教學設計之《互感和自感》

李帖 余歡

本節內容是電磁感應現象在技術中的應用，也是學生在認知上對電磁感應現象的進一步鞏固和深化。教材對知識內容的呈現是以互感的簡單介紹開始的，而作為重點的通電自感及斷電自感兩種自感現象是以演示實驗結合理論介紹的方式展開討論的。

在本節課的教學設計中，將自感安排在互感之前學習，并以實驗設計、現象預設、實驗驗證、理論解釋的實驗探究、小組合作學習的方式組織課堂活動，也作為突出重點、突破難點的手段。

教學目標

1.學生經歷明確目的、設計實驗、預測現象、實驗觀察、理論解釋的實驗探究過程，認識自感現象，并理解自感現象形成的物理本質，同時提升學生科學探究的學科核心素養。

2.通過實驗方案的設計與體驗，激發學生學習的興趣，培養學生學以致用的學習態度。

3.學生自主學習，知道自感電動勢大小的決定因素，知道自感系數的決定因素，知道互感現象，了解互感的應用與防止。

4.通過了解互感和自感的應用和防止，體會物理知識與技術的融合之美。

教學重難點

教學重點：自感現象產生的原因及特點。

教學難點：應用楞次定律結合右手螺旋定則分析自感現象。

教學方法

實驗探究、演示實驗、合作交流、自主學習。

教學用具

通電斷電自感演示儀、可拆卸變壓器線圈、導線、學生電源、白熾燈泡、多媒體課件。

教學過程

環節1：教學引入及復習（培養學生觀察現象、解決問題及語言表達能力）

教師引入：（1）課件展示磁鐵插入線圈（線圈已與靈敏電流計相連）、磁鐵進入鐵管的動態圖，讓學生分析產生現象的原因;（2）詢問學生解決問題時所運用的規律。

引導復習：楞次定律、右手螺旋定則、法拉第電磁感應定律的內容。

環節2：明確任務（明確課堂目的，為后續實驗設計及驗證的環節做準備）

教師講述：（1）之前我們著重學習了磁鐵引起的變化的磁場與線圈的相互作用，本節課我們將著重探討電流變化引起的變化的磁場與線圈的相互作用。（2）為將研究簡單化，我們本節課僅研究直流電路中，通電或斷電的瞬間，線圈會對電流有什么樣的作用？

環節3：小組合作探究：通電自感的開放性實驗設計（培養學生表達自己的意識、合作學習的素養以及實驗探究的意識與能力）

教師講述：請同學們以小組為單位，自行設計實驗，用以觀察和探究直流電通電瞬間，線圈對電流的作用。（1）教師引導學生，進行實驗設計的細化思考。（2）細化思考而問題有：A.需要哪些實驗器材？B.線圈是串聯還是并聯接入電路？C.用什么電路元件可以較為明顯的反映線圈對變化電流的作用效果？D.是否需要對照實驗？如何設置？

環節4：實驗設計講評（培養學生表達自己、交流探討的意識，并且在優化設計方案的過程中，培養學生嚴謹求實的科學態度）

教師活動：（1）與各個小組交流、探討，優化各個小組的實驗設計。（2）邀請部分小組在黑板上展示自己小組的設計方案。（3）進行各小組設計方案的點評。評價的方式包括師生交流和生生互評;評價的內容包括：設計思路的可行性、操作的簡潔程度、優化的建議等。

環節5：通電自感的限定性實驗（培養學生表達自己的意識、合作學習的素養以及實驗探究的意識與能力）

教師講述：（1）限定器材，各小組重新進行實驗設計;（2）限定的器材為：直流電源、導線、開關、線圈、滑動變阻器、燈泡。

環節6：通電自感實驗設計的再次講評（培養學生表達自己、交流探討的意識并且在優化設計方案的過程中，培養學生嚴謹求實的科學態度）

教師活動類似環節4。得出最終的實驗電路。

環節7：預測實驗現象（培養學生運用所學知識分析問題的能力）

教師引導：請同學們根據所學知識預測開關閉合瞬間的實驗現象。

環節8：實驗驗證與現象解釋（培養學生的實驗觀察能力、從理論角度解釋實驗現象的能力、用圖像描述問題及現象的意識與能力）

教師活動：（1）運用通電斷電自感演示儀為學生演示通電自感現象;（2）請同學們判斷實驗現象與自己的預測是否吻合，并運用所學知識解釋實驗現象;（3）教師對學生的理論解釋做以評價;（4）請同學們畫出通電后，小燈泡A1、A2的電流時間圖像（作為鞏固理解、突破難點的手段）。

環節9至環節14所設計的斷電自感教學環節與通電自感的教學環節類似，在此不再贅述。

環節15：小結實驗探究（幫助學生形成問題研究的宏觀思路和方法，培養學生的科學探究素養）

教師活動：請同學們思考，從整體總結的思路出發，我們在研究電流變化引起的變化的磁場與線圈的相互作用時，運用了什么樣的思路方法？

學生活動：思考、總結、回答，得出實驗研究的步驟為：明確研究目的、設計實驗、預測現象、實驗驗證、理論解釋。

環節16：總結自感現象（培養學生總結、提升的意識與能力）

著重從電流和能量兩個角度交流、探討、理解自感線圈的阻礙作用，并且在教師的引導下讓學生提出自感電動勢、表達式、自感系數大小的決定因素，教師給出自感系數的單位。

環節17：自主學習互感現象（培養學生獲取信息、總結提取的能力）

自主學習，總結、獲得互感的定義;教師提供文字閱讀材料，學生自主閱讀，提取信息，了解互感現象的應用以及危害與防護。

后記：本節課在教材的設定下是一節驗證性的規律應用課，為了培養學生的創造性思維，特采用了本教學設計，課堂實踐效果很好！作為一塊拙玉，望批評指正！

編輯 溫雪蓮