《互感和自感》的教學(xué)設(shè)計(jì)

摘要：我們通過多年的教學(xué)研究，在新課程理念下，提出了一種新的課堂教學(xué)模式——“三動(dòng)”課堂。本文通過《互感與自感》的教學(xué)設(shè)計(jì)，來闡釋以“問題驅(qū)動(dòng)、主體活動(dòng)和立體互動(dòng)”為主線的這種新課堂。

關(guān)鍵詞：三動(dòng)課堂；互感；斷電自感；通電自感

中圖分類號(hào)：G633.7 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1003-6148(2011)4(S)-0025-3

在今年的無錫市市級(jí)公開課活動(dòng)中，致力于本校特色教研組的“三動(dòng)”課堂教學(xué)研究，本人執(zhí)教了《互感和自感》是人教版選修32第四章第六節(jié)的內(nèi)容，受到了各地教師的好評(píng)?；诖?，將這節(jié)課的教學(xué)設(shè)計(jì)過程向同行們做一匯報(bào)，希望能得到專家們的批評(píng)指正。

1 設(shè)計(jì)理念

1．1 “三動(dòng)”課堂的提出

在教學(xué)過程中我們發(fā)現(xiàn)，學(xué)生學(xué)習(xí)效率低下的原因主要有兩個(gè)，一是教師沒有準(zhǔn)備合適的教學(xué)方案，直接導(dǎo)致課堂效率低下；二是學(xué)生聽課不認(rèn)真。09年3月份，針對(duì)課堂45min聽課效率，筆者在高三年級(jí)做過一次匿名的問卷調(diào)查，在6個(gè)理科班分發(fā)了問卷，一共收回235份有效答卷，期中調(diào)查結(jié)果如下表所示：

表格中很清楚地表明，多數(shù)學(xué)生對(duì)課堂的關(guān)注程度不夠，走神現(xiàn)象嚴(yán)重。怎么增強(qiáng)學(xué)生的注意力，提高課堂的效率呢？為此，我們提出了“三動(dòng)”課堂。

1．2 “三動(dòng)”課堂簡介

“三動(dòng)”課堂就是建立在新課程理念上，以“問題驅(qū)動(dòng)、主體活動(dòng)和立體互動(dòng)”為結(jié)構(gòu)的一種新型的課堂。問題驅(qū)動(dòng)是學(xué)生學(xué)習(xí)的動(dòng)力支持，通過低起點(diǎn)、階梯型且富有邏輯性的問題設(shè)置，“套牢”學(xué)生，讓學(xué)生的思維始終處于活躍狀態(tài)，不游離于課堂；主體活動(dòng)是指學(xué)生相對(duì)獨(dú)立的活動(dòng)，通過說出、書寫、演算、作圖、默寫、背誦、記憶、實(shí)驗(yàn)、表演等這些環(huán)節(jié)，突出學(xué)生的主體活動(dòng)，讓學(xué)生真正參與課堂；立體互動(dòng)是指師與生、生與生、組與組之間的一種互動(dòng)，通過師生對(duì)話、辯論、答疑，同桌互問互答、互為師生、互演角色，小組討論、互助解疑、比賽、學(xué)生參與評(píng)價(jià)等立體互動(dòng)環(huán)節(jié)，加強(qiáng)學(xué)生的合作交流，把課堂真正還給學(xué)生。要做到這些，對(duì)教師提出了更高的要求，主要體現(xiàn)在教案的編寫過程中，問題怎么設(shè)置，學(xué)生主體怎么突現(xiàn)等。

1．3 “三動(dòng)”課堂的教案模式：《互感和自感》的教案編寫片段

一、斷電自感

問題驅(qū)動(dòng)主體活動(dòng)立體互動(dòng)

2、分析斷電自感現(xiàn)象：

①開關(guān)閉合時(shí)，流過線圈L和小燈泡A的電流方向怎樣？

②斷開S時(shí)，穿過L的磁通量怎么變？

③通過L的電流是突然減少嗎？

④產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢是什么方向？它的作用是什么？

⑤線圈L對(duì)小燈泡A來說相當(dāng)于什么？

⑥通過燈A的電流是方向與原方向是否一致？

⑦燈是否立即熄滅？

學(xué)生做猜想，教師引導(dǎo)。

2 教學(xué)流程

（1）斷電自感

1．舊知喚醒

【問題驅(qū)動(dòng)】

①電磁感應(yīng)產(chǎn)生的條件是什么？②圖2中，滑動(dòng)變阻器向左滑動(dòng)時(shí)，線圈B中的磁通量怎么變化？有無感應(yīng)電流產(chǎn)生？方向如何？③對(duì)于線圈A而言，會(huì)不會(huì)也有感應(yīng)電動(dòng)勢呢？

設(shè)計(jì)思想：一個(gè)簡單模型，兼互了互感與自感兩種存在的現(xiàn)象，先講解互感現(xiàn)象，再引入主題，讓學(xué)生的注意力集中到線圈A自身上來。

2．實(shí)驗(yàn)引入

實(shí)驗(yàn)器材：一節(jié)1號(hào)干電池，變壓器組合，導(dǎo)線及開關(guān)。

實(shí)驗(yàn)過程：電路圖如圖3，請(qǐng)兩個(gè)男生（超過2人現(xiàn)象不明顯），一手拿導(dǎo)線，一手拉住另外一個(gè)同學(xué)的手。開關(guān)閉合瞬間，不會(huì)觸電，所以可以在開關(guān)閉合的狀態(tài)下，自己先示范。開關(guān)斷開瞬間，兩個(gè)學(xué)生同時(shí)跳起，發(fā)出驚叫聲。

【主體活動(dòng)】36V以下為人體的安全電壓，同學(xué)觸電，說明線圈產(chǎn)生了高于36V的電壓。

【立體互動(dòng)】提出自感現(xiàn)象的概念。開關(guān)斷開瞬間，線圈本身產(chǎn)生了很大的感應(yīng)電動(dòng)勢，這種現(xiàn)象就是自感現(xiàn)象。進(jìn)一步深化分析，將小燈泡代替人進(jìn)行研究，如圖5所示。

設(shè)計(jì)思想：通過主體活動(dòng)中的“千人震”實(shí)驗(yàn)，提升興趣，引入自感現(xiàn)象。

3．現(xiàn)象預(yù)測

【問題驅(qū)動(dòng)】

①開關(guān)閉合時(shí)，流過線圈L和小燈泡A的電流方向怎樣？②斷開S時(shí)，穿過L的磁通量怎么變？③通過L的電流是突然減少嗎？④產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢是什么方向？它的作用是什么？⑤線圈L對(duì)小燈泡A來說相當(dāng)于什么？ ⑥通過燈A的電流是方向與原方向是否一致？⑦燈是否立即熄滅？

【主體活動(dòng)】小組討論，產(chǎn)生共識(shí)，做出猜想。

設(shè)計(jì)思想：此過程是演繹推理法，演繹推理是認(rèn)識(shí)新事物的一種重要方法，但是演繹推理的結(jié)論并不都是正確的，必須通過實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證。

4．實(shí)驗(yàn)探究

分組實(shí)驗(yàn)器材：小燈泡若干，自感系數(shù)大，電阻小的線圈若干，3節(jié)一號(hào)干電池，導(dǎo)線及開關(guān)。

【主體活動(dòng)】四人一組，學(xué)生完成實(shí)驗(yàn)。得出結(jié)論：開關(guān)斷開瞬間，小燈泡閃了一下，說明線圈產(chǎn)生了很大的自感電動(dòng)勢。

【問題驅(qū)動(dòng)】請(qǐng)?jiān)趫D4中，補(bǔ)畫出開關(guān)斷開后，電流隨時(shí)間變化的圖像。（規(guī)定通過小燈泡A的電流方向?yàn)檎?/p>

【主體活動(dòng)】小組討論，開關(guān)斷開后，通過小燈泡的電流方向反向。補(bǔ)畫出圖像。

設(shè)計(jì)思想：分析出電流隨時(shí)間的變化情況后，通過實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證思維成果是重要的，因?yàn)樗季S與客觀現(xiàn)象的交互作用，是形成正確的思維方式，提高思維能力的根本途徑。為此筆者設(shè)計(jì)了如下演示實(shí)驗(yàn)，取得了良好的教學(xué)效果。

【問題驅(qū)動(dòng)】為了驗(yàn)證小燈泡上的電流方向發(fā)生改變，請(qǐng)你設(shè)計(jì)一個(gè)實(shí)驗(yàn)，并畫出電路圖。（畫在虛線框中）

【主體活動(dòng)】可以用靈敏電流計(jì)和發(fā)光二極管來顯示電流方向的變化。設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，畫出電路圖，預(yù)測實(shí)驗(yàn)出現(xiàn)的現(xiàn)象。

【立體互動(dòng)】教師演示實(shí)驗(yàn)，學(xué)生看到A1和一起串聯(lián)的二極管發(fā)光，說明流過小燈泡的電流發(fā)生反向。

【問題驅(qū)動(dòng)】如果圖5中線圈的電阻比較大，斷開S瞬間，小燈泡一定會(huì)閃一下嗎？畫出可能的It圖像。

【主體活動(dòng)】若線圈電阻大，則開關(guān)閉合時(shí)，通過小燈泡的電流大于通過線圈的電流。開關(guān)斷開后，燈泡上原來的電流立即為零，但線圈由于產(chǎn)生了同向的感應(yīng)電動(dòng)勢，阻礙電流的變小，所以電流在原來的基礎(chǔ)上逐漸變小，且這個(gè)小電流通過了小燈泡，所以小燈泡不會(huì)閃一下。畫出圖像如圖7所示。

設(shè)計(jì)思想：斷電自感中小燈泡一定閃亮一下嗎？關(guān)于這個(gè)問題，一直是學(xué)生容易疏忽的，所以在此稍做探討，用時(shí)很少，但收效很好。

（2）通電自感

1．承上啟下 前面我們研究的是開關(guān)斷開瞬間，線圈產(chǎn)生的自感現(xiàn)象，下面我們一起來研究開關(guān)閉合瞬間的自感現(xiàn)象。

2．科學(xué)猜想

【問題驅(qū)動(dòng)】

①閉合S時(shí)，通過L的磁通量怎么變？②線圈產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢方向如何？與原電流方向相同嗎？③通過A1的電流怎么變化？通過A2的電流怎么變化？④可能出現(xiàn)什么現(xiàn)象？

3.實(shí)驗(yàn)探究

電路圖如圖8所示，通電自感演示器，閉合S，調(diào)節(jié)R2與R1，使兩燈一樣亮。讓學(xué)生分組實(shí)驗(yàn)，觀察現(xiàn)象。

4.定性表述

學(xué)生描述現(xiàn)象：A2立即發(fā)亮，A1逐漸變亮。

為什么會(huì)出現(xiàn)這樣的現(xiàn)象呢？讓學(xué)生口頭回答，并畫出It圖像，如圖9所示。

（3）自感系數(shù)

【問題驅(qū)動(dòng)】法拉第電磁感應(yīng)定律的內(nèi)容是什么？表達(dá)式呢？

【主體活動(dòng)】學(xué)生回答，并寫出公式：

E=nΔφΔt

【立體互動(dòng)】各因素相互制約關(guān)系如圖10所示。

通過圖11所示的邏輯關(guān)系，分析得出自感電動(dòng)勢的大小：E=LΔIΔt，L為自感系數(shù)，與線圈的匝數(shù)、粗細(xì)、長短，及有無鐵芯有關(guān)。

參考文獻(xiàn)：

［1］普通高中課程標(biāo)準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)教科書.物理選修3-2.人民教育出版社

［2］劉彬生.自感的實(shí)驗(yàn)和教學(xué).《教學(xué)儀器與實(shí)驗(yàn)》第24卷2008年第10期

附注：張?jiān)录t，華東師范大學(xué)物理學(xué)院08級(jí)教育碩士。

(欄目編輯黃懋恩)

注：本文中所涉及到的圖表、注解、公式等內(nèi)容請(qǐng)以PDF格式閱讀原文