交变电流，远距离输电教学案例及评析

本专题将对《物理3-2》中的交变电流部分展开分析讨论，主要是围绕“交变电流”，研讨新课程背景下物理概念、规律教学设计与实施的策略。

引言：新课程的课堂教学要由传统的知识性教学转向现代化的发展性教学。在新课程背景下，我们认为一节成功的物理课应该具备“新”“趣”“活”“实”等特点。

新——­­就是不步人后尘，不因循守旧，不照搬别人的教案，不复制别人的思路，努力把课讲出新意，在某些方面有所突破，能引起同行们产生学习仿效的欲望。

趣——就是激发学生的学习兴趣。大家都知道“兴趣是最好的老师”，孔子也曾说过：“知之者不如好知者，好知者不如乐知者。

活——让课堂教学焕发出生命活力，让课堂活起来，让学生动起来。使教师和学生都能找回丢失已久的“自我”，建构起丰富的精神生活，享受生命成长的欢乐。

实——就是教学中要讲求实效，不走过场，不摆花架子，用足球场上的一句话来说，就是教学要“到位”。即努力做到教学内容充实，课堂训练扎实，教学目标落实。

下面所选的教学案例，是新课程理念下的一节常态课。

1：高中物理新课程在内容的选择上，注重了学生终身学习必备的基础知识与技能，加强与生活、社会及科技发展的联系，关注物理学的技术应用给社会的变革所带来的影响。交流电对人类的影响是重大的，交变电流这一章的知识，对学生将来无论从事哪一行业的工作也都是必备，所以学生对本章知识的学习，是抱有极大兴趣，和强烈求知欲的。

授课教师刚才通过引导学生仔细观察交变电流的产生，并通过发光二极管的交替发亮的演示，生动说明了交变电流电流变化的特点，创设了良好的教学情境，通过富有启发性的提问，组织学生互相交流，让学生体验到成功的欢乐，激发了学生学习兴趣，这正是新课程所倡导的理念。

第一：新课程背景下交变电流教学策略

交变电流是生产和生活中最常用到的电流，而正弦式电流又是最简单和最基本的。正弦式电流产生的原理是基于电磁感应的基本规律，所以本章是前一章的延续和发展，是电磁感应理论的具体应用。另一方面，本节知识是全章的理论基础，由于交变电流与直流不同，因此它对各种元件的作用也不同。正因为交变电流的特殊性，才有了交流电及其广泛的应用。所以，本节内容有承上启下的作用，教学重点是要运用电磁感应的基本知识，配合相应的演示实验，分析交变电流的产生过程，认识交变电流的特点及其规律。下面我们着重点谈两个方面的内容：

在《课程标准》中：

1. 交变电流的内容标准要求

（1）知道交变电流，能用函数表达式和图像描述交变电流。

（2）通过实验，了解电容器和电感器对交变电流的导通和阻碍作用。

（3）通过实验，探究变压器电压与匝数的关系。

（4）了解从变电站到住宅的输电过程，知道远距离输电时应用高电压的道理。

2. 本章知识的初、高中衔接问题

高中物理是初中物理的延续和提高，初中学生进入高中以后，高中教师应当切实了解学生已经掌握了那些知识，认真分析学生已有的知识水平，选择恰当的教学方法，达到使学生把旧知识同化成新知识的目的。为此，要求教师在备课时仔细琢磨高中教材所研究的问题跟初中教材曾研究的问题在语言、方法、思维特点等方面进行类比，找出存在的差距和内在联系，明确新旧知识之间的联系与差异，确定课堂教学方法，通过启发指导，使学生顺利的利用新知识来同化旧知识。

例如初中物理只是简单的介绍左、右定则和交流电是一种方向不断改变的电流，并不要求具体分析怎样变化的规律分析，而在高中不仅要掌握数量关系还要理解方向变化的规律。这就增加了学习的难度。

在大多数情况下，初中物理教学及有关问题的训练，往往直接给出简化后的物理对象或物理图景，因而在问题的处理上，学生缺乏对物理对象和物理场景做理想化处理的方法和能力。在高中的物理教学中必须加强对学生建模能力的培养，加强抽象的物理规律与形象的实际情景的紧密联系。

2：视频中借助于动画观看了旋转电枢式发电机模型，老师由此引出了三个问题（1）画侧视图（俯视图、剖视图）；（2）利用法拉第电磁感应定律求瞬时速度；（3）分析过程中需要用法拉第电磁感应定律和右手定则（也有回答楞次定律的）。近年来，多媒体计算机进入课堂，运用多媒体计算机辅助教学，能较好地处理好大与小，远与近，动与静，快与慢，局部与整体的关系，能吸引学生的注意力，使学生形成鲜明的表象，启迪学生的思维，扩大信息量，提高教学效率。

可以说，现代教学技术和手段的推广应用，为教学方法的改革发展开辟了广阔的天地。而唐老师正是借助了这一现代的教学辅助手段，很好实现过去教学中很难做到的教学难点，那么我们怎样利用好这些辅助动画来画图分析交流发电机构造和工作原理呢？下面我们研讨第二部分内容：

第二：交变电流产生及变化规律的分析

1．要重视现代化手段的运用

新课程强调采用最佳的课堂教学手段，来提高学生学习物理的兴趣和学习效率

传统的教学观念已经越来越不适应现代教学的要求，现代教学要求从教师中心转移到学生中心，教师的作用是教会学生学习，学生要学会如何学习，教学不仅仅满足于传递和储存知识，而应该更努力地追求获得知识的方法。现代化教学手段的发展顺应了这一潮流，它们的共同特点是让学生自主学习。现代教育提倡教学形式多样化，从封闭的课堂走向开放的课堂，从接受书本知识为中心的传授功能扩大到知识运用和能力培养的发展功能。在这方面，多媒体CAI正好满足了要求。

高中学生喜欢教师演示与动画模拟相结合的教学方式，它们两者的结合可以很好的优势互补，既避免了单调的说教，也避免了缺乏真实、说服力不强。可以大大提高学生学习物理的兴趣，从而提高学习效果。这就要求物理教师，掌握现代教育技术，运用先进的教育手段教学，提高教学效率。

2．交变电流产生及变化规律课程安排顺序的变化

需要探讨和解决的问题很多。这里仅就使用新教材中安排的内容顺序遇到的一些问题进行讨论。现在新编的教材中的内容安排上是先学习交变电流的特点，再分析交变电流是怎样产生的，这样的教学安排与旧教材体系发生了很大变化，是否符合教学的一般规律？以致有教师问：学生在不太了解电流的最大值、有效值、平均值、瞬时值的情况下不学习交流电，是不是更有利于扩大学生思维和探索空间，更有利于学生问题意识的培养？

教学手段的选择。一般认为，选择教学手段的依据是教学内容、学生以及教师自身的特点。除此之外，还应考虑什么？……

请大家观看下面的一段教学录像：

3：高中物理新课程从促进学生自主学习理念出发，倡导让学生积极参与、乐于探究、勇于实验、勤于思考。通过多样化的教学方式，帮助学生学习物理知识与技能，培养其科学探究能力，使其逐步形成科学态度与科学精神。刚才，我们观看了这段视频，教师通过引导学生画图分析交变电流变化一个周期，电流变化规律，在教学的过程中不断的向学生渗透物理的分析思维方法。

第三：画图分析是物理教学的有效手段

苏霍姆林斯基说过“教会学生把应用题‘画’出来，其用意就在于保证由具体思维向抽象思维的过渡”。

实际上，由文字到示意图的思维跨度非常大，有时学生问问题时，教师可能会无意中画出示意图，而此时学生的问题已经得到解决，关键就在于学生不会画图。

因此，在教学方法和学生学习方法指导上，应加强作图的指导。一方面在平时教学中，要重视教学中示意图画法的训练。教会学生如何通过审题，画示意图，从易到难，逐步消除思维障碍，这一过程教师不得包办代替学生的思维过程。另一方面在学生的学习练习过程中，重视画图习惯的培养。要求学生解题时先画图。只有培养和训练学生良好的学习习惯，才能使学生学会学习，才能逐渐脱离老师和书本独立运用物理规律解决实际问题，才能真正理解和掌握物理规律。

学习物理离不开图形，从运用力学知识的机械设计到运用电磁学知识的复杂电路设计，都是主要依靠“图形语言”来表述的。所以，按照科学的方法动手画图是学习物理的重要方法，而且对今后进一步学习现代科学技术有着重要意义。要对物理过程一清二楚，物理过程弄不清必然存在解题的隐患。题目不论难易都要尽量画图，有的画草图就可以了，有的要画精确图，要动用圆规、三角板、量角器等，以显示几何关系。 画图能够变抽象思维为形象思维，更精确地掌握物理过程。有了图就能作状态分析和动态分析，状态分析是固定的、死的、间断的，而动态分析是活的、连续的。

由此可展开对本节课内容的教学问题的讨论……

请大家观看下面的一段教学录像：

4：高中新课程是基础教育，他注重全体学生的共同基础，同时又针对学生的兴趣、发展潜能，来满足学生的不同学习需求，促进学生自主地、富有个性地学习。

刚才授课教师在引导学生探究分析线圈转动过程中，不同位置上产生的电动势，不是简单的把结果告诉给学生，而是通过分析线圈在任意位置时其速度、速度方向的变化，对产生电动势的影响，来指导学生理解这一部分重、难点内容的学习。那么如何在课堂中有效的促进学生自主地、富有个性地学习呢？

《学记》有言“道而弗牵，强而弗抑，开而弗达”。 课堂上的好教师，就是在适当的时间，用适当的方法，讲适当的问题，出适当的效果。具体而言：在内容上，目标定位精准；在时间上，机会把握精明；在位置上，结构安排精巧；在方法上，手段选择精致；在感受上，配合对位精确。

在高中课程标准的第四部分有一个实施建议，其中第二点特别强调要：“提高科学探究的质量，关注科学探究学习目标的达成”。对于高中的教学，不仅仅是动手做实验才叫科学探究；深入地思考一个物理现象、物理过程，从中发现物理规律，只要这个规律的发现是学生自己通过亲身的体验和通过自己的思考最后得到结论，我们认为它都是属于探究的过程。

行家一出手就知有没有。好教师的能耐体现在“抓住麻筋”，“捏得要害”，“恰到好处”。既有准度，又有速度、力度。好教师应能够着眼于诱导，变“苦学”为“乐学”；着力于引导，变“死学”为“活学”；着重于疏导，变“难学”为“易学”；着手于指导，变“学会”为“会学”。惟其如此，学生才能从“要我学”，变成“我要学”；由“被动学”，变成“主动学”；由“痛苦学”，变成“快乐学”；由“孤独学”，变成“合作学”；由“单一学”，变成“全面学”。

惟其如此，教师才能真正由主演变导演，由经验变科研，由现成变生成，由师长变学长，由教者变学者。

由此展开对本节课内容的教学问题的讨论……

请大家观看下面的一段教学录像：

播放：视频（五）28′33″～32′55″（学生汇报和结论）

解说5：高中物理新课程体现在评价的内在激励功能和诊断功能，关注过程性评价，注意学生的个体差异，帮助学生认识自我、建立自信，促进学生在原有水平上发展。刚才老师所播放的这一部分视频中，教师就体现了新课程的这一理念，通过引导学生分析的基础上，由学生在课堂上独立的完成关于交变电流变化的规律的推导过程，采用了学生交流汇报、讨论的方式来巩固本节课内容，达到比较好的教学效果。哪么在这一章的教学中都有那些学生较难掌握的知识点呢？

交变电流的有效值和平均值问题

交变电流的有效值是根据电流的热效应来规定的。让交流和直流通过相同阻值的电阻，如果它们在相同的时间内产生的热量相等，就把这一直流的数值叫做这一交流的有效值。

而电流的平均值在教材中并没有明确的提出来，但是在电磁感应这一章的第二节出现了，很显然从本质上就是一个平均电动势。根据平均电动势利用计算出来的电流，也就应该是一个平均电流。

很显然电流的有效值和电流的平均值是截然不同的两个概念。电流的平均值主要用来解决某段时间内通过导体截面电量的问题，而电流的有效值主要用来解决电流的热效应或做功的问题。