴨”不見“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》建議：對基礎(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)生從物理實驗和數(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)在時間上的平均效果，處理電功類問題也就不會出錯.

6 深入思考

限于學(xué)生的知識經(jīng)驗和認知能力，教材在描述某些比較復(fù)雜的物理知識時往往采用一些簡潔性表達，而不苛求知識的精確性和邏輯性，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，這是教材編寫的一種策略.例如教材對法拉第電磁感定律公式中的ΔΦ和感應(yīng)電動勢，取的都是絕對值，回避了它們的方向.

教學(xué)物理知識的同時，要引領(lǐng)學(xué)生深入理解知識中所體現(xiàn)的科學(xué)思想、科學(xué)觀點和科學(xué)方法.培養(yǎng)學(xué)生對已有的結(jié)論不盲目輕信，有檢驗和評價已有知識和結(jié)論的強烈意識，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)科知識進行推理，發(fā)現(xiàn)原來沒有聯(lián)系的對象、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驗，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，不能因“這是數(shù)學(xué)問題，不是物理問題”而略過，相反要設(shè)計有效互動環(huán)節(jié)，在活動中訓(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)、體驗通過的電量與電動勢平均值、電流平均值之間的關(guān)系，最大值與有效值的關(guān)系，理解物理問題的本質(zhì)，而不是死記硬背公式.