涂琨

　　摘 要：以高中物理人教版“变压器”教学设计为例，阐明高中物理知识的构建过程中，要精心设计新课引入、以问题为导向、培养学生的问题意识，当学生感到要问“是什么”、“为什么”、“怎么办”时，其主动性思维才真正激发和启动，其物理学科的核心素养才能够得到提升，学生的创新能力、实践能力才能够提高。

　　关键词：变压器；问题；探究；核心素养

　　古代教育家孔子说过：疑是思之始，学之端。能在学习和日常生活中发现问题、解决问题是物理教学中提升学生核心素养的必然要求。问题教学法就是教材的知识点以问题的形式呈现在学生的面前，让学生在寻求，探索解决问题的思维活动中，掌握知识、发展智力、培养技能，进而培养学生自己发现问题解决问题的能力。

　　下面以《变压器》教学为例。

　　《变压器》是物理选修3—2第五章《交变电流》第4节的内容。变压器也是交流电路中常见的一种电器设备，它是建立在电磁感应现象的基础上，是电磁感应教学的进一步延伸，同时，是远距离输电不可缺少的装置，为学习远距离输电奠定了基础，所以这一节在物理的学习过程中起着承上启下的重要作用。即是本章重点内容之一，也是高考的热点之一。

　　一、以有趣的问题创设情境，激发求知欲

　　在《变压器》的教学中，传统的教学做法是演示一个“设备”能够在接入220V的交流电压时点亮一个额定电压为2.5V的小灯泡。对此现象，多数学生表现的比较平淡，因为平时的日常生活中，降压的现象比较普遍，所以这一实验没有达到足够的刺激强度，并没有激发起强烈的求知欲。为此，笔者为本节课设计了这样一个问题：一節9V电池能点亮普通的日光灯管么？学生会觉得十分新奇，觉得不可能做到。

　　为此，笔者首先将9V的电池直接连接在日光灯管两端，学生观察到日光灯管没有发光。接下来在日光灯管和电池的中间连接一个装置后，闭合开关瞬间，学生能够观察到灯管闪烁了一下。此时学生感到十分惊讶，从而激发了学生强烈的求知欲，很想知道装置“是什么”，更想知道“为什么”。

　　二、用“追问”去刨根问底，探索“为什么”

　　在学生经历了动手拆解变压器后，他们对于变压器的构造有了清晰的认识。引导学生观察绝缘绕线骨架，此时抛出“原、副线圈彼此绝缘，副线圈的电流如何而来？”这一问题。引导学生思考“变压器的工作原理”。学生通过前面《电磁感应》整章的学习，对于电磁感应现象、互感现象以及涡流现象有了基本的掌握。通过《交变电流》的特点也比较清楚，已经基本具备了学习变压器这节内容的知识储备。学生可以根据所学回答出“互感是变压器的工作原理”这一答案。

　　在学生得到变压的工作原理后，让学生进思考：日光灯管为何会闪一下？而不是持久的发光？学生观察到日光灯管发光时在9V电池接通或者断开的一瞬间，也就是原线圈电流发生变化的时候，当原线圈电流稳定时，日光灯管并不发光。对此学生可以根据互感的条件进行思考，不难得出“发生互感现象，需要有变化的电流”这一正确的解释。

　　三、通过对比发现新问题，突破教学难点

　　展示生活中一些常见的变压器图片，如手机充电器、电动车充电器、笔记本电脑适配器等，学生不难发现这些都是降压变压器，而今天看到的却是一个升压变压器。提出问题：为什么会有这样的不同呢？引导学生拆解手机变压器、观察对比学生会发现：原、副线圈的匝数不一样。结合互感知识和法拉第电磁感应定律，学生会得出：副线圈的电压和匝数有关。这个猜想十分重要，如何去验证猜想呢？学生可以根据猜想的结论去设计实验，并列出所需的实验器材。

　　通过问题而引发的科学探究，是提升中学生物理学科的核心素养的有效方法。传统的科学探究的方案如下：

　　（一）输入电压一定，原线圈匝数不变，改变副线圈匝数。与成正比

　　（二）输入电压一定，副线圈匝数不变，改变原线圈匝数。与成反比

　　这种方式，体现了控制变量法。然而在实际的教学中，却难以让学生操作探究。学生设计方案的能力值得肯定，但是在实际教学过程中发现，表现出的“动手能力弱”这一普遍现实。为此，有必要降低实验操作的难度，变小组合作为全班合作探究。笔者的做法是这样的：

　　设计了四种线圈：分别为红、蓝、绿、黄，分别代表100匝、200匝、300匝和400匝线圈。以两个同学为一个单位，发放一个铁芯和随机发两个线圈。这样学生的线圈比较简单，只能是一个当原线圈，另一个做副线圈，简单的实验仪器才有利于学生上手掌握，这样的线圈没有那么多接线柱的干扰学生的思考。实验中，规定统一使用2V的交流电作为原线圈的输入电压，学生使用数字万用表检测副线圈的输出电压。此时，让学生记录下原、副线圈的匝数和原、副线圈的电压有效值。

　　学生能够非常轻松、快速地完成一个简易变压器的实验测量。将学生的实验结论填好在已经备好在黑板上的表格当中。不同的线圈搭配，实验数据有的相同、有的不同。此时，学生就能发现问题：原、副线圈匝数不同，输出电压为什么会相同呢？

　　学生观察全班合作填写的表格数据，用心思考比较不难发现其中的规律：原来和匝数比值有关。合作探究在这里得到真正的落实，增强了学生的合作意识、突出学生的主体地位，培养主动参与的意识。

　　四、有深度的问题，突出教学重点

　　在经历实验探究后，得出了变压器的工作规律。此时，有的学生谈到：9V的电池能够点亮灯管，觉得十分划算。为此，笔者认为可对该提问进行提炼：利用变压器升压，获得的高电压是否就占了便宜呢？

　　对于该问题，没有“能量守恒”这一重要思想的学生普遍会认为“占了便宜”，这是“以小博大”。此时，可不必强行灌输“能量守恒”这一科学思想，而引导学生观察升压变压器的两个线圈粗细，提出：为什么线圈的粗细不一样？学生对于粗细容易想到导线的电阻大小，进而延伸到能够承载的电流大小不一样。学生意识到变压器考虑了电压、和电流，不难得出：升压变压器虽然能够将电压升高，但是电流可能降低了这样猜想。

　　对于猜想，可以有两种方案：一是让学生通过实验探究得出结论；而是通过能量守恒进行理论分析得出结论。这两种方案都有利于学生对变压器的了解和掌握。

　　五、用问题作结尾，让课堂富有余味

　　课堂即将结束，一般的做法是：给出一个变压器的习题，让学生进行练习。这样的做法会使得学生觉得缺乏趣味，不利于学生的兴趣维持和情感体验。对此，可以提出：如何设计一个变压器，能让一节9V电池点亮普通的日光灯管？该问题能够与课堂的开始相呼应，结束本解课程。让学生感觉到一个“不可思议”的现象被理解了，并且自己能够做到，从知识掌握进阶到能力提升。

　　问题，是一切科学探究的起点。教师有意地创设问题情境，组织学生的探索活动，让学生提出学习问题和解决这些问题，或由教师自己提出这些问题并解决它们。“以问题为导向的教学方式”为学生提供了一个交流、合作、探索、发展的平台，使学生在问题解决中感受物理的价值和魅力，让学生学会了思考、学会了学习、学会创造。