電磁場教與學淺析

[摘要]課堂教學及實驗是實施教育教學的關鍵，對提高學生的觀察力、邏輯思維能力、技能起著很重要的作用。

[關鍵詞]實驗 技能訓練 史學教育

如何讓學生從生活中發現磁場，認識與電磁場有關的電磁定律，并在生活實踐中應用這些知識，把知識化為可創新和利用的生產力，是我們急切解決的問題。從生活中學習磁場，應用磁場，是我們一貫強調并大力向學生推廣的學習方法。但實踐結果表明，該學習方法成效不佳。本文嘗試從四個方面分別對教師和學生作了分析，并針對學生的年齡特征，課堂的趣味性和實踐性，師生間的互動性等方面，淺談與電磁場內容有關的教與學。

一、學會觀察

學生認識事物總是從觀察開始的，只有通過觀察才能發現問題，不通過觀察就不會發現問題，也就無從分析問題，解決問題，一個“閉目塞聽”的人就不可能具備較強的其它能力，也就不可能有什么大的作為。

１．通過觀察激發學生的興趣

為了培養學生的觀察興趣，教師應當把握一切的有利時機，生動的演示實驗可以像磁體吸鐵般地吸引學生的注意。只對生動形象的事物產生觀察的興趣是不夠的，還必須培養他們對似乎平淡的現象進行搜索觀察的興趣，經常地介紹一些科學家們從通常人們視而不見的現象中發現真理的故事，以及通過堅持不懈的長期觀察而發現真理的故事，像伽里略、牛頓、哥白尼、居里夫人的故事，常常會在孩子們的心靈中刻下座右銘。如磁力線，雖然這些力線是人眼看不見的，不過確實存在。例如，用一片玻璃放在磁鐵上，撒上鐵粉再稍加振動，就可以顯示出磁力線的圖象。又如，法拉第電磁感應定律是電磁學教學的重要內容，它既是教學的重點，也是教學的難點。教學中一直缺乏能夠直接歸納得出電磁感應定律的教學實驗。教材上一般的說法是：“經過大量精確實驗總結出：電路中感應電動勢的大小，跟穿過這一電路的磁通量變化率成正比。這叫做法拉第電磁感應定律，用公式表述是：E=kΔΦ/Δt”。由于缺乏實驗基礎，因而使學生接受這個定律缺乏必要的感性認識。磁場的變化為什么就能產生電，硬性地給出結論，會對培養學生的科學方法造成缺憾。為此，我們設計了一個實驗，用“動生電”的方法定量歸納出電磁感應定律：將一個螺線管的兩端接在檢流計上，再將一個磁棒迅速插入螺線管，這時，檢流計發生了偏轉，再將磁棒迅速取出時檢流計也發生偏轉，只是偏轉的方向與插入磁棒時相反。學生看到這的確是“磁生電”了。這就是電磁感應現象，從而告知學生世界上首臺直流發電機就是根據這個原理制造出來的。

２．重視對學生觀察能力的培養

觀察力是“思維的觸覺”，勤于觀察、善于觀察是創造型人才必備的一種素質。通過觀察獲得第一手材料，從而發現新現象，新問題，提出學生自己獨特的見解。如在電磁感應實驗中學生觀察的是磁棒運動，那么如果螺線管運動能不能產生電呢？這個電的大小和方向如何判斷等等。這要求教師在教學教程中注重培養學生觀察、思維及想象等能力。觀察能力是人在日?；顒又兴憩F出來的個性心理特征。在進行觀察與實踐活動中，需要用精細敏銳的感知覺和觀察力去及時、全面地捕獲一些重要的素材。教師在實驗過程有經常意識地引導他們日積月累地探索，學生的觀察能力就一定會逐步提高的。

二、重視培養學生的邏輯思維能力

在科學技術領域中，主導的思維方式是邏輯思維。不管是對基本概念的認識，對定理的理解，以及用邏輯推理方法從基本概念和定理推導出結論，都離不開邏輯思維。因此邏輯思維能力是學生智力、能力的核心。培養學生提高邏輯思維能力便是教學的靈魂，而在教學中清除錯誤觀念的干擾同樣也必須依靠學生邏輯思維能力的提高。要重視提高學生對于概念的細微分辨能力。對于不同的概念，必須先能分辨出來才能談得上理解。教學中常有這種情況發生，教師講述某一概念時，學生意識中卻錯誤理解為另一個與之相近的概念，兩個不同的概念有時會“同路”很久以后才“分手”。分手以前，學生一遇到有關問題便發生錯誤而不自知。咬文嚼字固然有它貶意的一面，但在科學概念和邏輯思維能力的掌握上，必須培養一種“死摳”的精神，使學生能通過科學語言來表達正確概念。

三、使知識學習與智能訓練融合于一體

1．做好實驗

認真做好演示實驗和學生實驗，使抽象的概念形象化，通過演示實驗是非常重要的措施．把各種實驗做好，不僅使學生易于接受知識和掌握知識，也是基本技能的培養和訓練。安排學生自己動手做有關電磁場實驗，加強對實驗現象的分析，引導學生從實驗觀察和現象分析中來發展思維能力、應著力，培養學生的獨立實驗能力和自學能力，使知識的傳授和能力的培養統一在使學生真正掌握科學知識體系上。并能使學生綜合運用所學電磁場知識去分析和解決問題的能力。

2．在實驗的基礎上進行抽象概括

物理學是一門以實驗為基礎的科學。人類的物理知識來源于實踐，特別是來源于科學實驗的實踐。電學中很多規律都是在實驗的基礎上抽象概括出來的。下面以楞次定律為例來進行說明。

（1）先提出問題。在電磁感應的實驗里，我們看到電流表的指針有時向某一方向偏轉，有時向另一方向偏轉，這表明在不同情況下的感生電流的方向是不同的。那么，怎樣判斷感生電流的方向呢？反映感生電流方向的規律又是怎樣的呢？

（2）介紹實驗裝置。原線圈帶有鐵心（和電池、開關串聯成一個回路），副線圈是空心的，它的內徑略大于原線圈的外徑（副線圈和電流表串聯成另一個電路）。

（3）演示實驗。先接通電源，給原線圈通電，然后把它插入副線圈中，停留一會兒再取出來。記下在原線圈插入和取出的過程中原線圈以及跟副線圈相連的電流表中的感生電流的方向。把原線圈套在副線圈中不動，觀察并記下在給原線圈通電和斷電的瞬間，副線圈中感生電流的方向。

（4）在觀察實驗現象，記下實驗結果的基礎上進行分析，就可抽象概括出楞次定律：第一個實驗，在通電的原線圈插入副線圈的過程中，第二個實驗在開關接通的瞬間，都使穿過副線圈的磁場增強，這時從副線圈中感生電流的方向與原線圈中電流方向相反，說明當穿過副線圈的磁場增強時，感生電流的磁場總是要阻礙原來磁場的增強。同理當穿過副線圈的磁場減弱時，感生電流的磁場總是要阻礙原來磁場的減弱。

綜合上述結果便可抽象概括出：當穿過閉合線圈的磁場變化時，感生電流的磁場總是要阻礙原來磁場的變化（或改寫成：感生電流的方向，總是要使自己的磁場阻礙原來磁場的變化），這就是楞次定律，它是判定感生電流方向的普適規律。

3．善于比較

場的客觀存在及其物質性是電學教學中一個極為重要的問題，電場強度、電勢、磁感應強度是反映電磁場是物質的實質性概念。電場線，磁感線是形象地描述場分布的一種手段，要進行比較，找出兩種力線的共性和區別以加強對場的理解。電磁場的重要特性是對在其中的電荷、運動的電荷、電流有力的作用。在教學中要使學生認識場和受場作用這兩類問題的聯系與區別，比如，場不是力，電勢不是能等。場中不同位置場的強弱不同，可用受場力者受場力的大小（方向）跟其特征物理量的比值來描述場的強弱程度。在電場中用電場力做功，說明場具有能量。通常說“電荷的電勢能”是指電荷與電場共同具有的電勢能，離開了電場就談不上電荷的電勢能了。

四、注重史學教育

電磁學教學中有機地滲透電學史中科學家的創新性工作和思維，可以激發學生的創新意識，培養學生創新思維的“靈感”和意向。引入新課?？衫秒姶艑W史來進行，電磁場發展史是電學教學的一項重要內容，通過電磁場發展史的教學，不僅使學生了解電磁場發展的歷史，一些著名科學家的典型事跡，同時也能較好地培養學生良好的科技意識。教師在實際教學中一定要強化電磁學史的教學，根據具體的教學內容，選用適當的史學材料，如英國科學家法拉弟不僅總結了法拉弟電磁感應定律，而且發明了世界上第一臺直流發電機。德國年輕的科學家赫茲，根據湯姆遜對萊頓瓶火花放電的分析，認為火花是高頻率的電振蕩，他用此作為電磁波的來源于1887年進行了著名的磁波實驗。實驗不僅證明了電磁波的存在，并且表明電磁波與光有同樣的反射、折射、散射等性質。如我國古代計時方法、天壇、編鐘等聲學貢獻，《墨經》中小孔成像的研究，古代質量測量的天平、鄭和下西洋大輪船的浮力應用，指南針的發明和磁偏角的發現。

同時，在實際教學中，可適當向學生介紹建國以來，特別是改革開放以來，我國在航天領域和高科技領域中所取得的巨大成就。我國現代科技成就、運載火箭的發射、衛星技術、原子彈、氫彈的研制及核能的和平應用、超導材料、電子技術的飛速換代更新、華裔物理學家楊振寧等的貢獻等，這些知識能激發學生民族自信心，培養學生歷史責任感。通過這些知識的介紹，可使學生更加了解科學家們對科學的態度，研究科學的方法以及他們熱愛科學、獻身科學的精神，了解科學技術給社會發展和四化建設帶來的巨大動力，樹立民族自尊心和自信心，從中受到良好的科技意識教育。

總之，電磁場教學既要發展學生的智力，又要培養學生的能力。只要運用科學的方法將知識傳授給學生，加強學生的實驗能力和自學能力的培養，調動學生的學習積極性，同時在教學過程中注重史學和愛國主義教育才能提高教學質量。

（作者單位：遼寧遼陽市第一中等職業技術專業學校）