到哪個(gè)山頭唱哪支歌——談兩種“電磁感應(yīng)”的教學(xué)設(shè)計(jì)與反思

吳　敏

(江蘇省常州市第二中學(xué)，江蘇　常州　213003)

到哪個(gè)山頭唱哪支歌
——談兩種“電磁感應(yīng)”的教學(xué)設(shè)計(jì)與反思

吳敏

(江蘇省常州市第二中學(xué)，江蘇常州213003)

摘要：本文以筆者兩次執(zhí)教《電磁感應(yīng)的產(chǎn)生》公開(kāi)課教學(xué)為例，面對(duì)不同教材，不同的學(xué)生，設(shè)計(jì)了兩份各異的教學(xué)設(shè)計(jì)，通過(guò)課后反思與剖析來(lái)審視課堂教學(xué)的得失.

關(guān)鍵詞：電磁感應(yīng);實(shí)驗(yàn)探究;教學(xué)設(shè)計(jì)

筆者曾有幸兩次執(zhí)教《電磁感應(yīng)的產(chǎn)生》公開(kāi)課，第一次是學(xué)校的對(duì)外公開(kāi)課，選用教材選修3-2第四章第二節(jié)《探究感應(yīng)電流產(chǎn)生的條件》，授課對(duì)象為高二理科學(xué)生，準(zhǔn)備時(shí)間充裕.第二次是在外校進(jìn)行課堂考核比賽，選用教材1-1《電磁感應(yīng)現(xiàn)象》，授課對(duì)象為高二文科班學(xué)生，準(zhǔn)備時(shí)間短暫(現(xiàn)場(chǎng)抽簽).面對(duì)不同的教材與學(xué)生，筆者設(shè)計(jì)了兩份風(fēng)格迥異的教學(xué)方案，在此呈現(xiàn)出來(lái)，和同行切磋.

1導(dǎo)入新課

1.1選修3-2《探究感應(yīng)電流產(chǎn)生的條件》(以下簡(jiǎn)稱設(shè)計(jì)1)

(1)教師簡(jiǎn)述：1820年奧斯特發(fā)現(xiàn)了電流的磁效應(yīng),法拉第由此受到啟發(fā),開(kāi)始了由“磁生電”的探索,經(jīng)過(guò)10年堅(jiān)持不懈的努力,終于在實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)了“磁生電”的效應(yīng).那么磁場(chǎng)在什么條件下會(huì)產(chǎn)生電流？法拉第做了大量的實(shí)驗(yàn),并歸納了產(chǎn)生感應(yīng)電流的五大原因：“變化的磁場(chǎng)、運(yùn)動(dòng)的電流、運(yùn)動(dòng)的磁場(chǎng)及在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的導(dǎo)體”

(2)提出問(wèn)題：今天我們能否歸納出更為簡(jiǎn)潔的產(chǎn)生感應(yīng)電流的條件？

1.2選修1-1《電磁感應(yīng)現(xiàn)象》的教學(xué)設(shè)計(jì)(以下簡(jiǎn)稱設(shè)計(jì)2)

提出問(wèn)題：從教室里的各種用電器切入,提問(wèn)各種用電器的電是從哪兒來(lái)的.(發(fā)電機(jī))

教師簡(jiǎn)述：發(fā)電機(jī)是當(dāng)代社會(huì)最重要的電源，是改變世界面貌的巨人，那么它小時(shí)候是什么情況(教材上的一段話)?

過(guò)渡：同學(xué)們想看看巨人小時(shí)候的模樣嗎？

教師演示：手搖發(fā)電機(jī)，燈泡發(fā)光.

1.3反思評(píng)析

設(shè)計(jì)1的導(dǎo)入新課用史料做材料，對(duì)法拉第的總結(jié)的五大原因“嫌其繁瑣”，提出總結(jié)更為“簡(jiǎn)潔”的條件,激起學(xué)生的探究興趣.

設(shè)計(jì)2的導(dǎo)入從生活中的電從哪來(lái)引入發(fā)電機(jī)，配合教材文字，自然地演示手搖發(fā)電機(jī)，學(xué)生頓時(shí)興趣盎然.

2新課教學(xué)

2.1設(shè)計(jì)1

實(shí)驗(yàn)一：閉合電路的部分導(dǎo)體切割磁感線(演示實(shí)驗(yàn)).

圖1

(1)提出問(wèn)題：如圖1的實(shí)驗(yàn)中，閉合回路由什么組成？磁場(chǎng)由什么提供？

(2)教師演示：保持磁鐵不動(dòng)，讓線圈的底邊在磁場(chǎng)中分別左右、上下、前后平動(dòng)分別觀察電流表指針偏轉(zhuǎn)情況.

圖2

(3)再提問(wèn)：同樣是線圈的底邊在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)，左右和上下運(yùn)動(dòng)有什么不同嗎？你對(duì)“產(chǎn)生感應(yīng)電流的條件”的結(jié)論是什么？

如果反過(guò)來(lái)線圈保持不動(dòng)，讓磁鐵運(yùn)動(dòng)，會(huì)不會(huì)在閉合電路中仍能產(chǎn)生感應(yīng)電流呢？

實(shí)驗(yàn)二：如圖2所示，條形磁鐵插入、拔出線圈(學(xué)生實(shí)驗(yàn)).

(1)學(xué)生分組實(shí)驗(yàn)，匯報(bào)實(shí)驗(yàn)結(jié)果，從實(shí)驗(yàn)中能得到的結(jié)論是什么？

(2)提出問(wèn)題：當(dāng)磁鐵插入或拔出線圈過(guò)程中，線圈在切割磁感線嗎？結(jié)合實(shí)驗(yàn)一能得到什么結(jié)論?

(3)過(guò)渡提問(wèn)：切割磁感線運(yùn)動(dòng)是否就是產(chǎn)生感應(yīng)電流的根本原因？如果保持線圈和磁鐵靜止，線圈切割運(yùn)動(dòng)，而試圖改變其它物理量能否在閉合回路中產(chǎn)生感應(yīng)電流？

實(shí)驗(yàn)三：模擬法拉第的實(shí)驗(yàn)(學(xué)生實(shí)驗(yàn)).

(1)提出問(wèn)題：我們通過(guò)改變什么物理量來(lái)產(chǎn)生電流的？如何獲得變化的磁場(chǎng)呢？產(chǎn)生感應(yīng)電流的閉合回路由什么組成？

(2)學(xué)生分組實(shí)驗(yàn),由學(xué)生小組匯報(bào)實(shí)驗(yàn)結(jié)果.

(3)再提問(wèn)：從這個(gè)實(shí)驗(yàn)中你能得到什么結(jié)論？

2.2設(shè)計(jì)2

(1)教師簡(jiǎn)述：前一章我們學(xué)習(xí)了磁場(chǎng)，知道了電流的磁效應(yīng)，那么磁能否產(chǎn)生電？一起回顧初中學(xué)過(guò)的關(guān)于電磁感應(yīng)的有關(guān)知識(shí).

(2)提出問(wèn)題：設(shè)想你能坐上時(shí)光穿梭機(jī)回到幾百年前的歐洲，你將如何向世人展示你所知道的電磁感應(yīng)現(xiàn)象？你怎樣用實(shí)驗(yàn)來(lái)演示磁生電？

(3)學(xué)生演示：保持磁鐵不動(dòng)，讓線圈的底邊在磁場(chǎng)中分別左右、上下、前后平動(dòng),分別觀察電流表指針偏轉(zhuǎn)情況.

(3)再提問(wèn)：同樣是線圈的底邊在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)，左右和上下運(yùn)動(dòng)有什么不同嗎？光展示一個(gè)實(shí)驗(yàn)似乎說(shuō)服力還不夠，還能有其它的實(shí)驗(yàn)演示嗎？

(4)教師提示：①實(shí)驗(yàn)一是保持磁鐵不動(dòng)，線圈的一邊運(yùn)動(dòng)，如果反過(guò)來(lái)線圈保持不動(dòng)，讓磁鐵運(yùn)動(dòng)，會(huì)不會(huì)在閉合電路中仍能產(chǎn)生感應(yīng)電流？

②出示已有的實(shí)驗(yàn)器材：閉合電路(線圈和電流計(jì))、條形磁鐵.

(5)學(xué)生演示：條形磁鐵插入、拔出線圈.

圖3

(6)過(guò)渡提問(wèn)：如果沒(méi)有磁鐵怎么辦？用什么也能產(chǎn)生一個(gè)類(lèi)似條形磁鐵的磁場(chǎng)？(通電螺線管)

如何獲得磁生電中的磁場(chǎng)？

產(chǎn)生感應(yīng)電流的閉合回路由什么組成？

(7)演示實(shí)驗(yàn)：開(kāi)關(guān)閉合、斷開(kāi)、滑片不動(dòng)、滑片快速移動(dòng).

(8)教師簡(jiǎn)述：變化的磁場(chǎng)產(chǎn)生感應(yīng)電流.

2.3反思評(píng)析

設(shè)計(jì)1是針對(duì)理科班學(xué)生，以學(xué)生小組探究實(shí)驗(yàn)為主線，通過(guò)預(yù)設(shè)的問(wèn)題串來(lái)銜接三個(gè)實(shí)驗(yàn)，每個(gè)實(shí)驗(yàn)都清晰地分析了磁場(chǎng)是什么，閉合回路怎樣構(gòu)成，通過(guò)對(duì)現(xiàn)象的分析得出每個(gè)實(shí)驗(yàn)感應(yīng)電流的產(chǎn)生條件，以“我的結(jié)論”的格式展開(kāi)表述.通過(guò)三個(gè)實(shí)驗(yàn)得出“切割”、“磁通量變化”這兩個(gè)關(guān)鍵信息.

設(shè)計(jì)2是針對(duì)外校的文科班學(xué)生，而且是現(xiàn)場(chǎng)抽簽，當(dāng)場(chǎng)上課，不具備小組實(shí)驗(yàn)的條件，如果只是單純地教師演示實(shí)驗(yàn)，學(xué)生觀察，難以引起學(xué)生的興趣，為此筆者設(shè)計(jì)了一個(gè)“回到過(guò)去”的情境，通過(guò)學(xué)生的角色扮演參與到整個(gè)學(xué)習(xí)過(guò)程中，三個(gè)探究實(shí)驗(yàn)在不留痕跡中順利完成了.另外在問(wèn)題安排上也只設(shè)計(jì)到“如何展示實(shí)驗(yàn)”，對(duì)感應(yīng)電流的產(chǎn)生條件在這個(gè)環(huán)節(jié)不做討論.

3分析論證

3.1設(shè)計(jì)1

(1)提出問(wèn)題：在實(shí)驗(yàn)三中我們并沒(méi)有看到明顯的切割磁感線現(xiàn)象，那么是什么原因產(chǎn)生了感應(yīng)電流呢？

(2)師生討論，歸納結(jié)論：磁通量的變化.

(3)再提問(wèn)：切割磁感線和磁通量的變化，哪一個(gè)才是產(chǎn)生感應(yīng)電流的根本原因呢？

(4)師生討論、總結(jié)：引起感應(yīng)電流的表面因素很多，但本質(zhì)的原因是磁通量的變化.因此，電磁感應(yīng)現(xiàn)象產(chǎn)生的條件可以歸納為：只要穿過(guò)閉合電路的磁通量發(fā)生變化，閉合電路中就有感應(yīng)電流產(chǎn)生.

(5)提出問(wèn)題：有哪些方法可使磁通量發(fā)生改變？切割磁感線一定能使磁通量發(fā)生改變嗎？

(6)教師簡(jiǎn)述：切割磁感線只是改變磁通量的一種途徑與方式，產(chǎn)生感應(yīng)電流的根本原因是閉合回路中磁通量發(fā)生改變.

(7)總結(jié)全課：教師引導(dǎo)學(xué)生回顧本節(jié)所學(xué)要點(diǎn)，找到電磁感應(yīng)更為“簡(jiǎn)潔”的文字表述.

3.2設(shè)計(jì)2

(1)師：產(chǎn)生感應(yīng)電流的條件是什么呢？

生：切割磁感線.

師：再回顧前面做過(guò)的實(shí)驗(yàn)二，當(dāng)磁鐵插入或拔出線圈時(shí)，對(duì)某一匝線圈仍在切割磁感線.而實(shí)驗(yàn)三中沒(méi)有切割現(xiàn)象.

師：感應(yīng)電流產(chǎn)生的條件是什么？(學(xué)生茫然)

同學(xué)們，這個(gè)問(wèn)題目前有些難為大家了，因?yàn)槲覀兡壳暗闹R(shí)還不夠來(lái)回答這個(gè)問(wèn)題，為了說(shuō)清楚產(chǎn)生的條件，我們先來(lái)認(rèn)識(shí)一個(gè)物理量——磁通量，它可形象地理解為穿過(guò)一個(gè)閉合回路的磁感線的條數(shù).

如果線圈的面積增大了，磁通量怎樣變？

如果磁場(chǎng)增強(qiáng)了，磁通量怎樣變？(為分析實(shí)驗(yàn)的磁通量變化做鋪墊)

師生共同分析做過(guò)的三個(gè)實(shí)驗(yàn)，并把磁通量變化的情況板書(shū)在各自現(xiàn)象的后面.

電磁感應(yīng)現(xiàn)象產(chǎn)生的條件可以歸納為：只要穿過(guò)閉合電路的磁通量發(fā)生變化，閉合電路中就有感應(yīng)電流產(chǎn)生.

(2)介紹19世紀(jì)電磁學(xué)的發(fā)展，體會(huì)電與磁的對(duì)稱性，以及科學(xué)探索的不平坦之路.享受這在電氣時(shí)代帶給我們恩惠的同時(shí)，緬懷那些獻(xiàn)身科學(xué)的科學(xué)家們.

3.3反思評(píng)析

設(shè)計(jì)1針對(duì)上面三個(gè)實(shí)驗(yàn)各自得出的產(chǎn)生條件圍繞著“切割”、“磁通量的變化”哪種表述是產(chǎn)生感應(yīng)電流的根本原因展開(kāi)，學(xué)生的思維力度大，問(wèn)題在辨析中不斷清晰，逐漸得出結(jié)論，并認(rèn)識(shí)到兩者之間的關(guān)系.

設(shè)計(jì)2延續(xù)了問(wèn)題創(chuàng)設(shè)情境，以有趣問(wèn)題的延伸來(lái)組織討論感應(yīng)電流產(chǎn)生的條件，注意在學(xué)生的觀點(diǎn)的基礎(chǔ)上再提升.同時(shí)以物理學(xué)史結(jié)束新課，與課堂引入首尾呼應(yīng)，有助于學(xué)生情感、價(jià)值觀的培養(yǎng).

設(shè)計(jì)1和設(shè)計(jì)2兩份教學(xué)設(shè)計(jì)都是以三個(gè)主要的實(shí)驗(yàn)為主體，其中都運(yùn)用了物理學(xué)常用的教學(xué)方法：觀察、實(shí)驗(yàn)、分析歸納、驗(yàn)證、最后得出科學(xué)結(jié)論.但面對(duì)不同的學(xué)生群體創(chuàng)設(shè)了不同的問(wèn)題情境，提出不同的問(wèn)題，組織不一樣的形式來(lái)展開(kāi)教學(xué)活動(dòng)，使得聽(tīng)課的學(xué)生、老師都有不一樣的收獲，真所謂“到哪個(gè)山頭唱哪支歌”.