“探究影響感應電流方向的因素”的微課程設計

榮爭輝 姚蕊 蔡武德

摘 要：文章從微課程的要素和特點出發，以“探究影響感應電流方向的因素，總結楞次定律”為例，對探究影響感應電流方向的因素的學習指導單、教學設計單、微視頻及課件進行設計。

關鍵詞：感應電流;微課程;設計

“微課程”一般為5～8分鐘（最長不宜超過10分鐘），符合視覺駐留規律和中小學生的認知特點[1]。學習者可以根據自己的需要在合適的時間進行學習，教師也可將其用作課堂輔助教學資源。“楞次定律”是高中物理學習中的一個重要知識點，2017版新課標對這一內容的要求是：探究影響感應電流方向的因素，理解楞次定律[2]。為了符合微課程的特點，可將“楞次定律”這一教學內容分成三個微課程單元，分別為“探究影響感應電流方向的因素，總結楞次定律”“楞次定律的應用”“右手定則”。本文以“探究影響感應電流方向的因素”為例，開展微課程設計。

1 微課程的要素

微課程主要分為兩個模塊，其要素及相互關系如圖1所示[3]。模塊1屬于教師方面，主要包括教學設計單及課件。模塊2屬于學習者方面，主要包括學習指導單、微視頻、測試題以及輔助資源等。

2 探究影響感應電流方向的因素的學習指導單

學習指導單的設計重點要從知識結構，學習方法、學習任務等方面考慮。從知識結構方面看，“探究影響感應電流方向的因素”是“楞次定律”主題單元中起承上啟下的作用的單元。因此在學習方法上可讓學習者先觀看教師錄制的“演示楞次環實驗”微視頻，并回答相關問題。學習任務是學生在通過觀看微視頻，了解楞次環的結構;根據磁鐵“同性相斥，異性相吸”的性質判斷感應電流的磁場方向;根據感應電流的磁場方向，運用右手螺旋定則去判斷感應電流的方向，總結楞次定律。

3 探究影響感應電流方向的因素的教學設計單

微課程的教學設計要保證在盡量簡短的時間內，將知識點講授得完整、清晰、易于理解;同時也要盡量體現現代教育理念和技術，引發學生積極深入思考;同時，還要有較強的吸引力，能將學生的注意力和興趣點調動起來，讓學生可持續地主動學習[4]。整個設計應該包括教材及學生分析、教學目標、教學重難點、教學過程等等。

以“探究影響感應電流方向的因素”為例：

教材及學生分析：“探究影響感應電流方向的因素”是人教版選修3-2第四章第三節“楞次定律”的一部分內容，學習者為高中二年級學生，對于感應電流的產生條件以及運用右手螺旋定則判斷感應電流的方向具有一定的基礎。此外，處于該階段的學生已具有進行科學實驗的基本能力，可以自主地進行探究實驗。

教學目標：利用楞次環實驗，探究感應電流的方向與磁通量變化的關系，分析總結得出楞次定律。

教學重難點：通過楞次環實驗，總結并理解楞次定律。

教學過程主要包括復習引入新課、展示楞次環、進行實驗、分析實驗記錄表，總結楞次定律、應用新知等。

活動一：復習引入新課

為了幫助學生回憶感應電流的條件，制作微視頻1。展示磁鐵插入線圈，觀察電流計的表針變化。（在閉合回路中，當磁通量發生改變時會產生感應電流。）

提出問題：

（1）為什么不同情況下，電流計表針偏轉變化是不同的？（學生思考回答是因為感應電流的方向不同。）

（2）閉合回路中磁通量發生變化與產生感應電流的方向有什么關系？

活動二：展示楞次環

為了幫助同學認識楞次環的結構，制作微視頻2。展示楞次環，知道楞次環是由兩個鋁環組成，一個閉合，一個不閉合，橫梁可以繞支點轉動。

活動三：進行實驗

為了幫助同學清楚觀看實驗過程及現象，制作微視頻3。主要內容為演示楞次環實驗，如圖2、3所示，用磁鐵N極進行實驗，之后換成S極重復圖2、圖3。記錄數據，完成下表。

活動四：分析實驗記錄表，總結楞次定律

為了幫助學生分析實驗記錄表，總結出楞次定律，制作微視頻4。學生知道，N極靠近A環時，通過閉合鋁環的磁通量增加，A環遠離磁極;N極離開A環時，通過閉合鋁環的磁通量減少，A環會追隨磁極。同理，將N極換成S極，與之前觀察到的現象一致。但是將A環換成非閉合B環時，并無現象發生。

觀察磁極與鐵環相對運動的實驗現象，得出“來拒去留”。根據磁鐵“同性相斥，異性相吸”，當閉合回路中磁通量增加，鋁環會“阻礙”磁通量的增加，兩個磁場的方向是相反;磁通量減少時，鋁環會“阻礙”磁通量的減少，兩個磁場的方向是相同的，總結得出“增反減同”。

利用右手螺旋定則，判斷感應電流的方向，補充完成上表。

根據表格總結楞次定律。感應電流具有這樣的方向，即感應電流的磁場總要阻礙引起感應電流的磁通量的變化。

活動五：應用新知

為了加深學生對楞次定律的理解，制作微視頻5。完成練習，如圖4所示，當線框向右移動時，判斷線圈中感應電流的方向。

設計意圖：運用楞次環實驗來代替書本上的四組螺線管實驗，可以讓學生仔細觀察實驗現象，理清其中的思路，總結出有關規律，減輕學生的負擔，并且實驗易做易觀察，學生比較容易接受。

4 探究影響感應電流方向的因素的微視頻設計

微視頻1：展示磁鐵插入線圈，觀察電流計的表針變化。

微視頻2：觀察楞次環結構。

微視頻3：磁鐵靠近或遠離閉合鋁環及非閉合鋁環的實驗演示。

微視頻4：總結楞次定律。

微視頻5：應用新知。

5 探究影響感應電流方向的因素的課件設計

微課程課件的制作一般采用的軟件為Powerpoint。根據教學設計單內容，搜集有關素材，分為片頭、主體和片尾三部分。片頭為課程介紹;主體部分如圖5所示，主要包括五部分內容，在每部分標題上設置超鏈接，學習者根據需要點擊相關標題，即可跳轉到相關頁面，進行知識的學習，學習完成后，可以返回主頁面，繼續選擇學習，對于需要全部學習的學生，直接直接點擊下一頁就可以。片尾通過文字結合圖片的形式呈現楞次發現楞次定律的過程，結合物理學史，激發學生學習興趣。

6 結語

本節微課程的設計是采用“楞次環實驗”來代替“四組螺線管實驗”，使整個教學思路簡單起來，學生可以理清磁通量的變化、感應電流的磁場及感應電流的方向三者之間的關系，理解“阻礙”的含義。學生可將微課程作為課前學習資源、課中補充資料或課后復習資料，使用方式靈活，而教師也可以適當引入微課程來輔助教學，從而能夠提高課堂教學的效率。

參考文獻：

[1]胡鐵生.“微課”：區域教育信息資源發展的新趨勢[J].電化教育研究，2011（10）：63-67.

[2]焦寶聰，蘇古杉，陳楠.微課程設計的三重屬性和六大要素[J].現代遠程教育研究，2015，6：89-95.

[3]中華人民共和國教育部.普通高中物理課程標準（2017年版）[S].北京：人民教育出版，2018.

[4]馬秀芳.高校微課的設計與應用[J].中國教育網絡，2013，（10）：26-27.