探秘電磁

李春藜　張丹

“探秘電磁”項目是依托重慶科技館館校結合綜合實踐活動平臺，基于基礎科學展廳磁電展區展品開展的系列探究課程。課程以電磁學發展史為線索，在“做中學，玩中學”理念的指導下，以探究式學習方式，再現科學家的經典實驗，體現情景式教學，充分激發青少年的科學興趣，更加突出青少年的主體地位，補充學校科學教育資源的不足。

項目概況

重慶科技館的館校結合綜合實踐活動自2015年10月正式實施以來，以滿足學校需求為導向，以啟迪好奇心、培育想象力、激發創造力為目標，依托科技館展品資源，開發多層次、多樣化的展教產品線，現累計已有117門自主研發的課程項目。同時，采用科技館特色的教育方式，以適應學校學科方向、課程標準、課時和班級組織形式開展綜合實踐活動，滿足學校1—9年級學生的不同需求。其中，“探秘電磁”系列課程就是館校結合項目打造的精品課程之一。

探秘電磁項目系列課程的目標受眾為7 9年級的初中學生。課程以義務教育物理課程標準中電和磁部分的內容為基礎，著重把電和磁的科學史及知識點進行融合拓展。例如：奧斯特和法拉第是如何發現電和磁的關系的，安培如何發現安培定則……收集這一時期各個科學家的發現與成果并設計相應課程，學習探素者的科學思想、科學方法、科學態度和科學精神，幫助學生了解電磁學發展史的整個構架，輔助學生在學校電磁課程的學習。同時注重加強課程內容與學生生活、現代社會和科技發展的聯系，了解電磁學的發展對生活社會的巨大影響。

系列課程介紹

探秘電磁

探秘電磁課程基于展品“不聽話的小磁針”“直導線切割磁力線”等開展探究活動，再現奧斯特電生磁、法拉第磁生電的經典實驗。通過課程讓青少年獲取直接經驗，并結合課堂探究與生活經驗制作簡易電動機模型，培養學生的STEAM素養。

第1階段：激發興趣。利用生活中常見的線圈、電池、磁鐵，現場展示“電池小火車”在線圈中奔跑的現象，吸引學生的注意。探究電池小火車可以奔跑的原因，通過觀察分析使用的制作材料，找到電和磁2種能量，激發學生的探究欲望。

第2階段：提出問題。電和磁有沒有關聯？它們存在什么關系？

第3階段：實驗探究。教師介紹約200年以前人類對于電和磁的關系的認識，當時的科學家和現在的同學們一樣深陷謎團。請同學們運用實驗道具，即展品“不聽話的小磁針”和“直導線切割磁力線”進行實驗，再現奧斯特與法拉第的實驗，探究電和磁的關系并完成學習單，總結討論得出電能生磁、磁能生電的關系。

第4階段：理論與實踐相結合。偉大的科學發現往往會極大促進生產力的發展。結合工程學、數學建模，運用所學知識自主設計并制作電動機模型。

“電學中的牛頓”——安培

課程以探秘電磁課程為起點，在奧斯特發現電能生磁后，引導學生思考磁極間的相互作用，7—9年級的初中學生已知永磁鐵磁極間存在相互作用：同極相斥、異極相吸。既然電能生磁，通電導體產生的磁場又存在什么樣的相互作用呢？引導學生設計實驗探究科學家安培的偉大發現，并學習其勇于實踐的精神。

第1階段：激發學生興趣，提出研究問題。教師演示通電錫箔紙可以隔空相斥或相吸的實驗現象，且同向電流相互吸引、異向電流相互排斥，這與學生已知的磁極間相互作用“同極相斥、異極相吸”相互矛盾。實驗現象引起學生好奇，從而提出研究問題：通電導體問的相互作用與磁鐵問的相互作用是否為一種作用力？為什么與磁極間相互作用相反？

第2階段：實驗探究。教師通過引導學生分析磁鐵的明顯特征，如可以與另外的磁鐵相互作用、可以使小磁針轉動等，如果通電導體問的相互作用與磁鐵間相互作用是一種作用力，則通電導體產生的磁場也具備磁鐵的性質。為學生提供條形磁鐵、小磁針、電池、螺線管等道具，鼓勵學生自主制訂研究方案并進行實驗。

第3階段：總結規律。通過記錄不同電流方向、不同纏繞方向時通電螺線管的南北極分布，嘗試總結右手螺旋定則，解釋同向電流相吸、異向電流相斥的問題。

“對話”電磁波

課程以生活中常見的手機和收音機為切入點，尋找能夠屏蔽手機信號的材料，解釋生活中如電梯里手機沒有信號的原因，再通過重要線索尋找電磁波大家族的成員及其在生活中的廣泛應用，了解電磁波理論的發展過程，以及科學家赫茲與麥克斯韋作出的卓越貢獻。

第1階段：問題引入。聯系學生生活經驗，尋找收音機和手機的共同點，如都需要接收信號。提出問題：為什么手機會出現沒信號的情況？哪些材料會阻擋手機信號的傳播？

第2階段：學生制訂方案并進行實驗。為學生提供泡沫盒、硬紙盒、塑料盒、錫箔紙、鐵盒等材料，分別測試這些材料能否使手機撥打不通。

第3階段：認識電磁波。教師介紹電磁波及人類認識電磁波的過程，了解科學家赫茲和麥克斯韋對電磁理論建立所作出的貢獻。

第4階段：尋找電磁波大家族的成員。通過展品“電磁波大家族”視頻觀看，以游戲的形式尋找電磁波大家族的成員及其在生活中的廣泛應用。

總結與反思

教師與學生評價反饋

每次課程結束后分別對學生和學校負責教師進行滿意度調查，“館校結合教學活動觀眾滿意度調查表”包含活動的總體滿意度和知識性、趣味性、親和力、課時達標等分項。調查結果顯示，學校教師對課程以學生為主的探究式教育模式充分肯定，通過課程的體驗對學生的思維拓展、動手能力等均有很大的幫助，同時也希望課程能更緊密聯系課程標準，為學生在學校的系統學習打下基礎。

學生作為課程實施的主體調查相對詳細，為了解課程是否做到了激發學生學習興趣，是否加深了學生對電磁體系的認識，是否對學生學習電磁學科有所幫助，我們為每一門課程分別設計了“學生反饋意見調查表”。調查結果顯示，通過課程體驗均能使學生對該時期電磁學發展有相應的認知和了解，而課程中最受學生歡迎的環節多為實驗探究環節。

后期課程實施中我們將結合學校教師與學生的反饋，保持優勢，彌補欠缺，逐步完善項目課程。

系統課程開展的連續性

探秘電磁項目系列課程現已開發3門，每門課程均已實施多次，但同一個班級體驗全部3門課程的情況較少。分析原因，一是初中學生課外實踐學習機會較少，二是每學期學校組織學生參加1次館校結合綜合實踐活動，部分中學出行半天，只能體驗2門課程。后期在系列課程的連續性開展問題上還要加強與學校溝通，確保更加連續完整地開展項目課程。