“交變電流”教學中需處理好的幾對關系*

陳曉宇

“交變電流”是學生在學完法拉第電磁感應定律后的實際應用。本節課的重點是交變電流的產生，難點是交變電流的變化規律。區別于直流電，交變電流要相對復雜，雖然學生已有法拉第電磁感應定律作為基礎，但在實際教學中，學生第一次接觸到大小和方向不斷變化的電流，如果不能引導學生厘清規律，掌握方法，會對后續學習產生影響。本節課教學處理手段可以多種多樣，但無論采用何種方法都必須正確處理好幾組關系。

1.交直流電的感性認識與理性判別的關系。

物理學科能力的初級能力是觀察能力，學生在日常生活中對交流電已有了感性認識，知道有交流電與直流電之分，知道家庭用電是交流電，干電池使用的是直流電，他們在潛意識里以為電流發生變化的就是交流電，不變的就是直流電。但對于如何科學區分交流電和直流電，學生的日常經驗顯然是不科學的。教師可以通過手搖發電機演示燈泡的一亮一熄，說明電流在變化，從感性上讓學生明白交流電是變化的電流，但如何變化還需要進一步辨別。教師可以引導學生發散思維，通過傳感器實驗、在電路中加電表進行演示。通過交流電表演示實驗，學生觀察到電表指針的左右擺動，說明交變電流的方向是在不斷發生變化。學生不僅會觀察到電流方向在變化，還能觀察到電流在有規律地變化，這已經接近交變電流的定義了。教師再稍加引導，學生歸納總結，交變電流的定義就水到渠成了。

2.探究交流電變化規律中特殊位置與一般位置的關系。

探究交變電流的變化規律是本節課的難點。教學中，教師可以從線圈平面與磁場平行和垂直兩個特殊位置開始分析。首先讓學生認識兩個特殊位置各自的特點，引導學生利用右手定則分析感應電流的方向，求出感應電動勢的大小，通過轉動一周四個位置物理量的極值，讓學生體驗電流的大小及方向變化規律，進一步認識交流電的大小和方向隨時間作周期性變化的特點。此后，學生嘗試在電流隨時間變化的關系圖像中描出幾個特殊點，猜想可能的關系圖像，再通過一般位置探究得出感應電流的變化規律驗證猜想。這種從特殊到一般的分析思路，學生比較容易接受。學生會借助特殊位置探究一般位置規律，學會在特殊位置與一般位置之間進行規律轉化，從而系統理解和掌握交變電流的規律。該教學方法雖然很常規，但在教學中學生經歷了“慢動作”式的分析，思維難點逐個式的突破，學生能自己找到突破思維難點的方法。這樣的思維轉換有助于物理模型的建立，彰顯了以學生的學習為中心的教學理念。

3.法拉第電磁感應定律知識運用與方法遷移的關系。

學習是一個雙向的過程，一方面新知識納入已有的認知結構中，獲得了新的意義，另一方面，原有的知識經驗因為新知識的納入，而得到了一定調整或改組。知識不是對現實的純粹客觀的反映，但這并不意味著學習者對這種知識有同樣的理解。因為對知識的理解，還需要個體基于自己知識經驗的自主建構，還需要取決于特定情境下的學習歷程。在自主建構的學習歷程中生成的方法是學生享用終身的“關鍵能力”。

本節課是法拉第電磁感應定律的實際應用，從知識層面來看，學生通過上一章的學習，已經掌握了動生電動勢的計算和感應電流方向的判定，已經具備了探究交變電流規律的基礎。在教師的引導下，學生結合所學知識能自行推導出交變電流的規律，能驗證自己的猜想，得出正弦函數變化規律。但本節課的教學難點不在于學生能否推導得出規律，而是如何分析交變電流的大小和方向隨時間周期性變化的規律，這是學生需要掌握的重要內容。通過建立立體轉子模型，從特殊位置到一般位置，化立體圖為平面圖，從圖像到公式，從猜想假設到理論推導驗證等，不斷促進學生對知識的理解，從而形成物理關鍵能力。

4.交流發電機物理模型與真實情境的關系。

毋庸置疑，學習從本質上說是學生自主建構知識的過程，但建構不是簡單被動地接受信息，而是在一定的情境下，借助其他人的幫助而實現的意義建構過程，因此“情境”“協作”“會話”和“意義建構”構成了學習環境中的四大屬性。教學情境必須有利于學生對所學內容的意義建構。這就對教學設計提出了新的要求。教學設計不僅要考慮教學目標，還要創設有利于學生意義建構的問題情境。學生應該在真實任務情境中，發現問題、分析問題、解決問題。問題情境化是學生獲得關鍵能力的重要路徑之一。

物理模型是真實情境的抽象化，真實情境是物理模型的物化表現。交變電流教學中，教師都會借助物理模型引導學生分析電流變化規律，教師要引導學生厘清物理模型與真實情境的關系，認識到真實的交流發電機的工作原理，讓學生了解生活中各種不同的交流發電機的工作圖式及其對應的功能。這樣才能激發學生的學習興趣將知識從課堂延伸到課外，從書本延伸到生活。這樣的教學才更能達成意義建構——不僅教會了學生知識，而且培養了他們嚴謹的科學思維能力和實踐創新能力，物理核心素養的生成也就水到渠成了。