从学生基础出发，提高学生课堂参与度

刘继

摘 要：学生的参与程度是评价课堂教学效果的重要指标之一，但学生能否积极参与以及参与的程度都与学生的基础有关。教师要充分了解学生的基础，分析学生的不足与困难，加强必要的指导，调动学生的积极性，使学生真正参与到课堂学习中来，体验学习的乐趣。

关键词：基础；参与；变压器；课堂学习

中图分类号：G633.7 文献标识码：A 文章编号：1003-6148（2018）1-0030-3

美国教育家彼得克莱恩说：“学习的三大要素是接触、综合分析、实际参与。”亚里士多德也有一句名言：“告诉我的我会忘记，给我看的我会记住，让我参与的我会理解。”这就启示我们：在课堂教学中学生只有积极参与学习活动才能实现主动发展。学生参与教学活动需要一定的知识基础，教师要了解学生的知识、能力水平，从学生实际出发，精心设计教学活动。否则，即使调动起了学生学习的积极性，学生也很难真正参与到学习活动中来，学生学习的潜能得不到充分发挥，学习效果不佳，反过来影响参与的积极性。因此，课前教师要分析学生的不足和困难；教学中，教师要为学生学习新知识做好必要的准备，针对学生学习上的困难做好必要的引导，遇到学生有知识遗忘，还要进行及时的复习。

某版本高中《物理》“3-2”教材中，对变压器U1：U2=n1：n2公式的得出采用实验探究的方法。而在实际实验中，由于变压器铁芯的漏磁和原、副线圈电阻的实际存在，以及两个演示用的电压表测量误差不完全相同，都会影响实验结果的准确性，有时偏差还很大。学生很难通过实验数据得出正确公式，往往是教师解释实验误差的原因，然后让学生直接接受这个公式。这样的教学显然缺乏严谨性，不利于学生对知识的理解和能力的培养。课后“发展空间”中提到了理论推导的方法，增加了知识得出的严密性，笔者认为可以在课堂上学习。但布置学生自学后，学生提出了两个问题：（1）请看教材中的描写：“……在理想情況下，忽略了漏磁，因此，通过每匝线圈的磁通量都相等……”。对这个问题，学生很难理解。因为学生以前学过的是通电螺线管的磁场相当于一个条形磁铁的磁场，线圈外部的磁感线是分散的，不能接受铁芯能使磁感线绝大部分通过铁芯的结论。要接受这部分知识，学生需要有相应的实践性经验和理性认识。（2） 再看教材中的描写：“……因为忽略了原、副线圈的电阻，因此加在原线圈两端的电压U1总是跟它产生的感应电动势E1大小相等，而副线圈的输出电压U2就等于它的感应电动势E2……”。因为学生没有学过反电动势，不能理解不计内阻的线圈两端会有电压，更不能理解U1=E1这个关系，要想搞清这个问题，必须让学生进行实际的实验操作。

这两个问题不解决，学生对变压器原、副线圈电压与匝数关系的理论推导只能说是流于形式。这样的参与学习是不深入的，直接影响学生对公式的深刻理解和正确使用。所以，如何采用适当的方法引导学生理解这两个问题就成了本节课的教学难点，也是学生能不能真正参与到学习活动中的关键。为了使学生充分认识和理解这两个问题，笔者采用了实践探究与逻辑推理相结合的方法，具体设计如下：

1 探究线圈两端电压与电源电压的关系

演示实验：如图1所示，连接电路，两个线圈一样，两个电阻R1=R2，图1中所接是交流电源，图2中所接电源是直流（交流电源电动势的有效值与直流电源的电动势相同），分别用电压表V1 和V2测线圈两端的电压。教师边引导边演示，学生边观察边记录。学生通过观察发现电压表V1读数较大，而V2读数较小。

教师提出问题：为什么两个电压表的读数不同呢？

学生回答：图1中用的是交流电，线圈会发生自感，有感应电动势存在；图2中用的是直流电，线圈没有发生自感，但线圈有很小的电阻，由欧姆定律可知线圈两端会有较小的电压，所以V1的读数比V2的大。

教师：对学生的回答适当补充后继续提问，如果线圈没有电阻，这两个电压表读数又如何？

学生回答：由欧姆定律可知V2读数为零；图1中接的是交流电，线圈仍有自感现象，产生感应电动势，所以V1有读数。

教师：同学们回答得很好！从等效电路的角度来看，图1中的线圈产生了感应电动势，可以看作是一个在充电的电源，它的电动势E1与加在线圈两端的电压U1的作用是相反的，等效电路如图3所示。请大家思考，当电源内阻不计、线圈电阻为零、电阻R1阻值也为零时，U1与E1的关系。

学生：U1=E1

2 探究铁芯对磁场的作用

演示实验：如图4所示，将线圈1和线圈2并排放着，线圈1接交流电源，线圈2接交流电压表。

教师提问：给线圈1接通电源，电压表有读数吗？什么原因？

学生回答：有，线圈1上的电流产生了变化的磁场使线圈2的磁通量发生了变化，所以线圈2产生了感应电动势。

教师演示实验：让学生观测电压表的读数，学生会发现电压表读数很小，几乎为零。

教师提问：电压为什么这么小？

学生回答：线圈2中产生的感应电动势很小。

教师继续追问：感应电动势大小与哪些因素有关？线圈2的感应电动势很小是什么原因？

学生回答：根据法拉第电磁感应定律可知，线圈2中的磁通量变化率很小。

教师引导学生画出线圈1上的电流产生磁场的磁感线，使学生认识到只有少量的磁感线能穿过线圈2，从而认识：穿过线圈2的磁感线越少，对应的磁通量变化率也越小。

教师提问：如果不改变交流电源的电压、频率、两个线圈的匝数，你还有哪些方法来提高线圈2产生的感应电动势呢？

学生：大部分学生想到将线圈2向线圈1靠拢；可能有少量学生提出将线圈2放在线圈1的正上方并靠近线圈1。

教师：根据学生的想法进行实验，实验结果表明学生所提的方法是可行的。

教师：你能解释其中的原因吗？endprint

学生：上述两种做法都使线圈2的磁通量增加了，这样线圈2中的磁通量的变化率也变大了，由法拉第电磁感应定律可知，线圈2产生的感应电动势也就变大了。

教师：对学生的回答给予及时肯定，并及时做好总结。通过逐一展示下列几幅图（如图5）对学生的回答进行补充，让学生对问题的理解更形象。

教师继续提问：如果不改变线圈1、2之间的距离，还有什么方法来增大线圈2中的感应电动势呢？

学生根据现有的知识基础是想不出更好办法的。此时，教师作必要的引导：刚才提到的方法都是通过移动线圈来增加线圈2的磁通量，线圈1产生的磁场的磁感线并没有发生变化，现在能否不移动线圈而让磁感线发生变化，“主动”穿过线圈2，从而使线圈2的磁通量增加呢？

教师演示实验：教师展示一个不闭合的铁芯，把线圈1、2分别套在铁芯两边，然后重复做前面图4所示实验，学生会观察到电压表的读数比之前明显增加，这让学生十分惊讶。教师再把铁芯闭合，学生会发现电压表的示数更大了。这样的实验极大地激发了学生的好奇心，让学生的情绪更加激动和兴奋，使学生对后面的学习充满了渴望，同时学生学习的潜能也能得到激发。

教师继续提问：在前面的实验中铁芯起到了什么作用，为什么闭合铁芯的效果更好？

有了前面的实践经验，再通过教师的介绍，学生对“闭合铁芯能使磁感线绝大部分通过铁芯”这个知识接受起来并不感觉那么生硬了，对这个新知识的掌握已经是水到渠成的事了。

经过这样的教学过程，可以使学生非常信服得到的结论，真正理解了学到的知识。通过实验与理论探究，大大增强了课堂上师生之间的互动，使课堂气氛更加活跃，学生学习的主动性更强。在这两个问题的解决过程中，学生自然了解了变压器的结构，理解了变压器的原理，也为推导变压器原、副线圈电压与匝数的关系式铺平了道路。实践证明：教师只有充分了解学生的基础，知道学生的问题所在，在教学中给予必要的引导，才能使学生克服思维障碍，真正参与到学习中来。

参考文献：

[1]教育部.普通高中物理课程标准[S].北京：人民教育出版社，2003：3-5.

[2]教育科学出版社.普通高中课程标准实验教科书物理选修3-2[M].北京：教育科学出版社，2006：47-51.

[3]纪金忠，张军. 问题为中心的物理演示实验设计[J].中学物理教学参考，2017，46（8）：13-15.

[4]胡卫平.物理学科核心素養的建构[J].中学物理教学参考，2017，46（7）：1-3.endprint