《磁現(xiàn)象和磁場》教學設(shè)計

張彩霞

摘 要：電流的磁效應(yīng)是《磁現(xiàn)象和磁場》這節(jié)教學的關(guān)鍵點。為了激發(fā)學生的學習興趣和探究欲望，以魔術(shù)引入新課，然后引導學生分組設(shè)計實驗來探究電流的磁效應(yīng)以及磁體對通電導線的作用，讓學生構(gòu)建起磁場的概念，并建立起電與磁聯(lián)系的觀點。

關(guān)鍵詞：磁體；電流；磁場；科學探究

中圖分類號：G633.7 文獻標識碼：A 文章編號：1003-6148（2015）8-0066-4

1 設(shè)計思想

本節(jié)課在設(shè)計上以學生為主體，讓他們通過多種思維方式和學習方式積極地建構(gòu)知識，從而啟迪智慧，使學習過程充滿個性和創(chuàng)造性。為此，在教學過程中，本節(jié)課為學生提供了建構(gòu)知識所需的各類實驗器材等物質(zhì)支持，設(shè)計出具有思考價值和探索意義的問題，激勵他們通過自己的努力，以類似科學研究的方式獲取知識和應(yīng)用知識，進行科學探究。

本節(jié)課的設(shè)計力圖突出兩點：（1）注重對學生科學素養(yǎng)的提升?！洞努F(xiàn)象和磁場》是從生產(chǎn)生活中的現(xiàn)象引入的，它重點介紹了奧斯特實驗，以及安培等科學家通過實驗研究所得出的磁場對通電導線有力的作用，從而建立了磁場的概念。在這其中突出體現(xiàn)了科學實驗是學習研究物理知識的基本且重要的方法，是在潛移默化地引導學生通過實驗研究問題，這在培養(yǎng)學生科學素養(yǎng)方面有獨到作用。

（2）注重對學生進行思想方法的滲透。本節(jié)從物理學自身發(fā)展和哲學思想發(fā)展出發(fā)，描述了人們當年認識電與磁聯(lián)系的曲折過程。通過對電流磁效應(yīng)和磁場對通電導線作用力的學習，樹立起事物之間存在普遍聯(lián)系的觀點，這是學生學習物理知識，研究物理問題中應(yīng)該具有的一種思想和觀點。因此，本節(jié)是建立電與磁聯(lián)系觀點的重要一課。

2 教材分析

（1）章節(jié)地位。《磁現(xiàn)象和磁場》是“人教版”選修3-1《磁場》章節(jié)的第一節(jié)課，本節(jié)課是本章知識的預備階段，是讓學生建立學習磁知識興趣的第一課，也是讓學生建立電磁相互聯(lián)系這一觀點的很重要的一節(jié)課。本節(jié)課是學生打開五彩繽紛電磁世界大門的鑰匙，為他們以后學習安培力、帶電粒子在磁場中的運動、電磁感應(yīng)等知識提供了鋪墊。因此，本課的教學效果直接影響著學生后續(xù)學習的興趣、動機及其知識的構(gòu)成。

（2）教材內(nèi)容。課本首先介紹了古人對磁現(xiàn)象的認識，回顧并介紹了磁現(xiàn)象的基本概念，然后在探究電流磁效應(yīng)時回顧了電流磁效應(yīng)的發(fā)現(xiàn)歷史，進而引入磁場的概念，最后講了地球的磁場。教材這樣安排內(nèi)容更加符合人們對事物的認識規(guī)律——從感性到理性、從具體到抽象。其中，電流磁效應(yīng)和磁場概念形成這兩塊內(nèi)容是本節(jié)課要突破的重點。

（3）處理策略。針對本節(jié)課教材的地位和內(nèi)容，在教學中首先讓學生了解古人對磁現(xiàn)象的認識，總結(jié)磁現(xiàn)象的基本概念。其次，在學生實驗探究磁場規(guī)律的過程中，通過電流磁效應(yīng)和磁場對通電導線作用這兩個知識點，讓學生樹立起事物之間存在普遍聯(lián)系的重要思想觀點，這也是學生在以后學習物理、研究物理問題中應(yīng)有的一種思想和觀點。

3 學情分析

（1）已有基礎(chǔ)。磁場的基本知識學生在初中學習中已經(jīng)有所接觸，他們在生活中對磁現(xiàn)象的了解也有一定的基礎(chǔ)。學生也有過較多的小組合作經(jīng)驗，在初中也做過多次物理實驗，具備一定的實驗素養(yǎng)。

（2）思維障礙。對學生來說，電、磁之間的相互作用還是很抽象的，雖然大部分學生可能知道電與磁之間存在聯(lián)系，但還是不能用一種普遍聯(lián)系的觀點去看待電與磁之間的關(guān)系，也沒有一種自主的能力用物理的思想去推理實驗現(xiàn)象和理論的聯(lián)系。

（3）認知特點。學生的好奇心強?？紤]到學生對磁場在現(xiàn)實生活中的應(yīng)用是比較感興趣的，可以在課堂上通過實驗和多媒體等手段來滿足學生渴望獲取新知識的需求。

4 教學目標

4.1 知識與技能

（1）了解古人對磁現(xiàn)象的認識以及磁現(xiàn)象的基本概念。

（2）理解電流的磁效應(yīng)，體會奧斯特發(fā)現(xiàn)的重要意義。

（3）知道磁場的概念及其基本性質(zhì)。

（4）了解地磁場。

4.2 過程與方法

（1）通過探究電流的磁效應(yīng)和磁體對電流的作用，經(jīng)歷實驗探究的過程，獲得實驗操作的一般方法。

（2）通過觀察和實驗，體會磁體與磁體、磁體與電流、電流與電流之間的相互作用都是通過磁場發(fā)生的。

4.3 情感態(tài)度與價值觀

（1）通過實驗探究過程，增進學習興趣，形成嚴謹?shù)目茖W態(tài)度。通過學習中國古代對磁的應(yīng)用，提升民族自豪感、自信心。

（2）通過對電和磁聯(lián)系的學習，建立事物之間存在普遍聯(lián)系的觀點。

（3）通過了解奧斯特發(fā)現(xiàn)電流磁效應(yīng)的艱辛過程，體會科學家堅持不懈的科學品質(zhì)和勇于積極探索的科學精神。

5 教學重難點及其突破策略

5.1 重點

（1）電流的磁效應(yīng)。

（2）磁場概念的形成。

5.2 難點

（1）探究電流對磁體以及磁體對電流的作用。

（2）理解磁體和電流、電流和電流之間的相互作用都是通過磁場發(fā)生的。

5.3 突破策略

通過電磁類比、實驗探究、討論合作、歸納總結(jié)等途徑，以達成共識，獲得思維提升。

6 教學設(shè)計

6.1 設(shè)置懸念，引入新課

老師拿出一個螺栓和螺母（如圖1），讓學生把螺母擰到螺栓的中間部位，然后老師施加“超自然力量”到螺栓上，螺栓上的螺母將開始旋轉(zhuǎn)起來，直至從螺栓上脫落。

設(shè)計意圖：通過“意念螺絲”的魔術(shù)表演，激發(fā)學生的學習興趣。同時設(shè)置懸念，老師所施加的“超自然的力量”究竟是什么，激發(fā)學生的探究欲望。

6.2 回顧舊知，總結(jié)概念

通過PPT投影天然磁石、司南、指南針等圖片，介紹中國古人對磁的認識和應(yīng)用。請同學們結(jié)合初中所學的磁知識回顧磁現(xiàn)象的基本概念。

學生總結(jié)：

（1）磁性：能吸引鐵質(zhì)物體的性質(zhì)。

（2）磁體：具有磁性的物體。

（3）磁極：磁體上磁性最強的部分。

（4）規(guī)律：同名磁極相互排斥，異名磁極相互吸引。

（5）磁體之間的相互作用是通過磁場發(fā)生的。

設(shè)計意圖：介紹中國古代對磁的認識和應(yīng)用，提升學生的民族自豪感和自信心。

6.3 引導探究，電磁聯(lián)系

問題1：前面我們已經(jīng)學習了電場，那電和磁有相似之處嗎？

學生分組討論，得出結(jié)論：（1）磁體有兩個磁極，大自然存在兩種電荷。（2）帶電體可以吸引輕小物體，磁體可以吸引鐵質(zhì)物體。（3）同斥異吸，都是通過場發(fā)生作用。

認識了電和磁的相似之處后，介紹18世紀電和磁聯(lián)系的實例。1731年，一名英國商人發(fā)現(xiàn)，雷電過后，他的一箱刀叉竟然有了磁性。1751年，富蘭克林發(fā)現(xiàn)萊頓瓶放電能使縫衣針磁化。通過這兩個實例啟發(fā)學生思考：電可以生磁嗎？

問題2：電可以生磁嗎？

實驗探究1：電流的磁效應(yīng)。

利用電源、開關(guān)、小燈泡、小磁針、直導線、鐵架臺進行實驗。在學生探究的過程中，教師引導性地提出下列問題：

（1）如何獲得電流？

（2）導線能否直接接到電源兩端？

（3）如何檢驗電生了磁？

（4）什么現(xiàn)象可以說明電能生磁？

學生分組討論，設(shè)計實驗方案如圖2，通過實驗發(fā)現(xiàn)在接通電路，小燈泡發(fā)光的情況下，小磁針發(fā)生了偏轉(zhuǎn)。由此可以得出結(jié)論：電流的周圍存在磁場。接著向?qū)W生介紹奧斯特實驗的時代背景和奧斯特實驗的巨大意義。

問題3：既然電流能對磁體產(chǎn)生作用，那磁體對電流有沒有作用？

生：根據(jù)力的作用是相互的，磁體對電流也有力的作用。

實驗探究2：磁體對電流的作用。

利用馬蹄形磁鐵、電源、開關(guān)、線圈、鐵架臺進行實驗，觀察線圈在磁場中的受力情況（如圖3所示）。通過分組實驗，可使學生進一步熟悉該實驗的基本操作。學生在完成實驗的過程中，根據(jù)磁場方向和電流方向，記錄線圈的受力方向（如表1）。

實驗完畢，各小組匯報交流實驗探究的情況，得出結(jié)論：磁體對電流有力的作用，且力的方向由磁場和電流的方向共同決定（為后續(xù)的左手定則打下基礎(chǔ)）。接著教師通過圖片列舉磁場對電流的作用和在生活中的應(yīng)用——喇叭、耳機、電話、電動機等，同時為學生演示根據(jù)磁體對電流作用的原理制作的“簡易電動機”（如圖4所示）。接下來，揭秘課堂剛開始時表演的魔術(shù)，所謂“超自然的力量”其實就是貼在老師手上的小磁鐵。

問題4：前面我們研究了磁體和磁體之間的相互作用，電流和磁體之間的相互作用，大家思考一下，我們還可以研究什么問題？

生：電流和電流之間的作用。

實驗演示：兩根通有同向電流的導線相互吸引，兩根通有反向電流的導線相互排斥。再次引導學生思考電流和電流之間的相互作用也是通過磁場發(fā)生的。

設(shè)計意圖：（1）讓學生自己設(shè)計實驗，探究電和磁的聯(lián)系，可以培養(yǎng)學生的實際動手操作能力，增進學習興趣，形成嚴謹?shù)目茖W態(tài)度。

（2）奧斯特實驗在物理學史上具有劃時代的意義，通過介紹其實驗的時代背景，讓學生了解奧斯特發(fā)現(xiàn)電流磁效應(yīng)的艱辛過程，體會科學家堅持不懈的科學品質(zhì)和勇于探索的科學精神。

（3）利用漆包線做成簡易的電動機，讓學生感受理論指導下的強大的實踐效果。成功的實驗不但能激發(fā)學生學習的熱情，更能催生學生把理論轉(zhuǎn)化為實踐的強烈欲望。

6.4 類比電場，建構(gòu)磁場

學生回顧前面所學電場的概念來總結(jié)磁場的概念，解決表2中所列出的問題。

設(shè)計意圖：讓學生將磁場與電場進行類比，理解磁場的定義、基本性質(zhì)及其方向。培養(yǎng)學生將知識類比遷移的能力。

6.5 了解地磁，加深理解

介紹地磁場和動物對地磁場的利用，同時播放電影《地心末日》中當?shù)卮艌鱿r鴿子襲擊人類的視頻。

設(shè)計意圖：加深對磁場的進一步理解，同時讓學生體會地磁場對人類生活的巨大影響，從而知道要愛護我們生活的地球。

6.6 課堂小結(jié)

一、磁現(xiàn)象的基本概念

磁性 磁體 磁極（S極、N極）

二、電流的磁效應(yīng)

1.奧斯特實驗

2.說明：電流周圍存在磁場

三、磁場

磁體←→磁場←→磁體

電流←→磁場←→磁體

電流←→磁場←→電流

四、地磁場

7 教學反思

本節(jié)課對奧斯特實驗進行了改進，改進后的優(yōu)點主要有兩點：一是學生能通過觀察小燈泡的發(fā)光來“看見”電路中有電流，避免了學生在觀察實驗時只見針轉(zhuǎn)而“不見”電流的問題。二是學生能長時間觀察小磁針的偏轉(zhuǎn)，避免了使用一節(jié)干電池短路使小磁針偏轉(zhuǎn)時只能短時間觀察的問題。另外，在講述磁體對電流的作用時，利用身邊的簡易器材自制教具，讓學生真正感受到“從生活走向物理，從物理走向社會”。

參考文獻：

[1]唐海賓，嚴萍.什么條件下可以清楚地觀察到奧斯特實驗現(xiàn)象[J].物理教學探討，2007，25（10）：41—43.

[2]葉曉容.從奧斯特實驗說起……[J].物理教學探討，2007，25（12）：31—32.

（欄目編輯 鄧 磊）