優化教學設計 提高課堂教學有效性

摘要:優化課堂教學設計是提高課堂教學有效性的重要途徑。本文以《變壓器》一節為例，從新課程理念下課堂有效教學設計的角度，對物理課堂教學設計的優化進行了探析。

關鍵詞:課堂教學的有效性;教學設計;科學探究;教學反思

中圖分類號:G633.7 文獻標識碼:A 文章編號:1003-6148(2010)5(S)-0063-4

中學物理新課程的教學要想獲得好的教學效果，就必須提高課堂教學的有效性。而優化課堂教學設計是提高課堂教學有效性的重要途徑。那么如何優化課堂教學設計呢?下面筆者以高中物理《變壓器》一節為例，探討如何在新課程理念下，優化課堂教學設計，以提高其有效性。

1 設計思路是提高教學有效性的關鍵

2003年教育部頒布了《普通高中物理課程標準》(以下稱新課標)代替了原來的《物理教學大綱》。本次新課標和實驗教材的一個亮點是提出了科學探究，這是發展學生自主學習能力，培養其良好思維習慣行之有效的途徑。教師在教學過程中，應當積極為學生創設科學探究的情境，搭建探究的平臺。《變壓器》一節是新人教版高中物理選修3-2第五章《交變電流》第四節內容，是進行科學探究的好材料。由于學生已經學過電路測量的基本知識，會連接基本的電路并進行測量，知道感應電動勢和線圈匝數相關等基礎知識，可以進行方案的設計和變壓器變壓原理的分析，具備科學探究的基礎。對于本節課，傳統的教學方法是直接給出理想變壓器模型，進行電壓與匝數關系的推導，然后對推導的結論進行實驗驗證，最后為了說明實驗數據與理論數據的差異，指出實驗中的變壓器是非理想情況。這樣的教學使人感到是為了說明變壓器的規律，而將理想變壓器模型強加給學生，這并不符合學生認知規律。因此本節課決定采用以變壓為主線，以實驗為基礎的探究式教學模式。先提出問題，引導學生探究非理想變壓器的變壓比與匝數的關系，再利用可拆變壓器演示漏磁和渦流的動態實驗引出理想變壓器模型，接著讓學生在理想變壓器基礎上進行理論探究。這一過程不僅較符合學生的認知規律，而且使學生在探究的過程中，獲得探究的成功體驗，感悟科學的探究方法，有效地落實新課標的三維目標，提高課堂教學有效性。

2 教學目標和重、難點分析是提高教學有效性的前提

2.1 三維目標

(1)知識與技能:

① 了解變壓器的構造，工作原理(互感現象)和作用;

② 知道理想變壓器模型及其原、副線圈間的電壓、電流與匝數的關系;

③ 掌握理想變壓器原、副線圈的電流、電壓和功率關系并能解決相關問題。

(2)過程與方法:

① 根據要求設計實驗，并正確進行實驗操作，分析得出實驗結論，體驗實驗探究的樂趣;

② 分析實際變壓器的能量損耗，通過實驗和理論引出理想變壓器模型;

③領會實驗和理論探究相結合的方法。

(3)情感、態度與價值觀:

① 通過實驗探究和理論探究，體會科學探究的過程，激發對探究物理規律的興趣;

② 通過真實實驗操作和記錄，體驗團隊合作精神和實事求是的科學態度;

③培養學生注重理論聯系實際，在運用物理知識解決實際問題中體會物理來源于生活;

④通過對物理規律的理解，體會物理學中的簡潔美、對稱美。

2.2 教學重點

通過實驗探究得到變壓器原、副線圈電壓和匝數的關系。

2.3 教學難點

理想變壓器模型。

3 教學過程實施是提高教學有效性的根本

3.1 創設情境，激趣導入

師:我們生活中用的電是從哪兒來的?

生:發電廠。

師:對。發電廠發出的電壓有幾千伏，但輸電一般要幾十甚至幾百千伏的高壓，而我們用戶一般又需要的是220V的電壓。為了實現變壓，這就需要一種改變電壓的裝置——變壓器。

師:(多媒體展示各種變壓器)大家看這些大小不一、形態各異的變壓器，它們有共同的本質，大家想知道它們的內部結構嗎?

生:想!

甲 變電站的大型變壓器

乙 街頭變壓器 丙 半導體收音機中的小變壓器圖 1

3.2 通過觀察，了解構造

師:下面我們一起來看一個實驗并思考小燈泡為什么會發光(演示如圖2所示實驗)?

圖 2

生:因為繞在鐵芯上的兩個線圈組成了一個變壓器。

師:對!這就是一個簡單的變壓器，大家觀察它由哪些部分構成?(同時出示可拆變壓器)

生:兩個線圈和一個鐵芯。

師:(板書、板圖)

一、變壓器的構造

1.原線圈——與電源相連，輸入電壓U1，線圈匝數為n1。

2.副線圈——與用電器相連，輸出電壓U2，線圈匝數為n2。

3.鐵芯——閉合鐵芯。

二、變壓器的符號

師:變壓器是如何變壓的呢?有什么規律呢?這就是我們今天要探究的課題。

3.3 實驗探究，分析數據

(1)引導學生討論探究的方案

引導學生猜測原、副線圈的電壓與什么因素有關，由法拉第電磁感應定律公式想到可能與線圈匝數有關。如何測定匝數和交流電壓?原來的直流電壓表可以嗎?引導學生設計并畫出實驗電路圖。引導學生設計實驗操作步驟。如何記錄實驗數據?引導學生設計一個實驗數據記錄表格。

(2)學生開始分組探究實驗

原副線圈的電壓和匝數的關系

實驗序號原線圈匝數n1副線圈匝數n2原線圈電壓U1副線圈電壓U2關系

(3)引導學生分析數據，并得出結論

副線圈兩端的電壓U2與原線圈電壓U1和匝數比n1n2有關，原線圈電壓不變時，匝數比n1n2越小，U2 越大。U1U2的比值和n1n2的比值很接近。

3.4 建立理想變壓器模型，體驗科學方法

師:下面再看這樣一個動態實驗(如圖4所示)，①慢慢移去可動鐵芯的過程中，燈泡的明暗變化;②在鐵芯將閉合時是否有振動的聲音。

生:在緩慢移去鐵芯的過程中，小燈泡慢慢變暗，反向移動，小燈泡慢慢變亮，當鐵芯將閉合時有振動的聲音。

師:請大家思考為什么會出現上述現象，鐵芯起到什么作用，誰能解釋一下?

生:鐵芯起到了能量轉換的作用，鐵芯不閉合時小燈泡變暗，可能是因為鐵芯在能量轉換的過程中有一部分能量損失了，聽到聲音可能是鐵芯中有渦流，渦流又產生了磁場，聲音是磁場間發生相互作用而發出來的。

師:很好!那如果不考慮漏磁和渦流的能量損失，還有什么因素會導致能量損失?

生:線圈還有電阻。

師:對!那也不考慮線圈電阻，這樣將沒有能量損失，這樣的變壓器叫理想變壓器，這是一種理想化模型。

師:(板書)

三、理想變壓器——理想化模型

1.無漏磁;

2.無渦流;

3.線圈無電阻。

3.5 理論探究，掌握規律

師:(板書)

四、變壓器的工作原理:電磁感應——互感

理想變壓器沒有能量損失，下面我們看理想變壓器的幾個規律。

在忽略以上能量損失的條件下，探究變壓器原、副線圈的電壓和匝數的關系。

3.6 系統歸納，把握重點

師:回顧本節課學習，我們學到了哪些知識?使用了哪些思想方法?請同學們總結歸納。(略)

3.7 學以致用，提升能力

問題:如圖5，理想變壓器的原、副線圈的匝數比是3∶1，A、B、C、D是四個相同的燈泡，當開關閉合時，B、C、D能正常發光，問:

(1)燈泡A能否正常發光?

(2)將開關S斷開后，燈泡A能否繼續發光?

師生共同討論:(1)根據理想變壓器的變流比I1I2=n2n1可得I1=I2/3=I燈，通過燈泡A的電流為燈泡的額定電流，因為B、C、D能夠正常發光，所以燈泡A也能正常發光。

⑵根據理想變壓器的功率關系，當開關S斷開后，燈泡B、C、D不再發光，消耗的電功率為零，理想變壓器原線圈的功率為零，由于原線圈兩端的電壓不變，所以電流為零，故燈泡A不能發光。

4 做好教學反思是提高教學有效性的保證

在本節課的教學實踐中，筆者嘗試了科學探究的一些教學方法。從理論和實驗兩方面進行科學探究，充分發揮了學生的主體作用，將學生始終置于探索者的位置，學習過程成為“發現”或“再發現”的過程，充分發揮學生學習的積極性、主動性，讓學生自己從實驗中得出結論，體驗探索的快樂，成功的喜悅，強化學習的樂趣。同時教師的指導作用也得到了有效的體現，教師引導學生設計方案、控制課堂教學的進程、引導學生分析、討論和解決教學中遇到的問題等各個方面，都行之有效地落實了三維目標，使學生既學到了知識又發展了能力，真正提高了物理課堂教學的有效性。

(欄目編輯張正嚴)