遵循認知規律 科學調整教材實驗

摘 要：本文針對人教版普通高中新課標實驗教科書《物理》“楞次定律”一節內容中教學實驗的調整和安排談了作者自身的一些設想和思考。

關鍵詞：楞次定律； 實驗； 調整

中圖分類號：G633．7 文獻標識碼：A 文章編號：1006-3315（2012）02-024-001

一、問題的由來

在高中二年級的物理教學中，楞次定律既是教學重點，又是教學難點。人教版普通高中新課標實驗教科書《物理》（選修3-2第四章第三節“楞次定律”一節中的實驗設計與原教材相同（見圖1），都是采用探究的手段利用磁鐵插入和拔出線圈，通過觀察感應電流的方向去判斷感應電流的磁場方向，從而分析得出楞次定律。這種實驗設計讓學生通過觀察指針偏轉感知感應電流的方向，進而判斷感應電流的磁場方向，最終又總結出由感應電流的磁場方向去判斷感應電流方向的規律，可謂顛三倒四。從以往的教學經驗來看，學生很難想到用“感應電流的磁場”這個中介來概括出感應電流的方向與磁通量變化的關系，形成在認知上的困惑。此外，在實驗操作中由于還要先行確定電流計指針偏轉方向與流入、流出電流方向之間的關系和辨別線圈的繞向等等，無形中增加了實驗的難度。在實際教學中，結論的得出往往并不能如事先預想的那樣水到渠成，而是教者最終為了完成教學任務“強加”給學生的。顯然，該裝置實驗已成為探究過程的一個瓶頸，人為制約了學生自主探究的順利進行。

二、實驗的調整

基于上述情況的存在，很多物理老師在各自的教學實踐中也紛紛進行了一些有益的嘗試，其中相對比較成功的做法是通過采用自制教具創新實驗設計替代教材上安排的實驗。大致的思路是：用釹鐵硼超強磁鐵移近或離開固定在小車上的自行繞制的線圈（見圖2），線圈中感應電流激發的磁場由于阻礙引起感應電流的磁通量的變化，迫使小車跟隨磁鐵同向運動，形成“來斥離吸”的現象。根據磁極間相互作用規律，直接判斷出感應電流的磁場方向，從感應電流的磁場方向與原磁場方向之間的關系，總結出楞次定律。

仔細分析這一創新實驗設計，不難發現其特點同時也是該創新實驗設計取得成功和高效的地方：首先，借助自制教具實驗現象變得直觀、形象（來斥離吸）；其次，實驗中可由現象直接判斷出感應電流的磁場方向（同名磁極相互排斥，異名磁極相互吸引），層次變得簡單明了，思維邏輯性強，符合學生的認知規律。

該創新實驗設計通過使用自制實驗器材巧妙突破了實驗探究的瓶頸。使用自制器材固然好，然而筆者想說的是，在一般中學物理實驗室中原本就有類似這種功能的器材——楞次定律演示儀（見圖3），在新教材中該器材也有出現（“問題與練習”第六題）。相較于上面的自制器材，使用楞次定律演示儀不僅取材方便，操作簡單，而且原理更加直觀（避開了自制器材中可能出現的線圈繞向問題），現象更加明顯（鋁環力臂長，轉動力矩大），效果更加顯著（在本實驗中，使用實驗室常用普通條形磁鐵就可以進行演示）。因此，筆者認為在進行本節實驗探究設計時可以借鑒、吸收該創新實驗設計的思想和原理，而關于實驗器材則完全可以用楞次定律演示儀來替代自制器材，實在不必舍近求遠。

三、教材實驗的安排

楞次定律演示儀的使用，降低了思維難度，突破了探究的瓶頸，使得學生在課堂上進行自主探究真正成為可能。更為值得一提的是它的使用大大節省了課堂上的探究時間，從而使得教者在對這節課進行整體教學設計時能對其他相關教學內容的安排和處理顯得更加靈活和從容。

比如，對教材中探究性實驗的處理。筆者以為，在采用楞次定律演示儀順利探究出楞次定律以后，因為課堂時間還很寬裕，完全可以將其改成驗證性實驗，讓學生在當堂課中再通過實驗去檢驗之前探究的結果。這樣做，一方面既充分利用了原有教材的資源，通過實驗驗證（應用）讓學生及時鞏固了所學的知識，另一方面，驗證實驗與探究實驗兩個實驗相互映襯，讓學生親身經歷和體驗了一個在中學物理教學當中相對比較完整和科學的探究過程，符合新課程有關“經歷科學探究過程，認識科學探究的意義，嘗試應用科學探究的方法研究物理問題，驗證物理規律”的要求，有利于培養學生的思維品質和提高他們的科學素養。

四、結束語

實驗是研究和學習物理的基本方法，在教學中尋求現象明顯同時又符合學生認知規律的實驗，應當成為每一位物理老師孜孜以求的目標，只有這樣，教學才能事半功倍。

參考文獻：

［1］郭訓盛，鐘曉青.“楞次定律”的教學思路實踐與創新，物理教學2010年第6期

［2］朱向陽，施朝群.楞次定律教學探討與實驗設計，物理實驗 2010年第6期

［3］普通高中物理課程標準，人民教育出版社2003