浅析物理教学中的启发式教学研究
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摘 要：启发式教学是物理教学的核心和命脉，启发式教学的关键是能提出问题。]因此，教师在处理教材时，应根据知识系统的要求和学生思维特点，精心构思，设计出一系列相互关联又逐次递进的问题，引导学生通过自己的分析、思考、推理和判断，找出问题的答案，达到既掌握知识又能提高能力的目的。
关键词：设问 启发教学 知识 能力
中图分类号：G642 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2013）06（a）-0169-02
“启发式教学是物理教学的核心和命脉。……启发式教学的关键是能提出问题。”[1]因此，教师在处理教材时，应根据知识系统的要求和学生思维特点，精心构思，设计出一系列相互关联又逐次递进的问题，引导学生通过自己的分晰、思考、推理和判断，找出问题的答案，达到既掌握知识，又提高能力的目的。本文以“变压器”一节的教学过程为例，说明这种不断质疑和释疑的启发式教学的具体做法。
“变压器”一课，是中学物理电学最后部分的内容。短短千字左右，即没有抽象的概念，又没有新的理论，也不涉及复杂的物理过程，它是前两章电磁学理论和交流电知识的综合作用，课文的序述平铺直叙。要从中“提炼中能激发学生兴趣和强烈求知欲望的一系列疑问”[2]具有一定的难度。通常的教学法是：在观察示教变压器实物以后，根据结构原理图，讲解变压器的工作原理和工作过程，再利用定性实验。介绍它的变压规律，然后把时间花费在对变压规律应用的练习题上，这样做，直观性强，过程简明顺畅，却无波无澜。学生基本处在被动的接受地位，而且对变压器原理这一重点知识没有充分展开。针对这些问题，笔者对教学过程中重新进行了安排，把讲授内容分为四部分，也得四个台阶，使学生逐阶而上，步步深化。
1 旧题重作，引出变压器基本模型
先引入高中（必修加选修）第二册第204页课后练习题：线圈M和P绕在同一铁芯上。
（1）当合上开关K的一瞬间线圈P里有无感生电流？（2）当线圈M中有恒定电流通过时，线圈P里有无感生电流？（3）当断开K的瞬间，线圈P中有无感生电流（图1）？
这个题目的引人，使学生主动对电磁感应的理论进行了复习，立即触及到了新课中知识的核心，它是变压器工作的原理，是新旧内容的结合部。学生通过复习，对旧知识掌握的更牢固，更容易学习新的内容。同时也造成了悬念，使学生在学习变压器之前，产生了探寻该例所涉及到的理论与新课之间的联系的想法。
两个独立的线圈，共用一个铁芯，这是变压器的基本结构，在M中输入电能，又在P中得到了电流，是变压器的基本功能。当然，这和变压器尚有许多不同。教师应强调，是M中电流的精华，引起穿过铁芯的磁通量发生变化，是通过电磁感应在P中产生了感应电动势，得到了感应电流，并画出螺丝管的磁感线分布图，突出磁感的闭合特性和铁芯对磁感线的约束，为后续讲解做准备。
2 点拨关键，弄清变压器的工作过程
要使例中的装置成为变压装置，还需要：（1）把M中的直流电源改成交流电源。（2）通过改变P的匝数，得到不同的感应电动势，输出不同的电压。当初学生是遇到该题时，M中变化的电流是通过电路的通断或电路电阻的变化来实现的。现在学生对交流电有了认识，就为突破旧的思维框架提供了条件。问题是否通过另外的方法或改造M电路的其它部分来得到变化的电流，学生就可以触景生情，把能产生变化电流的交流电源移到M中。教师对学生的这种作法加以肯定时，他们会为自己小试成功而感到欢喜。
用上交流电流，距变压器迈了一步，但仍然没有读到“变”字，教师需要围绕这一目标创设新的学习情景：把P中的电流换成灯泡，能否正常发光？即怎样在P中产生较大的电动势？怎样对P的电路进行改造来实现？对基础薄弱的学生，甚至要点明：P中的电动势，是线圈中磁通量变化的结果，在M电路一定，即磁通量电量变化情况一定的情况下，怎样使P产生圈套的电动势。以使学生能利用法拉弟电磁感应定律，找到改变P的线圈的匝数来获得不同电压的方法。
在很短时间内，电磁感应部分的主要结论和重要规律都涉及到了学生利用学过的知识，克服困难，解决了问题，揭示了变压器的工作原理，如果教师不失时机的指出，在M中输入电能，通过电磁转换，在P中又得到电能，这种转换有无实际意义？以期引起学生关注理论在技术中的应用，把学习理论与解决实际问题紧密联系起来（图2）。
3 激励想象，完善变压器的结构
前面的讨论是围绕变压器的发明来进行的，这样的变压器作为一个能量传输和转换装置，由于铁芯没有闭合，能量损失太大而不实用，需要进一步完善，对于闲合铁芯的讨论，已超出中学课本的范围，但把它用合适的方式介绍给学生，让他们亲自对铁芯进行改造，不仅深化了对变压器的认识，而且对丰富学生的想象力、创造力大有益处。（图3）
在保证基本理论无误的前题下，教师可直截了当的告诉学生：由于铁芯没有闭合，使磁感线发散在空中，造成磁场能量的大量损失，大大降低了转换效率，使我们所构造出来的变压器没有实用介值，怎样进行改造？要利用铁芯把磁感线束缚起来，集中起来，使所有的磁感线几乎都穿过铁芯。能把磁感线尽可能束缚起来，也是铁磁材料的特性。
如何改造铁芯？当然是采用闭合铁芯，而实现铁芯由开放到闭合的提升，需要熟悉磁感线的闭合特性，还得有一定的空间想象能力，需要熟悉磁感线的闭合特性，还得有一定的空间想象能力，教师要启发学生在“闭合”二字上作文章。有些同学在“电磁感应现象”一节中，通过法接弟当年实验装置已接触过闭合铁芯，细心的还会与教师演示实验中的棒状铁芯相比较而心存疑问，一见教师把铁芯的改造作为问题提出，贮存在他们头脑中的表象就会变得清晰而且与教师的提问结合起来重新进行组合，找出解决办法，而那些没有留意课文中有关内容，因而当初没有形成表象的同学要实现这个跨越难度较大，教师不但多要讲，还需要把对应图中的磁感线显示出来，使直观形象再观，激发学生的想象最终使问题得到解决。
这部分内容似乎在课本之外，但它能活跃课堂气氛，扩展学生的知识范围，就培养学生能力而言，也有其独特的作用。
4 抓住要点，掌握规律
变压器的变压规律，也是本节的重要内容。课文对它并未进行深入讨论，教师也应从整个课程要求出发通盘考虑，紧紧抓住要点，讲清变压器的应用。
（1）理想变压器模型，它是实际变压器的近似从能量角度对过程进行分析，是物理学的基本思想和方法，变压器作为能量转换装置，要求学生明白其中的能量转换过程，并从守恒定律出发，得出输入功率等于输出功率的结论，P1=P2即U1I1=U2I2。
（2）变压规律：是作为实验结果而没有进行理论上的推理和证明。教师在讲授时可不必囿于课文局限，借助法接弟电磁感应定律，使学生对匝数与电压关系有所领悟，但也不宜过分展开。而变流规律是能量关系与变压规律的必然结果。教师可依实际教学情况变通处理。笔者把它作为例题的结论介绍给学生，有意突出了前两条规律。
总之，本节内容是运用已学过的知识去分析问题解决问题，从而给教学活动提供了较充分的空间把讲授内容分解为几个相关的知识点，要针对这些要点进行构思的设问调动了学生的学习积极性，提高了课堂效率，也使学生经历了从基本理论到实际运用的过程，对他们创造性思维能力的提高也很有帮助。
参考文献
[1] 刘力.中学物理教材教法[M].长春：东北工学院出版社.
[2] 张颜颜.关于启发性教学原则的应用[J].考试周刊，2011（61）.
[3] 卢常芳，叶才秋.物理教学中的主动式教学法—— 发挥农林院校学生学习物理的主动性[J].物理通报，2010（4）.