变压器提问技巧：理想变压器教学疑难问题探讨
变压器提问技巧：理想变压器教学疑难问题探讨在这篇论文中，翟、邢就“气体的等温变化”一节的实验编排的分析评论如下： 题外而不外的话： 在写这个系列的教研推文时，号主正好阅读了邢红军教授研究团队的一篇近期论文。
前期内容链接，点击可浏览阅读。阅读后点击左上角“❌”，将回到本推文。
理想变压器教学疑难问题探讨（一）|教研分享系列263
理想变压器教学疑难问题探讨（二）|教研分享系列264
题外而不外的话：
在写这个系列的教研推文时，号主正好阅读了邢红军教授研究团队的一篇近期论文。
在这篇论文中，翟、邢就“气体的等温变化”一节的实验编排的分析评论如下：
“教材以实验探究人手带领学生发现和认识规津，教材的这种编写理念是没有问题的，但是在实际编写时，教材却直接给出了实验设计和研究思路．这就弱化了学生发现问题及探究问题的主动性，从而导致学生所收获的多是数据分析训练，而并非对问题情境的探究．这是因为，教材的编写思路暗含了设定的探究路径，这就挤压了学生主动发现和提炼总结的空间．众所周知，科学问题的发现往往是一种主动发现，科学规律的总结是通过对物理现象的认真提炼与反复探究而来的．然而，教材的实验设计却遮蔽了探究的本质过程．同时，气体的等温变化是三个气体定律中最早发现的实验定律，在该定律的发现过程中，蕴含了实验归纳的重要物理方法，但这一科学方法在教材编写中并未凸显．”
在号主看来，高中物理中的几乎所有探究性实验教学，教材在编写上或多或少都存在翟、邢上面指出的问题——①弱化了学生发现问题及探究问题的主动性；②遮蔽了探究的本质过程，即科学规律的总结是通过物理现象的认真提炼与反复探究得来。
解决高中物理实验探究中的上面两个问题，必须舍得在课题引入中花费一些时间，有的时候要备足情景，丰富物理现象，从现象观察中提炼科学问题，并指引实验探究设计；有的时候要“温故知新”，对已学知识的反复体悟中形成科学问题，并指导设计实验方案探索问题答案。前者相当于是对现象的敏锐观察，后者相当于是对文献的阅读洞察。
大明论教主要与同仁、同道、同事交流高中物理教学、中小学班级管理、家庭教育、家校交流等教育、教学类文章。472篇原创内容
公众号
2. 电压比定量探究
下面我们分析讨论变压器教学中第二个疑难问题——理想变压器的电压比定量探究。
（1）教材分析
19版教材和14版教材在介绍变压器概念，指出变压器的工作原理是互感后，直接提出问题：原、副线圈两端的电压比跟线圈匝数有什么关系？
由此引出探究实验课题，教材在编写这一课题时，依据实验步骤依次提了很多具体问题，强调了一些注意事项，暗示了操作方法。事实上，如此探究，并不是学生主动探究。
教师如果根据教材设计实验教学，在本质上也是教师明确了实验方案，然后由学生机械地完成若干实验操作，如此探究，本质上也是教师在“探究”。
除了教材提示的注意事项外，其实还有其他一些需要注意的事项，但是都由教材或教师代办了——学生没有思考，学生更没有操作。 例如，制备线圈时需要注意一些什么？没有引导学生思考，而是直接由学生“选取不同匝数的线圈”。
再来看课题：探究变压器线圈两端电压与匝数关系。就这样的课题描述，在实验探究时，又何以想到寻找原、副线圈两端电压之比与原、副线圈匝数之比的关系？这个问题没有解决，收集数据的表格如何绘制？绘制后又如何从所收集的数据中寻找规律（注意，实验数据总有误差，使得规律的发现会更加困难）？
总之，这个实验作为学生探究性实验，号主认为是非常困难的。如果考虑到安全，估计绝大多数一线教师都不会安排学生实验。当然，比较重视实验教学的，可能会安排演示实验。
由此可见，通过学生探究实验突破电压比教学，是十分困难的。
那么有没有其他途径来突破这一教学难点呢？
（2）优化设计
如果非得采用实验探究教学，建议采用师生共同探究教学方式，而且把教学的重点放在提出问题、猜想、方案设计上，为了安全起见，实验操作采用教师演示即可。紧接着引课，师生对话交流预设如下：
师：变压器的功能是实现原、副线圈的变压，所以核心关注的问题是…？
生：电压之比。
师：根据以往物理科学问题表述经验，我们将提出怎样的科学问题？
生：原、副线圈电压之比与什么因素有关？
师：那么我们再试着猜想，可能跟什么因素有关，并简单说明理由？我们已经知道变压器是通过两线圈互感原理实现的，我们的猜测自然要从变压器的核心结构方面入手。
生：跟原、副线圈的匝数有关，首先，跟原线圈匝数有关，原线圈视为通电螺旋管，匝数越多，相当于环形电流越多，管内磁感应强度就越大；其次，跟副线圈的匝数有关，副线圈是被感应的，根据法拉第电磁感应定律，其感应电动势跟匝数有关，匝数越多，感应电动势越大。
生：跟有无铁芯有关，跟铁芯的材质和结构有关。铁芯上最好不要产生太强的涡流，减小能量损失，铁芯最好分片累积。
生：跟线圈的面积可能有关，线圈面积越大，磁通量越大。
……
师：引课中已经知道铁芯的重要作用，但我们是否可以量化铁芯的作用呢？
生：看来这个探究问题只能搁浅。
师：我们的线圈内部空间尽可能要占满铁芯，因为铁芯能够凝聚磁场的作用。那么我们的线圈面积大小是固定的，这个问题似乎不是一个有实践意义的科学问题。我们的实验是定量探究性实验，经过前面讨论，我们只能先研究…？
生：电压比跟原、副线圈的匝数关系。
师：课题已经很明确了，现在我们一起来设计实验方案。首先，根据课题目的设计探究实验电路示意图。
生：……
师：根据实验电路图，需要提供怎样的器材：
生：正弦式交流电源、交流电压表两个、可拆卸变压器一个、电阻一个，电键一个，导线若干，线圈数组。
师：为什么选用可拆卸变压器？制作可拆卸变压器时，为了实验方便，需要提前做什么准备？
生：应该先准备好匝数不同的多组线圈，线圈使用漆包线绕在同样大小的绝缘管外侧壁上，还要制备好接线柱…
师：根据实验电路图，连接好电路，在实验操作时，需要注意一些什么？
生：原线圈的电压可通过电源控制在较安全的范围之内，副线圈的电压具体会是多少不清楚，在不明确的可能高压情况下做实验好危险（产生好奇、恐惧、担忧复杂情绪）
师：同学们事先想到了危险，这就是很好的防范意识，提醒我们做事要谨慎，提前做好准备。当然，在未知情况下，即使我们很谨慎，可能也要有镇定自若的牺牲精神（师生笑）。
至此，尽管实验操作根本没有开始，但是号主认为已经是一个非常好的教学过程预设，起到了落实物理核心素养目标的重要作用。
接下来教师演示实验，建议学科教师应该与实验教师交流合作下事先做一下实验，事先体验实验操作全过程。实验中遇到各种情况正是良好的课程资源，在课堂演示时，应当充分运用好这一课程资源。在一定意义上而言，这比获得最后的电压比结论更有教学意义。
（3）教学反思
在实验过程，如果控制原线圈两端电压不变，那么会发现副线圈电压跟原线圈匝数成反比，这跟学生的猜测似乎有一些矛盾。如果学生意识到了，就要引导学生讨论。事实上，原线圈通有交流电，不能简单地视为通电螺线管，因为原线圈还有自感作用。号主认为，这是师生完成探究性实验中一个非常重要的收获。事实上，这个过程帮助学生突破一个隐藏的教学难点——原线圈电压“就是”电源电压——这是错误观念，原线圈电压事实上是感应电动势，是一个反电动势，在不考虑供电回路中一切电阻的情况下，原线圈两端电压“等于”电源电压。
通过优化设计，我们可能对翟、邢的实验评论会有更真切的共鸣。
当然，教材只是一个参考文本。号主认为，包括教材编写专家在内，我们对教材的定位还没有找准，教材到底是作为教师教学指导用书，还是作为学生学习参考范本，亦或是……
诚然，在当前教材下，作为教师一定要明白，我们不是教教材，而是用教材；不是被教材约束，而是要在分析、研究教材基础上开展创造性的教学工作。
未完待续
