以問題為核心，以實驗為方法，打造活力新課堂

王巧玲

摘要：以蘇科版《電流的磁場》為例，設計一節圍繞具體問題展開、以教師演示實驗和學生分組實驗為方法、充滿活力的初中物理新課堂。物理學中的問題在生活和教學中都有重大意義，物理課堂中的實驗和生活中的實踐又非常相似，從生活走向課堂，再從課堂回到生活，踐行陶行知先生的生活教育理論。

關鍵詞：問題;實驗;教學設計

物理是一門以實驗為主的學科，許多科學家花了十幾年的時間，僅僅在一個實驗上面，正是因為這一個實驗，為人類打開了新的大門。可見，實驗在科學領域的重要性。教師應帶領學生跟著科學家的腳步，從發現問題、提出問題、做出猜想、設計實驗、分析論證、得出結論來感受科學探究的魅力，為學生今后在學習和生活中獨立發現問題、解決問題做好鋪墊。初中生對理論知識的接受能力較弱，對通過實驗獲得的知識接受能力較強。因此，開展一節以實驗為方法的初中物理課堂，既能幫助學生獲得新知，又能完成物理與生活和社會緊密相連的教學目標。

一、實驗引入，提出問題

第一個實驗是磁鐵吸引大頭針，緊接著的第二個實驗是纏繞著銅絲的鐵釘在通電的狀態下吸引大頭針。兩個實驗對比，引發學生思考，并提出問題：第二次實驗沒有磁鐵也能吸引大頭針是為什么呢？

聰明的學生發現磁鐵吸引大頭針是因為磁鐵有磁性，現在通電的銅絲吸引大頭針，難道通電的銅絲也有磁性嗎？學生自己能提出問題，并做出猜想：通電的銅絲也有磁性。

第二個實驗其實就是電流的磁場的應用：電磁鐵。原有的設計是第一個實驗，磁鐵先吸引鐵釘，鐵釘再吸引大頭針，正好與第一個實驗形成鮮明對比，磁鐵和通電銅絲屬于不同儀器，其他鐵釘、大頭針在兩個實驗均有出現，起到的作用也相同。磁鐵磁化鐵釘，鐵釘變成磁體吸引大頭針，通電銅絲也能使鐵釘磁化吸引大頭針，說明通電的銅絲和磁鐵的效果是一樣的，這里既用到了對比法，也用到了等效替代法。但考慮到引入部分簡潔明了可能更能保持學生的興趣，所以選擇現在的設計。

既然通電的銅絲也有磁性，那么，學生根據已知經驗“磁體有磁性”，得出通電銅絲也是磁體，磁體周圍有磁場。接著，學生做出猜想：通電導體周圍存在磁場。

緊接著，第三個實驗是拿掉第二個實驗中的電源，再一次對比。學生觀察到的現象是大頭針掉落，不再被繞有銅絲的鐵釘吸引。學生發現有電流大頭針就被吸引，沒電流大頭針就不被吸引，難道是電流周圍存在磁場嗎？教師就此引出本節課的內容，并板書標題“第十六章第二節? 電流的磁場——電流周圍存在磁場嗎？”

二、通電直導線周圍存在磁場

首先，以最簡單的模型——通電直導線來探究。

教師設計實驗，提出問題：實驗儀器需要哪些？

學生根據物理九年級上冊的“電壓是形成電流的原因”，得出：要有電流必須要有電源。緊接著，教師提出問題：用什么儀器來檢驗磁場是否存在？學生思考后回答：小磁針在磁場中會發生偏轉，所以用小磁針放在通電直導線周圍來判斷是否存在磁場。

接著，教師演示實驗：小磁針最初在地磁場的作用下會南北指向，將通電直導線擺在小磁針的上方，使通電直導線南北放置，即與小磁針南北極方向平行。學生觀察實驗現象，發現小磁針發生偏轉，說明通電直導線周圍存在磁場，改變電流方向，小磁針向相反方向偏轉，說明磁場方向與電流方向有關。得出結論：電流周圍存在磁場。板書把開始的“？”去掉，電流的磁效應：通電直導線周圍存在磁場，磁場方向與電流方向有關。

“通電直導線周圍存在磁場”這個結論最早是由丹麥物理學家奧斯特發現的，當時很多科學家都認為電與磁之間沒有必然的聯系，只有奧斯特根據自然生活中的種種現象，堅持認為電與磁之間一定有必然的聯系，他花了將近十年的時間，為人類建立起了電與磁的聯系。所以這個實驗又叫奧斯特實驗。現代生活中的電磁爐、磁懸浮列車、軍事炮彈等都用到了電流的磁效應。

復習舊知時，教師問：如果想更進一步地知道通電直導線周圍磁場的分布，應該怎么操作？學生答：在通電直導線周圍鋪一層鐵屑或者圍一周小磁針。學生分組實驗，上臺演示，發現通電直導線周圍的磁場是在通電直導線垂直的平面內，以電流為圓心的一個個同心圓。在提升拔高階段，教師提問：如果最初實驗時通電直導線東西方向放置，小磁針會發生偏轉嗎？學生思考后回答：如果通電直導線東西方向放置，產生的磁場方向可能與小磁針北極所指的方向一致，小磁針不發生偏轉，就不能檢驗磁場的存在，因此通電直導線選擇南北放置而不選東西放置。

三、通電螺線管周圍存在磁場

在日常生活和實驗室中，導線通常都是彎的，所以環形電流周圍的磁場分布是怎樣的？由于這一塊教材沒做要求，所以播放視頻讓學生了解。設計這環形電流也是想讓學生思維層層遞進，為接下來的通電螺線管做鋪墊。

通電螺線管周圍存在磁場，磁場分布是怎么樣的？同學們分組實驗，一半人用鐵屑，一半人用小磁針。學生上臺演示，觀察現象發現：通電螺線管周圍的磁場分布和前面學過的條形磁體周圍的磁場分布相似。教師提問：通電螺線管周圍的磁場方向跟電流方向有關嗎？如何檢驗是否有關呢？學生答：用小磁針檢驗，電流方向改變時，小磁針偏轉方向發生改變，說明通電螺線管周圍磁場方向與電流方向有關。

通電螺線管的磁場與條形磁體的磁場相似。教師拿出螺線管和條形磁體，兩個水平分開放置，提問：在螺線管當中有沒有條形磁體？學生答：沒有。教師拿出一個紙質的矩形平面即條形平面，告訴學生既然通電螺線管與條形磁體的磁場相似，為了更好地描述通電螺線管的磁場，在其當中放置條形白紙。這個環節的設置是因為在接下來的安培定則中，圖像里的螺線管中都有一個矩形，為了避免基礎差的同學誤認為通電螺線管中還有一個條形磁體，用實物模型演示講解，學生能一講就通。

根據實驗現象，學生知道通電螺線管周圍的磁場方向與電流方向有關。教師提問：磁場方向跟繞線方式有沒有關系呢？教師演示實驗，改變繞線方向，但保證螺線管上電流方向不變，發現小磁針偏轉方向不變。說明通電螺線管的磁場方向只與螺線管上的電流方向有關，與繞線方式無關。

根據螺線管上的電流方向判斷磁場方向，法國物理學家安培發明了一種方法：伸出右手，握住螺線管，讓彎曲的四指所指的方向與螺線管上的電流方向一致，那么大拇指所指的那一端就為磁場的北極，這種方法叫作安培定則。

筆者請學生各拿出一支筆，用細繩繞在筆上，并猜想：假使電流方向向上，用手握一握，磁場方向向哪兒？筆者觀察全班同學的操作情況，指導糾正學生。有學生拿左手握，有學生不會看電流方向，右手彎曲握拳有兩種方式，一種眼睛看見四指，另一種眼睛看不見四指。學生在多次試錯過程中發現，眼睛看見四指所指方向為電流方向，因此，握拳方式應該以看見四指為正確握法。

本節課內容以教師演示實驗和學生實驗為方法，以教師提出問題、學生思考后回答問題為核心，讓學生在實驗中思考問題，在問題中實驗，將實驗和問題結合，相輔相成，既培養了學生的動手操作能力，又提高了學生的思維能力，較好地完成了本節課的教學目標，從生活中走向物理，從物理走向社會。

參考文獻：

[1]姚亮.以問題為核心、以素養為目標、打造課堂新活力：談蘇科版《運動的相對性》的教學策略達成[J].中學物理，2016（10）.

（責任編輯：奚春皓）