潘振东

（东北师范大学附属中学 吉林 长春 130022）

樊娟娟 李士军

（吉林农业大学信息技术学院 吉林 长春 130118）

任务驱动式教学是近年来在教学领域受到广泛重视的一种教学方式［1，2］.任务驱动教学模式通过创设真实的生活情境提出任务，营造探究环境，激发学生学习兴趣.学生在探究过程中，通过思考、实验、讨论，寻求解决任务的方法.通过任务的完成，获得探究的成功体验，感悟科学的探究方法.文中以“变压器”［3］一节为例，谈任务驱动式教学在课堂中的具体应用［4～6］.

1 教学设计理念

（1）通过任务的设置，明确努力方向.通过完成任务的过程培养学生实验能力和分析问题的能力.通过任务的达成，激发学习热情，体验学习的快乐.

（2）教学设计上既贯彻新课程理念下培养学生动手能力，同时，也重视学生理论推导能力，将二者完美结合，是本节课教学设计的努力方向.

2 教具准备

圣诞树，灯串（额定电压为24V和12V各一串），学生电源，可拆变压器，交流电压表，6V干电池组，锯条.

3 教学过程

环节1：创设情境，提出任务，引入新课

师：圣诞节即将来临，老师给同学们准备了一个圣诞礼物.圣诞树上安装了一个额定电压是24V的灯带.现在只有一个12V的交流电源，如果同学们能把它点亮，就将这个礼物送给你们（教师演示12V的交流电源不能使圣诞灯正常发光）.

师：根据你的生活经历，用什么装置能解决这个问题呢？

生：变压器.

师：好.大家如果想利用变压器解决问题，首先就要了解变压器的结构.现在课桌上有可拆解的变压器，请大家动手，了解一下变压器的结构.

设计意图：使学生在明确任务的驱动下尽快进入学习状态，充分调动学生的学习积极性，感受变压器引入的必要性，主动探索完成任务的途径.

环节2：介绍变压器的构造，演示变压器的作用

师：大家观察变压器由哪些部分构成？

生：两个线圈、一个闭合铁芯.

师（用幻灯片演示变压器的组成、变压器的示意图）：变压器，顾名思义可以改变电压.现在利用两个演示交流电压表，同时测量变压器的输入电压和输出电压.测量结果表明，输入电压与输出电压明显不同（提示学生在实验中原、副线圈的匝数不同）.

设计意图：学生头脑中初步形成变压器模型，感受变压器的确是能够改变电压的装置，应该可以利用变压器解决课堂上提出的第一个任务，为后续学习做好铺垫.

环节3：实验探究输出电压与输入电压、原线圈匝数、副线圈匝数的关系

师：根据刚才的演示实验，大家猜想，输出电压的大小可能与哪些因素有关系呢？

生：输出电压U2与原线圈匝数n1，副线圈匝数n2，输入电压U1有关.

师：如果U2与多个因素有关，那么，利用什么基本思想确定U2与某个因素的具体关系呢？

生：控制变量.

师：好！同学们现在开始分组实验，分别测定U2与n2，n1及U1之间的关系.选3个组长各负责一组实验，并汇报你们小组的实验结果，将表1，2，3补充完整.第一组探究U2与n2的关系（保持n1＝100匝、U1＝2V不变）.第二组探究U2与n1的关系（保持n2＝400匝、U1＝10V不变）.第三组探究U2与U1的关系（保持n1＝100匝 、n2＝400匝不变）.

（将3组实验条件同时用幻灯片演示，对学生起到提示作用，同时，强调读数时要注意有效数字）

表1 输出电压U2与副线圈匝数n2的关系

表2 输出电压U2与原线圈匝数n1的关系

表3 输出电压U2与输入电压U1的关系

师：第一组汇报实验结果.组长分析数据特点，并提出处理实验数据的方法.

生：随着副线圈匝数n2的增加，输出电压U2逐渐变大.可以利用坐标纸画图像，分析二者的关系.

师：很好，利用坐标纸画图像，可以看出两个物理量之间的关系，也可以借助电脑处理数据.我们用Excel画图像可以非常准确地得到U2与n2的关系（演示将U2，n2对应数据输入到Excel的两列中，插入图表，选择散点图，拟合直线，显示图像为过原点的直线）.

生：从图像可以看出，U2正比于n2.

师：第二组汇报实验结果，大家一起用Excel画图像（学生汇报数据，教师画图像）.

师：我们发现随着n1的增加，U2逐渐降低.U2－n1图像是曲线，你们组如何处理这些数据呢？

生：可以看出n1的倒数与U2的关系.

师：在Excel中插入一列，通过函数运算将n1取倒数.然后，描绘图像，确定与U的关系.2

师：第三组汇报实验结果，描绘U2－U1图像.

生：从图像可以得到U2∝U1.

师：你们能不能用一个数学表达式把3组实验得到的规律统一起来？

设计意图：培养学生动手实验能力、分析数据能力、归纳总结能力及小组协作的团队精神.

环节4：点亮圣诞灯，完成第一个任务

师：现在，哪位同学可以根据实验得到的结论将圣诞树点亮呢？

学生到讲台，亲自将圣诞树点亮（掌声）.

师：能否解释一下是如何点亮圣诞灯的？

生：输入电压为12V，要想变压器输出24V的电压，根据刚才得到的关系式，只要副线圈匝数是原线圈匝数的2倍即可.

设计意图：培养学生利用规律解决问题的能力.让学生体验任务完成的快乐感和成就感，激发学生的学习兴趣.

环节5：建立理想变压器模型，分析变压器工作原理

师：圣诞树点亮了，我们能感受到变压器真的很神奇.原、副线圈彼此绝缘，电能却从一个线圈转移到另一个线圈，这个过程是如何发生的呢？

生：原线圈接入交变电流，副线圈中有磁通量的变化，从而产生了感应电动势，所以灯会亮起来.

师：变压器的工作原理就是互感.那么变压器在工作过程中有能量损失吗？

生：铁芯内产生涡流；原、副线圈有电阻、电流，会产生焦耳热；铁芯在导磁过程中可能会发生漏磁（全体学生讨论后由多位学生回答）.

师：很好.现观察桌子上的变压器，铁芯由硅钢片叠加而成，已经抑制了涡流的热效应；原、副线圈由铜线绕制而成，铜线电阻率很小，产生的焦耳热很少；铁芯采用导磁性能很好的硅钢片，漏磁现象不明显.如果一台变压器在这3方面的损失均可以忽略不计，那么，我们将这样的变压器叫做理想变压器.

设计意图：使学生掌握什么是理想变压器，体会理想物理模型提出的方法和必要性，并为下一个环节的理论推导做好铺垫.

环节6：理论探究理想变压器原、副线圈的电压、电流与匝数的关系

师：大家思考，对于理想变压器而言没有漏磁，那么，原、副线圈磁通量大小有什么关系呢？

生：磁通量相等.因为磁感线是闭合曲线，并且没有漏磁.

师：原、副线圈磁通量是恒定的么？

生：是变化的.因为原线圈中通入的是交流电，产生方向和大小周期性变化的磁场，磁通量当然是变化的，副线圈产生感应电动势.

师：铁芯不漏磁，原、副线圈磁通量必然时刻相等，那么原、副线圈磁通量的变化率有什么关系呢？

师：如果副线圈的匝数为n2，那么副线圈的感应电动势如何表示？

师：如果原线圈的匝数为n1，那么，原线圈的感应电动势如何表示呢？

生：可能相等.

师：原、副线圈中电流与匝数的关系？

设计意图：通过设计一系列层层递进的问题，引导、启发学生思考.从理论上推导出变压器的基本规律，与实验规律统一，使学生内心受到震撼，加深对所学知识的理解.

环节7：学以致用、能力提升，完成第二个任务

师：现在又出现了一个相似的任务，大家想想怎么解决呢？这里还有一串灯带，需要12V的电压才能点亮，目前只有变压器和一个6V的电池组，你能利用图1所示的实验电路把它点亮吗［7］？

图1

生：灯带不能正常发光.因为原线圈接的是电池组，提供的是恒定电流，线圈中的磁场没有变化.副线圈磁通量没有改变，不会产生感应电动势.

师：很好，同学们讨论有没有办法将灯点亮呢？

生：可以让原线圈不断地处于通断状态，这样就可以使线圈中的磁通量发生变化，灯应该可以亮.

图2

师：老师设计了一个实验电路，如图2所示，在原线圈中接一个锯条，导线在锯齿上滑动，让我们一起观察实验效果（可以看到灯持续地亮起来，掌声）.

师：导线在锯条上滑动，可以使原线圈通断的频率更高，效果会比手动的更好.

设计意图：使学生对变压器的认识达到新的高度，加强对电磁感应和变压器工作原理的理解.

4 总结

通过本节课的学习，学生掌握了变压器的结构、工作原理以及工作规律.在解决任务的过程中，培养了学生的实验动手能力、理论分析能力、归纳概括能力，同时，也体验了团队合作精神.任务完成后，学生体验到了学习的快乐.采用任务驱动式教学，提高了“变压器”课堂教学效率，使学生的知识、能力、素质得到了全面提升.

1 王瑞.物理任务驱动教学的理论与实践研究（学位论文）.河南师范大学，2009

2 李胜华.“任务驱动”模式在初中物理教学中的应用.学周刊，2011（6）：37

3 人民教育出版社课程教材研究所.普通高中课程标准实验教科书物理·选修3-2教师教学用书.北京：人民教育出版社，2010

4 吴兰红.优化教学设计提高课堂教学有效性.物理教学探讨，2010（5）：63～65

5 齐丽虹，肖增英.“变压器”数学设计.教育理论与实践，2010（4）：31～33

6 董书生.“向心力”教学设计.物理通报，2010（9）：48～49

7 顾婉清.用干电池做变压器演示实验.物理实验，1995，15（2）：680