一道教師們爭議的電磁感應(yīng)題引起的思考

摘 要：本文從教師網(wǎng)絡(luò)教研群中討論的一道題目出發(fā)，旨在強調(diào)問題的發(fā)起者不是教學(xué)中的弱者，恰恰相反，他們是對教學(xué)有著一絲不茍、精益求精追求的強者。有問題藏著掖著或許可以掩蓋一時，長久下去，很可能會丟掉作為人民教師的尊嚴(yán)。在平臺上勇于發(fā)表自己的看法和觀點，即便這些見解有時是片面的，但正是得益于這種片面，才促進了大家對問題深層次的認識和理解，最終導(dǎo)向正確的結(jié)果。

關(guān)鍵詞：問題討論；網(wǎng)絡(luò)平臺；質(zhì)疑思辨；能力提升

1 引言

當(dāng)下學(xué)校主要通過分科組集體備課的形式組織教學(xué)調(diào)研活動，并以組建網(wǎng)絡(luò)平臺交流群的方式實現(xiàn)信息的實時共享。為了進一步提升教師的專業(yè)教學(xué)水平，加快信息溝通，各學(xué)科還會組建校際交流群、縣（區(qū)）級學(xué)科交流群，甚至于更高層級的學(xué)科交流群。本文以順德區(qū)高中物理交流群中針對一道題目的討論，淺談筆者在促進教師專業(yè)發(fā)展、提升教學(xué)能力方面的一些思考。

2 問題的提出與討論

張老師（問題提出者）在人教版物理選修3-2第四章“電磁感應(yīng)”內(nèi)容的教學(xué)中，由于對感生電動勢和動生電動勢形成感應(yīng)電流的微觀機理認識不清，他對一道物理選擇題的物理情景感覺較生疏，為了不誤人子弟，張老師決定將題目傳至筆者所在區(qū)的物理教研群中，希望能得到其他教師的指導(dǎo)和幫助，原題如下。

用一段橫截面半徑為r、電阻率為ρ、密度為d的均勻?qū)w材料做成一個半徑為R（rR）的圓環(huán)。圓環(huán)豎直向下落入如圖所示的徑向磁場中，圓環(huán)的圓心始終在N極的軸線上，圓環(huán)所在位置的磁感應(yīng)強度大小均為B。圓環(huán)在加速下滑過程中某一時刻的速度為v，重力加速度為g，忽略其他影響，則（" ）。

A. 此時在圓環(huán)中產(chǎn)生了（俯視）順時針方向的感應(yīng)電流

B. 圓環(huán)因受到了向下的安培力而加速下落

C. 此時圓環(huán)的加速度a＝B2vρd

D. 如果徑向磁場足夠長，則圓環(huán)的最大速度vm＝ρdgB2

許多熱心的教師積極參與了對該題目的討論。該題目傳至區(qū)教研群之后，部分教師發(fā)表的看法和觀點摘錄如下。

教師1：對于這個問題的圓環(huán)中是否存在感應(yīng)電流，我只會用切割磁感線的方法來解釋，想不明白怎樣運用磁通量的變化來分析并解決這個問題。

教師2：我也很想知道，在電磁感應(yīng)現(xiàn)象中，動生電動勢和感生電動勢是否都可以用磁通量的變化來解析呢？

教師3：雖然我無法準(zhǔn)確構(gòu)建出問題中磁體的真實磁場分布，但題中已給我們提供了俯視的磁場分布圖形，在下落的過程中，用導(dǎo)體環(huán)切割磁感線產(chǎn)生動生電動勢的思路，結(jié)合右手定則，容易判斷出圓環(huán)中產(chǎn)生了（俯視）順時針方向的感應(yīng)電流。但要用感生電場來分析，從圖中可看出線圈平面和磁場方向是平行的，因此線圈中似乎沒有磁通量穿過，進而也就沒有磁通量的變化，產(chǎn)生不了感應(yīng)電流，但這與用動生電動勢分析的結(jié)果又相矛盾？還請高手指教。

教師4：這道題我們以前在備課組討論過，我認為題中所說的磁場在現(xiàn)實中是不存在的，要產(chǎn)生圖中的磁場必須要有磁單極子，模型如圖1所示。但到現(xiàn)在還沒找到磁單極子，因而這道題的討論只有理論意義，沒有實際意義。

教師5：這種磁場肯定存在，比如將兩個U形磁鐵背靠背放置就可以模擬這種磁場，模型如圖2所示，其磁感線是封閉的曲線。

教師6：兩個背靠背的U形磁鐵產(chǎn)生的磁場分布和原題中的磁場分布是類似的，但當(dāng)圓環(huán)下落時，從磁體的外圍看穿過圓環(huán)中的磁感線總數(shù)應(yīng)是減少的。圓環(huán)中的磁通量減少，應(yīng)產(chǎn)生俯視逆時針方向的感應(yīng)電流。而按圓環(huán)切割磁感線的解題思路來分析，將產(chǎn)生（俯視）順時針方向的感應(yīng)電流，兩者情況截然相反，這讓我懷疑原題就是一道錯題。

教師7：揚聲器中的磁場就與題中提到的磁場相似。我小時候曾經(jīng)把家里唯一的收音機中的喇叭拆了玩，看到里面的磁鐵就做成題中的這樣。

教師8：這個問題之前我一直沒想明白，但今天看了幾位老師的討論和解釋后，深受啟發(fā)，現(xiàn)在大概明白了。教師6解釋了圓環(huán)下落時磁感線總數(shù)的減少，但只注意到了鐵芯和線圈之間的部分，因磁感線是封閉的曲線，某時刻穿過圓環(huán)的磁通量可以形象地用穿過圓環(huán)的磁感線的條數(shù)來形容，圖3中圓環(huán)在位置1時，垂直向上穿過圓環(huán)的磁感線條數(shù)只有2條，圓環(huán)下落到位置2時，垂直向上穿過圓環(huán)的磁感線條數(shù)增加為4條，圓環(huán)下落到位置3時，垂直向上穿過圓環(huán)的磁感線條數(shù)增加為6條。因此，在整個下落過程中，圓環(huán)中的磁通量是增加的，依據(jù)楞次定律，可確定圓環(huán)中由于磁通量的變化引起的感應(yīng)電流為（俯視）順時針方向。這與依據(jù)右手定則判定的圓環(huán)因?qū)w邊切割磁感線產(chǎn)生的感應(yīng)電流的方向是一致的。

張老師：謝謝各位老師的討論和分享，大家集思廣益，使我對這一問題有了全面的認識和深刻的理解，增強了我走上講臺的底氣和信心。也更激發(fā)了我今后虛心求教的勇氣和決心。

討論交流還在繼續(xù)……教師8的發(fā)言已將提出的問題闡述得較為清晰了，得到了教師們的認同和點贊。

3 問題討論給我們的啟發(fā)

上述是日常教學(xué)中的一個小問題，張老師提出后，共有8位老師積極參與了討論，并各自提出了寶貴的見解。

張老師這種虛心求教的精神和對待教學(xué)問題一絲不茍的態(tài)度值得眾人學(xué)習(xí)。張老師若只是為了應(yīng)付教學(xué)，從圓環(huán)導(dǎo)體邊切割磁感線的角度也能引導(dǎo)學(xué)生找到正確的答案。但若有學(xué)生進一步追問如何從磁通量變化的角度去理解該問題，老師只能含糊其詞，這顯然是不應(yīng)該的。

綜合幾位發(fā)言老師的結(jié)論，有的老師認為張老師提出的問題也是自己遇到的困惑，只是沒有勇敢地提出來，問題只能繼續(xù)積攢下去。同時，也有老師對問題的認識存在片面性，但正是這種片面性啟發(fā)了大家的進一步思考，最終形成了正確的結(jié)論。因此，應(yīng)當(dāng)大力倡導(dǎo)教師間的相互學(xué)習(xí)和交流，鼓勵教育工作者主動放下所謂的清高，遇有疑惑時能主動提出，虛心求解。這樣做不僅不會損害自己作為教師的尊嚴(yán)，反而能夠成為教師提升自身能力和形象的最佳途徑。教學(xué)工作是創(chuàng)造性的工作，只有深入理解了自己要傳授的知識，教師才能游刃有余地教給學(xué)生，才能形成具有自己特色的教學(xué)風(fēng)格。獲得“改革開放40周年先鋒人物”稱號的于漪老師曾倡導(dǎo)“一輩子做老師，一輩子學(xué)做老師”，筆者認為其要義也在于此。教學(xué)沒有最好，只有更好，只有虛心求教，不斷增長自己的知識和才干，才能成為更好的老師。

4 全面系統(tǒng)地學(xué)習(xí)和領(lǐng)會好課程資源

在平時的教學(xué)中，教師應(yīng)當(dāng)注重對課程資源的學(xué)習(xí)，并加強對物理實驗器材結(jié)構(gòu)和工作原理的認識和理解。實際上，手搖發(fā)電機、磁電式儀表、揚聲器等實驗教具及生活中的某些電器設(shè)備，都是利用了電磁間相互作用的工作原理工作的。線圈和磁鐵間產(chǎn)生的特殊磁場一般是通過軟鐵將永磁體的磁場重新分布得到的。以實驗室的手搖發(fā)電機（見圖4）為例，其線圈空間內(nèi)部的磁場就是由條形磁鐵通過軟鐵導(dǎo)磁產(chǎn)生的。如圖5乙所示^［1］，實驗室中的磁電式電表則是利用U形磁鐵通過側(cè)壁的軟鐵和線圈中心軸線上的軟鐵，在線圈空間內(nèi)形成徑向分布的磁場。

有的老師對上述討論的選擇題中設(shè)置的磁場分布感到比較陌生，主要是因為他們在平時的教學(xué)中對于一些細節(jié)性的物理知識點關(guān)注不足。實際上，這種磁場分布就是一個標(biāo)準(zhǔn)揚聲器線圈所在空間的磁場分布。如圖6所示的圓形永磁體和中心圓柱狀的軟鐵組合在一起，圓柱狀軟鐵和中空圓形磁體的空隙中形成了徑向分布的磁場，線圈懸于該磁場中，當(dāng)音頻電流流過線圈時，會受到安培力作用而產(chǎn)生振動，帶動紙盆發(fā)聲。在人教版物理實驗教科書選修3-2第四章第4節(jié)“法拉第電磁感應(yīng)定律”設(shè)計的問題與練習(xí)中，第4小題就是基于動圈式揚聲器的特點提出的。^［2］要解決這一問題，就必須清晰地了解線圈周圍空間的磁場分布，這也要求教師先行一步，弄清磁場的分布規(guī)律和成因。

教師的學(xué)是為了更好地教，因此，教師應(yīng)是自身發(fā)展的積極構(gòu)建者。學(xué)習(xí)的途徑有很多，其中，教師間搭建的非正式交流學(xué)習(xí)網(wǎng)絡(luò)平臺，是教師學(xué)習(xí)提升的重要組成部分。在這樣的平臺上，教師可以主動參與，及時發(fā)表自己的觀點和看法，即便這些見解有時是片面的，但正是這種不完善、不正確的觀點，才進一步激發(fā)了大家的參與熱情和激烈思辨，這樣的討論和思辨對每一位平臺上教師的學(xué)習(xí)和提升都是有益的。當(dāng)在教學(xué)中遇到自己較為生疏的內(nèi)容時，教師不藏著掖著，大膽求教、虛心求學(xué)，這樣才能更好地拓寬自己的知識面，豐富和提升自己的教學(xué)能力。筆者期待有更多教師參與這種非正式的教研交流平臺，同時也希望平臺的建設(shè)能得到主管教學(xué)機構(gòu)和專家的支持與幫助，共同助力中小學(xué)教師的專業(yè)提升，促進教育教學(xué)事業(yè)更好更快地發(fā)展。

參考文獻

［1］人民教育出版社 課程教材研究所 物理課程教材研究開發(fā)中心.普通高中課程標(biāo)準(zhǔn)實驗教科書 物理 選修3-1（第3版）［M］.北京：人民教育出版社，2010：93.

［2］人民教育出版社 課程教材研究所 物理課程教材研究開發(fā)中心.普通高中課程標(biāo)準(zhǔn)實驗教科書 物理 選修3-2（第3版）［M］.北京：人民教育出版社，2010：17-18.