“探究法”在电磁感应教学中的应用
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作者: 彭绍国
“探究法”是一种以学生为主体、教师为主导,师生双方密切配合、和谐互动的教学模式,它要求学生具备旺盛的求知欲望、教师具备扎实的专业功底,是培养学生热爱科学、追求真理、团结互助、严谨治学的良好途径。教师应用“探究法”进行教学,学生能充分体验探索知识的艰辛和成功的喜悦。教学实践表明:“探究法”教学能激发学生的学习热情,调动学生思维的积极性,提高学生的整体素质,切实转变教学观念。
下面我结合教学体会,谈谈“探究法”在电磁感应教学中的应用。
一、提出问题,激发学生兴趣
“问题”是研究课题的出发点、关键点,教师只有明确课题所要解决的中心问题,才能激发学生的兴趣,调动学生的思维,让思维围绕“问题”展开。
在教学电磁感应的内容时,我指出:“丹麦物理学家奥斯特发现电流能够产生磁场,反过来,磁场能否产生电流呢?电磁感应的中心问题就是如何利用磁场获得电流。今天人类社会早已从蒸汽机时代过渡过电力时代,可见,电磁感应现象的研究具有重大的理论意义和实际意义。”
二、解决问题,调动学生思维
利用磁场获得电流,当然离不开两个条件:其一是磁场,其二是闭合电路。我给学生提供以下器材:条形磁铁、蹄形磁铁,灵敏电流表、多匝正方形线框、小螺线管A、大螺线管B、小磁针、单刀单掷开关、滑动变阻器、干电池组、导线若干,根据磁场来源把学生分为两组:第一组学生研究用磁铁获得电流,第二组学生研究用干电池提供电流形成磁场获得电流,学生之间相互讨论、交流、争论,经过二十分钟时间,两组学生分别得到产生电流的几种情况,最后归纳结论:(由指定组长发言)第一组:“只要导体切割磁感线,电路中就产生电流。”第二组:“只要提供磁场的闭合回路中电流变化,电路中就产生电流。”
我针对第一组结论提问:“如果整个电路均在匀强磁场中做切割磁感线运动,还会形成电流吗?”学生开始交头接耳,进而产生怀疑,我因势利导,提出通过实验来检验。语音刚落,就有学生建议:“把正方形线框改制成边长较短的多匝小线框,放入由两个并排放置的蹄形磁铁的N、S极之间,并做水平运动,看与之相接的电流表指针是否摆动。”我点头赞许,同时指出:“由于实验室提供的灵敏电流表‘灵敏’有限,若线框中存在电流太小,指针就不会发生偏转,同学们想想能否找到更好方法检验线框中电流?”经过短暂的讨论后,学生建议在线框经过区域附近放一枚小磁针、若线框中有电流,小磁针一定会偏转。学生通过亲自实验,得到“只要闭合电路的一段导体切割磁感线,就产生电流”的结论。
针对第二组结论,我和学生共同完成实验操作。当学生调节调动变阻器使电流增大时、我把小螺线管A从大螺线管B中向上拨出,这时电流表指针没有偏转;当学生调节滑动变阻器减小电流时,我把小螺线管A向下插入,指针也不偏转。经过思考,学生把结论改为:“只要闭合电路中的磁场变化,电路中就产生电流。”
我概括总结,并提问:“以上两组情况都能得到电充,我们能否把它们统一起来,得出任何情况都适用的获得感应电流的普遍结论?”对学生进行科学思想教育:“物理跟其它自然学科一样,每当遇到困难和挑战的艰难时刻,要求我们冲破旧观念束缚、展开新思维,提出解决问题的新概念、新模型。对这些新的概念、模型,我们在实验过程中要不断加以改进、完善,如果是错误的就抛弃,直至得到正确的客观结论。”
引入磁通量概念,学生结合实验分析,很快明白产生感应电流的条件。
三、反思问题,激励学生攀登科学高峰
“磁生电”是十九世纪电磁研究领域中最伟大的发现之一,当时的许多科学家,如奥斯特、安培、菲涅耳、亨利、楞次都与其中,但成功的大门最终只向仅在普通学校受到最平常教育,年轻时在书店当过装订学徒工的铁匠儿子――法拉第――开启。法拉第做了近十年“磁生电”实验,他在工作日记中记下了大量毫无意义的失败记录。厚厚的日记册正是法拉第百折不挠、坚持不懈的见证。
法拉第成功的主要原因,第一是在对实验现象判断分析方面比别人具有更深邃的直觉洞察力,他能抓住电磁感应是暂态效应,牢牢把握“暂态”这一关键,不断改进实验方法、增强实验效果。第二是在理论上大胆创新,敢于提出新思想、新观念。他在物理学界第一个提出“场”概念,假想磁感线形象描述场的强弱,进而引入磁通量概念,从本质上把电磁学研究推进了一大步,为建立完整的电磁理论打开了大门。
今天,我们在电磁学的教学中,除了传授电磁理论知识外,更要注重这些系统知识的艰苦探索历程,培养学生永不言弃的追求精神、滴水穿石的坚韧毅力;培养学生对物理现象的敏锐洞察力;培养学生一切从实验出发,理论联系实际的好学风;培养学生勇于创新、勇于突破、勇于提出解决问题的新思路、新观点、新方法,不断提高学生的综合素质,激励学生奋力拼搏、刻苦钻研,努力攀登科学事业的高峰。
参考文献:
[1]赵凯毕.电磁学.
[2]陈鹏万编.电磁学.
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