一道書后練習題的教學反思

徐永明 陳新華

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

在構建新的評價體系的背景下，為了充分發揮高考的教學導向作用，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向，優化考試內容，突出基礎性，更加注重貼近教材和教學實際.有些高考試題素材來源于教材，學生的獲得感更強，有利于引導學生打好學習基礎，促進課堂教學回歸教材.

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，匝數為N，線圈電阻為r，在磁感應強度為B的勻強磁場中繞OO′軸以角速度ω勻速轉動，外電路電阻為R.當線圈由圖示位置轉過90°的過程中，求：

圖1

（1）通過電阻R的電荷量q；

（2）電阻R上所產生的熱量Q.

2 學生答題情況

學生解答該題如下.

第（1）問得分率15%，絕大多數學生錯用電流有效值計算電量，少數學生錯用電流峰值計算，還有極少數學生沒動筆.第（2）問得分率60%，少數學生錯用電動勢（電流）平均值計算電功率.在與學生的交流時發現：學生已掌握了瞬時值與峰值計算方法；有的學生雖做對了，但憑的是運氣，不清楚有效值與平均值的區別.

3 教學反思

這道題來源于教材章末B 組練習，屬于學業水平較高要求，涉及交變電流的“四值”，即瞬時值、峰值、有效值和平均值，相關知識高頻出現在高考試題里，有時以選擇題出現，有時以解答題出現，必須引起高度重視.這道題能規范學生的答題行為，拓展學生的實踐視野，完善學生的思維方法，集理解、辨析、創新于一體，有利于提升學生的學科核心素養.瞬時值與最大值的教學，是在師生互動、合作探究中完成，教材描述也詳細，學生理解到位，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”，教學要求“學生能夠根據交流電的特征，會用函數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系.”［1］也沒有提到“電流的平均值”.而第（1）問關于交變電流中電量計算問題，恰恰要用到“電流平均值”，《教師教學用書》也僅出現過一次此名詞，即本題的解答中.［2］可見，教材“不重視”此類問題，是學生出錯的重要原因，師生必須引起足夠重視.多數教師在教電流平均值時，教學方法一般也是典型的粗暴填鴨式，學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）問考查內容是有效值與最大值之間關系.教材以“理論計算表明”，直接給出結論，教師沒推導正弦式交變電流有效值與峰值關系，學生死記硬背這部分內容，學習的過程是被動的，大量練習也能達到記憶的效果，并不能培養學生科學思維方法和科學的態度.

完成從“教教材”轉向“用教材”的思維切換，由粗放式教學轉化為精準化引導，幫助學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.用函數和圖像描述交變電流是本節教材的顯著特點，引導學生從函數表達式和圖像的角度出發，數形結合，在探究活動中獲取知識、構建規律，加深對內容的理解.

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？ 這是學生共同的疑問.方法2 實質是方法1的證明，從根源上闡明了電流的平均值反映的是通過導體的電荷量在時間上的平均效果，徹底消除了學生的疑問.一旦理解方法2，運用方法1也理所當然，方法一是平時處理此類問題的方法，過程簡潔明了.教師在教學中既不能以“澄清知識”為由而超越課程標準、教材和學生實際接受能力，一味“拔高要求”，甚至用到高等數學求解，也不能對這些知識的背景“視而不見”，忽視對蘊藏的科學思維方法的拷問，而應以學生疑惑為契機，運用學生能夠接受的知識和方法，例如微元法，尋找學生能力的創新點，探究“知識的發生和形成過程”，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

設電流有效值為I，兩電阻總功率P=2I2R，因此，得到Im2RT=2I2RT，結論與方法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”，這不利于科學概念的形成、科學思維的培養，不符合課改精神.《教師教學用書》建議：對基礎較好、學有余力的學生，課堂教學中可創設條件，可引導學生從物理實驗和數學方法的角度探究正弦式交變電流有效值的關系.推導過程中學生不僅明白了有效值與最大值的關系，還理解了電流有效值反映的是交變電流的熱效應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

限于學生的知識經驗和認知能力，教材在描述某些比較復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，例如本節課中正弦式交變電流有效值與峰值關系的定量表達，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和感應電動勢，取的都是絕對值，回避了它們的方向.

教學物理知識的同時，要引領學生深入理解知識中所體現的科學思想、科學觀點和科學方法.培養學生對已有的結論不盲目輕信，有檢驗和評價已有知識和結論的強烈意識，有挑戰權威的勇氣，有批判性思維能力；能夠借助于數學、哲學等學科知識進行推理，發現原來沒有聯系的對象、現象和概念、規律之間的聯系.

學好物理不僅要基于觀察與實驗，建構物理模型，還要熟練應用數學等工具提煉和處理信息，提升創新能力.在本節內容課堂教學時，不能因“這是數學問題，不是物理問題”而略過，相反要設計有效互動環節，在活動中訓練學生用數學方法處理信息能力，讓學生發現、體驗通過的電量與電動勢平均值、電流平均值之間的關系，最大值與有效值的關系，理解物理問題的本質，而不是死記硬背公式.