选修系列继承了必修教科书的编写思想，即循序渐进、改变学习方式、贯穿探究精神、增强实践意识、重视科学思想与科学方法、渗透情感态度价值观的教育等几个方面。本文通过问答的形式，以选修3-2中的实例对编写思想做些说明。

 

第四章  电磁感应

 

　　●第1节“划时代的发现”应该怎样讲？

 

　　这套教科书在许多重大课题开始的时候都拿出了一定的篇幅介绍当时的时代背景，目的是使学生感受到科学是人的活动的产物、科学的发展离不开社会的发展。这是融合科学教育与人文教育的努力之一。

 

　　这节内容不必用很多时间在课堂上“讲”，教师画龙点睛地提一下就可以了，学生完全能够通过自己的阅读了解它的精神。

 

　　●“科学足迹”中介绍法拉第的材料与过去有什么不同？

 

　　过去介绍法拉第时主要的篇幅是讲他出身贫寒、百折不挠、不为名利所动，新的教科书也没有忽略这些。但是新书突出了两点：第一，法拉第的时代是“需要巨人并产生巨人的时代”；第二，法拉第能够做出电磁感应的发现是因为“他坚信各种自然现象是相互关联的……”第一点是出于编者的一个认识：历史上杰出人物的出现是社会发展的必然，个人品质并非决定性的因素。第二点是出于编者的另一个认识：重要的科学发现不是数据的堆积，科学家的洞察力（非逻辑的，书中用到了“信念”这个词）起到了十分重要的作用。

 

●学生有可能通过一节课（第2节）探究出电磁感应的产生条件吗？

 

　　电磁感应的产生条件是以法拉第为代表的一群科学家通过许多年的探索才发现的，学生不可能在一节课的时间内完成前人所做的这么多工作。如果教师这样要求学生，反而会给学生错误的信号：科学探究是轻而易举的事。

 

　　这节课的题目用了“探究”二字，目的是引导学生通过自己的活动和自己的思考来主动地获得知识，也就是说，本课以这样的方式展开，目的在于改变学生的学习方式。从这个意义上讲，这节课的确体现了“探究的精神”。

 

●楞次定律的引入怎样体现探究精神？

 

　　楞次定律的困难在于表述。这节课的题目虽然没有“探究”二字，但也是以探究的方式展开的，不过所探究的主要是规律的表述方式。让学生独立地得出楞次定律的表述比较困难，教师按照教科书的思路，一步步地引领学生得到结论就可以了。教学中的探究与科学研究中的探究不一样，不一定要学生完全通过自己的活动去“发现”规律；教师把自己的思维过程展现给学生，让学生了解从现象到结论的过程，也是探究精神的体现。

 

●右手定则的教学怎样体现探究精神？

 

探究的过程就是发现问题和解决问题的过程。在右手定则的教学中，教科书在“思考与讨论”栏目中设置了一个“问题串”，帮助学生提出问题。学生经常经历这样的学习过程，将会逐渐形成提出问题的习惯，这样学生不仅学到了科学方法，也养成了质疑的习惯。这是情感态度价值观的教育。

 

在右手定则的教学中万万不能略去“思考与讨论”这个过程而简单地把结论告诉学生。这样做将使学生越来越懒，越来越不会思维。至于形式，倒也未必是师生一问一答。教师自己提出问题，给学生留出几秒、十几秒的思考时间，然后把几种可能的答案呈现出来，稍后，教师对自己的几种可能的答案做出评价，得出结论，转入下一个小问题；这也是一种讨论形式。

 

●是否需要通过演示实验引入法拉第电磁感应定律？

 

事实上并不是法拉第直接测量了磁场和时间，于是发现了“感应电动势正比于磁通量变化率”这个规律。物理学上多数定律的得出往往是在分析了很多间接的实验事实后而被“悟”出来的，并不是直接归纳的结果。编者力图体现人类认识事物的这一真实图景，所以在教科书中说：“在法拉第、纽曼、韦伯等人工作的基础上，人们认识到：……感应电动势……成正比”。这个定律的正确性是由它的推论的正确性来证实的。

 

在当今的教学中，如果想设计一个实验，力图通过磁场的直接测量来得到（或验证）电磁感应定律，这样做也未尝不可，但无助于向学生展示人类认识自然规律的真实图景。

 

●在导体切割磁感线产生感应电动势的问题中，是否要求掌握公式E = Blvsin θ ？

 

教科书里有这个公式，但没有应用这个公式的例题或练习题。基本要求还是运动方向与磁场方向垂直这样的简单情况。

 

书中出现这个公式，目的是展现常用的方法：如果问题涉及一个一般的矢量，往往可以把它沿相互垂直的方向分解，然后分别处理。教科书从力学开始就屡次强调这个方法。教学中不妨给学生提出这样一个问题：导线的运动方向与磁场方向垂直，但导线本身与磁场的夹角为θ，计算导线中感应电动势的公式应该是什么样的？能够回答这样问题的学生才算学“活”了。

 

●关于反电动势的内容是否超出了课程标准的要求？

 

反电动势的概念是从“思考与讨论”引入的，教学思路如下，所用的知识在括号中标出。

 

电源产生的电流使电动机的线圈受力而运动（安培力的方向）

↓

线圈运动时切割磁感线而产生感应电动势（电磁感应的产生条件）

↓

感应电动势使得线圈中的电流减小（右手定则）

↓

推动线圈转动的力变小（安培力的大小）

↓

这里的感应电动势称做反电动势

 

可以看到，以上“思考与讨论”中用到的知识都是本章最基本的知识，谁都不会否认熟练掌握这些知识的必要性。因此，完全可以把反电动势当作复习、应用这些知识的一个习题来处理。安排反电动势这样一个小节，编者的目的除了更紧密地联系实际之外，主要是落实这样的思想：通过有实际意义的物理情境来学习基础知识。

 

显而易见，既然反电动势在本书中是基本知识的应用，也就没有必要再行扩展了，也就是不应该再以反电动势的知识为基础来提出其他问题了。

 

以“思考与讨论”的方式进行反电动势的教学，这也体现了课程的探究精神，体现了改变学生学习方式的努力。

 

●动圈式扬声器是否真的可以当做话筒使用？

 

可以。由于设计目的不同，扬声器用做话筒时的传音质量不如专用的动圈式话筒，但用来传送语音已经令人满意了。为了提高传输效率，应该用一个变压器或其他器件使“话筒”与放大器的输入阻抗相匹配。

 

●教科书为什么要引入感生电动势和动生电动势两个不同的概念？

 

教科书对电动势的概念做了较为深入的分析，目的是加强“通过做功研究能量”这个思想。本章关于感生电动势和动生电动势的讨论是这一思想的沿续。学习这一节时，着眼点应该放在感生电场和洛伦兹力这两点上；前者是为学习电磁波做准备，后者可以看做对前面知识的复习。

 

刻意区分两种电动势在中学物理教学中没有重要的意义，不要在这上面做文章。本书出版后出现了一些这方面的练习题，其实没有必要。为了避免对于编写思想的误解，2007年秋季再版的书中，修改了这节的标题，感生电动势和动生电动势这两个名词也不再使用黑体字，但节中的内容没有重要变化。

 

●在“互感和自感”一节的“思考与讨论”中，有必要把断电时灯泡闪亮的机理讨论得那么透彻吗？

 

物理课要就着“物”来说“理”。分析断电时灯泡闪亮的机理，要用到自感、右手定则的知识，还要涉及欧姆定律。分析这样一个真实有趣的例子，能够复习应用这么多基础知识，何乐而不为呢？不但如此，这样的分析是在鼓励学生对新鲜现象“刨根问底”，这也是情感态度价值观的教育。

 

既然分析过程本身就是基础知识的一个应用，那么从这里再衍生出其他练习题也就没有必要了。

 

●使用传感器和计算机可以很好地演示自感现象中电流的变化，教科书为什么还要以灯泡亮度变化演示自感现象？

 

设计教学演示实验的一个原则是，仪器要尽量简单，以减少干扰因素，突出物理现象；另一个原则是尽可能展现“出其不意”的现象，以激起学习兴趣。与传感器和计算机的实验相比，用灯泡闪亮演示断电时自感现象的实验符合这两个原则。编者相信，即使今后实验技术高度发达，使用简单器材的教学演示也是不可少的。

 

●教科书在介绍“自感系数”时为什么给出公式？

编者认为，数学公式在物理学中的作用，远比用来进行数值计算要广泛。从公式中能看到物理量之间的关系，很多时候只是定性的关系。这个公式的引入就是出于这样的认识。既然自感系数是个“系数”，它一定是在两个物理量发生相关变化时的某个不变的量，它在确定这两个物理量的关系时是举足轻重的。与其用100多个汉字来描述，不如给出，有了这个公式，其中的意义就一目了然了。数学是物理学的语言，要充分地利用这个语言。

要改变“见了公式就要算”的习惯。教科书没有用这个公式进行计算的例题，节后也没有这方面的习题。

 

要改变“见了公式就要算”的习惯。教科书没有用这个公式进行计算的例题，节后也没有这方面的习题。

 

●用欧姆表测量变压器的线圈时真的会有电击的感觉吗？

 

“互感和自感”一节后面的“问题与练习”介绍了一个现象：用欧姆表测量变压器线圈后，表笔离开线圈两端时线圈会使人产生电击的感觉。这是真实的现象，其机理与线圈断电时能使小灯泡闪亮的机理相同。当线圈电阻较小、自感系数较大时现象比较明显。

 

尽管没有发现小型变压器造成的这种电击对于人身的危险，但它仍会产生不愉快的感觉，不要让学生尝试。

 

●“涡流”一节在全章中处于什么地位？

 

“涡流”这一节介绍了很多有趣的现象，研究这些现象要用到电磁感应的规律。不要把这些现象当做单独的知识点来处理，教学中应该紧紧抓住楞次定律、电磁感应定律、右手定则、左手定则这些最基本的知识，在这些有趣的现象中应用和巩固这些知识。

 

第五章  交变电流

 

　　●交变电流概念的引入与过去有什么不同？

 

　　过去要先分析矩形线圈在均匀磁场中转动时的感应电流，得知这个电流的大小、方向在不断变化，由此引出交流的概念。这样的理论分析还是比较抽象的。对于现在的高中学生来说，从墙上插销孔中获得电流早就习以为常，那么，这样的电流与手电筒中的电流有什么不同吗？这是一个很自然的问题，教科书通过传感器和计算机（或示波器）展现两种电流变化的不同情况，从而引入交流的概念。

 

总之，我们先学“什么是”交变电流，而后再学它是“怎样产生”的。

 

●有效值概念的引入与过去有什么不同？

 

　　引入有效值概念的思路与过去相同，不同的是在此之前给出了一个“思考与讨论”，研究一个想像中的交流通过电阻时产生热量的情形。这样做的目的是落实新课程的理念，改变学生的学习方式，尽量通过学生自己的活动，体会有效值概念的必要性。

 

●“电感和电容对交变电流的影响”一节涉及滤波和耦合的原理，这里是否要求过高？

 

　　滤波电路和耦合电路本来属于电子技术的范畴，不是物理学的基本内容，但从这节对于低频扼流圈的作用的分析（图5.3-3）可以看出，编者紧紧抓住的是两点：一是电感对交流的阻碍作用，二是串联电路的电压分配（源于欧姆定律）。这里再次体现了前面频繁谈到的一个思想：“通过真实的图景学习基本的知识”。学生在不同的情境中应用同样的基本知识，这样才能把知识学活。处理节后的“问题与练习”时也要注意：滤波和耦合电路不过是一个“训练场”，要在这个“训练场”中巩固基本知识。

 

　　不要编写更复杂的滤波与耦合的电路问题让学生去分析。

 

●“电能的输送”一节怎样体现新课程的理念？

 

这节课的教学思路与原来相同，不过展现方式有所改变。

 

过去的教学风格是平铺直叙，新教科书设计了一个“思考与讨论”，以问题串的形式把减小输电损耗的思维过程分解成若干小问题，引导学生一个一个地解决。这样做的目的是引导学生积极思维，主动地学习。这是为改变学生的学习方式所做的一个努力。

 

值得注意的是，“思考与讨论”给出了一个重要的提示：在电厂一端计算输出功率和用户一端计算输入功率时，由于输电损失，电压是不一样的，但作为粗略的估算，电压可以取相同数值。学生往往不敢这样做，教科书把这点明确地告诉学生了。

 

●“电能的输送”的“STS”栏目后面有两个问题，应该怎样回答？

 

　　我们今天的生活已经离不开电网供给的电能了，但是大面积停电也确实会带来很大的麻烦。教科书叙述了几个案例，目的是激发学生在这方面的思考，并不要求学生提出什么有价值的意见，也不要求学生接受某个特定的观点。这段材料后面的两个问题没有惟一正确的答案，学生只要想了，能发表自己的看法，就可以了。

 

第六章  传感器

 

　　●课程标准对传感器要求到什么程度？

 

　　课程标准有三项要求：

 

　　（1）知道非电学量转换成电学量的技术意义；

 

　　（2）通过实验，知道常见传感器的工作原理；

 

（3）列举传感器在生活和生产中的应用。

 

　　由此可见，课程标准对传感器的要求并不高。但是，要达到这样的要求，涉及的方方面面却不少。例如，要知道温度传感器的工作原理，就要多少了解一些光敏半导体材料的性质，要了解光敏电阻的结构；要知道它的应用，就要用到选修3-1中学过的数字电路的知识，否则无法了解光敏电阻是怎样起到控制作用的。

 

　　出于以上原因，针对课程标准中的三句话，教科书写出了一章。在教学中，必须牢记课程标准的要求，无需扩展和提高。

 

●怎样才能教好、学好传感器这一章？

 

这章讲的只是简单原理，没有难以理解的东西，更没有定量的计算。搞好这章教学的关键是多做实验。很多初看起来不易弄清的原理，动手一做就明白了。

 

教师教好这章、学生学好这章，都要解决一个“怕”字。之所以会“怕”，就是因为不熟悉，接触多了，问题是很容易解决的。

 

①彭征，人教版《选修3-2》责任编辑。