科學(xué)探究：怎樣產(chǎn)生感應(yīng)電流之教學(xué)設(shè)計摘要：在初三物理的學(xué)習(xí)中，感應(yīng)電流這一概念非常的抽象，如何設(shè)計引導(dǎo)學(xué)生探究并了解導(dǎo)體在磁場中運動時產(chǎn)生感應(yīng)電流的條件，是擺在教師面前的一道難題，且大部分學(xué)生在對其概念，對切割磁感線的具體含義也存在著諸多疑惑。本文基于新課標(biāo)的要求，結(jié)合學(xué)生的已有認(rèn)知和學(xué)習(xí)規(guī)律，針對“科學(xué)探究：怎樣產(chǎn)生感應(yīng)電流”進(jìn)行了一次探究性教學(xué)的設(shè)計。關(guān)鍵詞：磁感線；感應(yīng)電流；切割；科學(xué)探究前言在義務(wù)教育物理課程標(biāo)準(zhǔn)中，對“科學(xué)探究：怎樣產(chǎn)生感應(yīng)電流”這一節(jié)有著這樣的要求：通過實驗，探究并了解導(dǎo)體在磁場中運動時產(chǎn)生感應(yīng)電流的條件，了解電磁感應(yīng)在生產(chǎn)、生活中的應(yīng)用，以及了解發(fā)電機的工作原理1。這里強調(diào)了實驗的重要性，以實驗的方式來進(jìn)行科學(xué)探究，促進(jìn)科學(xué)概念轉(zhuǎn)化，構(gòu)建物理新概念；另外，也強調(diào)了從感應(yīng)電流這一物理概念應(yīng)用于生活，了解發(fā)電機的工作原理，體會物理為生產(chǎn)生活帶來的巨大改變，體現(xiàn)了新課程從生活走向物理，從物理走向社會的基本理念。本文在解讀課程標(biāo)準(zhǔn)的基礎(chǔ)上，通過對教材和學(xué)生學(xué)情的分析，對“科學(xué)探究：怎樣產(chǎn)生感應(yīng)電流”這一節(jié)進(jìn)行了如下的教學(xué)設(shè)計。1 教材與學(xué)情分析1.1 教材分析教材從手搖發(fā)電機模型出發(fā)，通過觀察發(fā)電機模型的結(jié)構(gòu)，結(jié)合發(fā)電機產(chǎn)生的現(xiàn)象，猜想如何在沒有電源的情況下，利用磁鐵就能生電。接著進(jìn)行實驗探究，逐步發(fā)現(xiàn)什么是電磁感應(yīng)現(xiàn)象，電磁感應(yīng)現(xiàn)象產(chǎn)生的條件是什么。除此以外，教材中還對磁生電的發(fā)現(xiàn)者法拉第進(jìn)行了介紹，同時說明了發(fā)電機原理，在信息窗里簡單涉獵了電磁感應(yīng)原理的相關(guān)應(yīng)用。1.2 學(xué)情分析初中階段的學(xué)生，其思維特點主要是從形象化思維轉(zhuǎn)化為抽象邏輯性思維，初三階段的學(xué)生，已有一定的抽象邏輯性思維，但認(rèn)知水平仍主要以生活經(jīng)驗為基準(zhǔn)，講解時就需要不斷開發(fā)他們的前概念，同時將抽象內(nèi)容具體化，加深學(xué)生的理解。也就是說，物理教育活動必須要建立在學(xué)生原有認(rèn)知的基礎(chǔ)上，促使其“前概念”向科學(xué)概念轉(zhuǎn)化，從而促使學(xué)生認(rèn)知結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變。2 目標(biāo)分析，準(zhǔn)確定位義務(wù)教育物理課程標(biāo)準(zhǔn)（2011年版）提出義務(wù)教育階段的總目標(biāo)是：義務(wù)教育物理課程標(biāo)準(zhǔn)旨在提高學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)。并讓學(xué)生學(xué)習(xí)終身發(fā)展必須的物理知識和方法，養(yǎng)成良好的思維習(xí)慣，在分析問題和解決問題時嘗試運用科學(xué)知識和方法，養(yǎng)成良好的思維習(xí)慣；經(jīng)歷科學(xué)探究過程，具有初步科學(xué)探究能力，樂于參加與科學(xué)技術(shù)有關(guān)的活動；保持探索科學(xué)的興趣與熱情，獲得成就感等等。總目標(biāo)從知識、能力及情感等三個方面提出了要求。本文也從此三個方面進(jìn)行了目標(biāo)分析，旨在幫助學(xué)生建構(gòu)知識與技能的學(xué)生環(huán)境。2.1 知識與技能（1）通過實驗，探究并了解導(dǎo)體在磁場中運動時產(chǎn)生感應(yīng)電流的條件，了解電磁感應(yīng)在生產(chǎn)、生活中的應(yīng)用；（2）了解發(fā)電機的工作原理。2.2 過程與方法（1）實驗探究產(chǎn)生感應(yīng)電流的條件，培養(yǎng)學(xué)生探究問題的能力，鍛煉學(xué)生的動手能力；（2）學(xué)生歸納總結(jié)產(chǎn)生感應(yīng)電流的條件，培養(yǎng)學(xué)生的分析、解決問題的能力和交流、合作能力；（3）根據(jù)電磁感應(yīng)現(xiàn)象在生活中的應(yīng)用，嘗試運用所學(xué)知識解決具體問題的能力。2.3 情感態(tài)度與價值觀（1）采用小組合作探究的教學(xué)模式，培養(yǎng)學(xué)生與他人合作的精神，有將自己的見解與他人交流的意愿；（2）介紹法拉第發(fā)現(xiàn)電磁感應(yīng)現(xiàn)象的歷程，培養(yǎng)學(xué)生堅持真理、勇于創(chuàng)新、實事求是的科學(xué)態(tài)度和科學(xué)精神。3 任務(wù)分析，梳理教學(xué)重難點3.1 教學(xué)重點探究產(chǎn)生感應(yīng)電流的條件3.2 教學(xué)難點探究產(chǎn)生感應(yīng)電流的條件及對導(dǎo)體切割磁感線的理解3.3 教學(xué)方法講授法、討論法、實驗探究法4 教學(xué)過程4.1 演示物理情景，引起注意在課堂初期，情景引入可以支持接受刺激及其產(chǎn)生的神經(jīng)沖動，來吸引學(xué)習(xí)者的注意。在本次設(shè)計中，采用現(xiàn)場魔術(shù)的方式來創(chuàng)設(shè)物理情景，進(jìn)行新課導(dǎo)入。【所需器材】：線圈、LED燈帶、強磁鐵具體教學(xué)設(shè)計如下：師：最近有一部非常好看的電影叫瘋狂的外星人，大家有去看嗎？外星人之所以很厲害！是因為它頭上戴了一個能夠發(fā)光的能量環(huán)師：今天我也帶了一個能量環(huán)，這是用導(dǎo)線繞的能量環(huán)，上面有小燈師：怎樣讓小燈亮起來？生：加電池師：可以，但現(xiàn)在我手上沒有電池下面是見證奇跡的時刻到了！師：左手叉腰，右手抬起，動起來！（注意：操作時沿著幾個方向給學(xué)生、評委、觀眾分別演示）師：亮了沒有？生：亮了！（師演示，將磁鐵藏在衣服里，能量環(huán)在外舞動，小燈發(fā)光）師：你們也可以創(chuàng)造奇跡，有沒有同學(xué)想來試一試？請一名男同學(xué)師：動作要領(lǐng)，左手叉腰，右手抬起，動起來！師：加油！怎么不亮了？師：我再試試！師接過能量環(huán)再做演示（最后教師總結(jié)如下）其實并不是我有超能力，是因為戴了一根項鏈，這是一塊磁鐵。看來這個電流是磁鐵產(chǎn)生的，今天我們就來探究磁鐵產(chǎn)生電流的現(xiàn)象。4.2 觀察演示道具，積極猜想和假設(shè)剛剛已經(jīng)給學(xué)生呈現(xiàn)了學(xué)習(xí)目標(biāo)，傳達(dá)了對學(xué)生表現(xiàn)出的知識的一種期望，學(xué)生在目標(biāo)明確的情況下，開始積極思考。教師積極引導(dǎo)學(xué)生觀察剛才魔術(shù)中所用道具，細(xì)致分析其組成結(jié)構(gòu)，讓學(xué)生來大膽猜想如何產(chǎn)生電流，并選擇實驗器材。具體教學(xué)設(shè)計如下：師：要想探究磁鐵怎樣才能產(chǎn)生電流，你打算選哪些器材？生1：磁鐵，導(dǎo)線（預(yù)設(shè)1：電流表）（預(yù)設(shè)2：電源；師糾正：電源確實可以產(chǎn)生電流，但我們是要利用磁場來獲得電流）師：用什么器材來顯示電流?生1：小燈師：還可以用什么器材？生2：電流表師：請評估，用小燈和電流表哪種器材更好生：電流表更好，因為如果電流小了小燈可能亮不起來師：今天我們選一種更小量程的電流表靈敏電流計，它可以顯示出更加微小的電流。師：有補充的嗎？怎樣控制電路的通斷？生3：加開關(guān)4.3 提供學(xué)習(xí)指導(dǎo)，設(shè)計實驗與制定計劃學(xué)習(xí)指導(dǎo)的實質(zhì)是在學(xué)習(xí)者已知的內(nèi)容與所學(xué)之間建立聯(lián)系過程中給學(xué)習(xí)者提供支持。在上一事件中，學(xué)習(xí)者有了一些想法，但沒有具體的實驗方向，這時我們需要為學(xué)習(xí)的內(nèi)容建立一種情景。【所需器材】：線圈、靈敏電流計、鱷魚夾導(dǎo)線、U形磁鐵具體教學(xué)設(shè)計如下：師過渡：我拿了一個和能量環(huán)類似的線圈，用導(dǎo)線將開關(guān)、靈敏電流計連成了回路，將線圈的一部分放入磁場。（師操作時故意讓線圈的一邊切割到磁感線）師：有電流嗎？生：有師故意觀察：我看看！沒有呀！哪里有？生：剛剛有師：剛剛哪個時候有？生：放進(jìn)去的時候師：再放一次（師將線圈取出來，學(xué)生觀察到取出來有，再將線圈放進(jìn)去，學(xué)生觀察到放進(jìn)去也有）師：有嗎？生：拿出來的時候有，放進(jìn)去也有師：也就是線圈要（生：運動）才有！師：導(dǎo)體在磁場中的運動方向有很多種，最好選一個參照標(biāo)準(zhǔn)。可以選什么作為標(biāo)準(zhǔn)來觀察導(dǎo)體的運動？生：磁感線（教師引導(dǎo)：磁體周圍存在著磁場，用什么來形象反應(yīng)磁場的方向？）在磁體外部磁感線的方向是從（生：N極到S極）師出示U形磁體模型，學(xué)生判斷磁感線方向 大模型繼續(xù)演示：比如第種放置，導(dǎo)體相對于磁感線，可以左右運動、前后運動、上下運動、斜向運動師：請看黑板，拿出你們剛才所選的器材（課件打出：靈敏電流計、U形磁鐵、開關(guān)、線圈），連好之后，將線圈的這條邊放在磁場中，探究這部分導(dǎo)體要相對于磁感線怎樣運動才能產(chǎn)生電流，將結(jié)果填在學(xué)案上。4.4 分組合作，進(jìn)行實驗與收集數(shù)據(jù)在制定實驗計劃后，將學(xué)生分為若干個組，每組完成一種物質(zhì)的測量和記錄。學(xué)生按照計劃對研究對象進(jìn)行操作，現(xiàn)在他們能夠自己作為實驗的主人，盡情的展示他們知道如何做。在學(xué)生們鍛煉自己的實驗操作能力的時候，老師可以在旁觀察或者協(xié)助。4.5 反饋行為表現(xiàn)，分析與論證學(xué)生們手中有著自己的實驗結(jié)果，也有一些自己的想法，可以請一些學(xué)生展示他們的數(shù)據(jù)，統(tǒng)計出來的結(jié)果，展示完后，讓在座的同學(xué)提出自己的意見。具體教學(xué)設(shè)計如下：師：請一小組展示他們的實驗結(jié)果學(xué)生展示說出現(xiàn)象，教師貼上圖片生：左右運動有電流；斜向運動有電流；上下運動沒有電流；前后運動沒有電流師：有不一樣的嗎？請小組2 展示，教師貼上圖片生：上下運動有電流；斜向運動有電流；左右運動沒有電流；前后運動沒有電流。師：（指著圖片）這是兩組同學(xué)觀察到的現(xiàn)象，導(dǎo)體左右運動和上下運動時，怎么這一組能產(chǎn)生電流，而另一組卻不能呢？生：因為磁鐵擺放不一樣師：也就是什么方向不一樣了？生：磁感線師：請再觀察，兩組實驗中，導(dǎo)體前后運動都不能產(chǎn)生電流，是不是前后運動一定不能產(chǎn)生電流呢？師：請看老師的實驗，（演示，觀察到恰好是前后運動產(chǎn)生了電流，再邊演示邊說明什么是切割）教師演示：激光磁感線模型師：用激光模擬磁感線，用水霧將磁感線呈現(xiàn)出來。如果我將導(dǎo)體看成一把刀，前后、斜向有電流，是因為導(dǎo)體把這些線給切斷了！物理學(xué)中，我們把這種切斷叫做切割磁感線運動。回到黑板上師：思考剛才的問題，都是水平運動，怎么這里有電流？這里沒有呢？生：因為左邊在切割磁感線，右邊沒有師：這四種情況為什么有電流呢？生：是因為導(dǎo)體在做切割磁感線運動師：上下運動有電流；將卡片轉(zhuǎn)一個角度，現(xiàn)在導(dǎo)體變成左右運動了，也有電流；也就是說，無論導(dǎo)體的運動方向怎么變，關(guān)鍵要看它相對于磁感線的運動方向，有沒有做切割磁感線運動。師悄悄斷開開關(guān)，激光模型演示：師：導(dǎo)體的運動切割了磁感線嗎？生：切割了師：怎么沒有電流呢？請個同學(xué)來檢查一下生：開關(guān)斷開了師：請歸納，磁場能夠產(chǎn)生電流需要哪些條件？生：閉合電路、部分導(dǎo)體切割磁感線運動【板書】：條件：閉合電路、部分導(dǎo)體切割磁感線運動請看課本166頁，并勾畫出來師：我們把這個現(xiàn)象叫做電磁感應(yīng)現(xiàn)象，產(chǎn)生的電流叫感應(yīng)電流【板書】：一、電磁感應(yīng)現(xiàn)象4.6 感應(yīng)電流方向的深入具體教學(xué)設(shè)計如下：（師拿出能量環(huán)演示：磁鐵不動，揮動線圈）師：現(xiàn)在知道小燈為什么會發(fā)光嗎？生4：因為導(dǎo)體在切割磁感線，產(chǎn)生了感應(yīng)電流師：如果線圈不動，移動磁鐵，可以產(chǎn)生電流嗎？生：能師演示，你能用學(xué)過的知識解釋嗎？生：因為運動和靜止是相對的。繼續(xù)演示能量環(huán)：師：請仔細(xì)觀察小燈的發(fā)光情況向下，白燈亮；向上，紅燈亮。（注意操作時，將能量環(huán)立起來）提問：怎么一會兒白燈亮？一會兒紅燈亮？師介紹：能量環(huán)上接的是LED燈，具有單向?qū)щ娦浴ｋ娏鲝倪@個方向流入，白燈亮；反過來，紅燈亮！師：原來是因為電流的方向不一樣師提問：感應(yīng)電流的方向與哪些因素有關(guān)呢？生5：與導(dǎo)體的運動方向和磁場方向有關(guān)【板書】：運動方向？磁場方向？師：有兩個影響因素，你打算怎樣研究？生：控制磁場方向不變，改變導(dǎo)體運動方向；控制導(dǎo)體運動方向不變，改變磁場方向。師：也就是什么研究方法？生：控制變量法師：怎樣改變磁場方向？生：反過來放師：怎樣知道電流方向變了？生：靈敏電流計，指針偏轉(zhuǎn)方向不一樣，表明電流方向不一樣。師：請完成學(xué)案活動2的探究！師：好了，請小組分享交流他們的實驗結(jié)論生：與導(dǎo)體切割磁感線的運動方向和磁場的方向都有關(guān)師：其他小組也贊同這個結(jié)論的請舉手師：很好！師：如果磁場方向和導(dǎo)體運動方向都改變呢？生：電流方向不變【板書】：電流方向：磁場方向、導(dǎo)體運動方向有關(guān)4.7 能量的轉(zhuǎn)化具體教學(xué)設(shè)計如下：師：我們在剛才的實驗中產(chǎn)生了電流，得到了電能，消耗了什么能？生：機械能師：將機械能轉(zhuǎn)化為電能【板書】：機械能轉(zhuǎn)化為電能4.8 法拉第生平的介紹具體教學(xué)設(shè)計如下：師：你們知道是誰最先發(fā)現(xiàn)了電磁感應(yīng)現(xiàn)象嗎？邁克爾法拉第。一起來回顧這一段歷史。（播放視頻）1820年，奧斯特發(fā)現(xiàn)了電流能夠產(chǎn)生磁場，逆向思維讓人們開始思考，那磁場能不能產(chǎn)生電流呢？包括法拉第在內(nèi)的科學(xué)家們開始投入了這個方向的研究，法拉第在十年的時間里做了無數(shù)次實驗，經(jīng)歷了無數(shù)次失敗，終于在1831年發(fā)現(xiàn)了電磁感應(yīng)現(xiàn)象，法拉第的這個發(fā)現(xiàn)改變了世界文明的進(jìn)程，感應(yīng)電流的出現(xiàn)使大規(guī)模的用電變成了可能，人類也逐漸進(jìn)入了電氣時代，或許我們在開啟電源的那一刻都該默念一聲，謝謝你！法拉第。飲水思源，請大家不要忘了他。4.9 發(fā)電機及電磁感應(yīng)原理的應(yīng)用具體教學(xué)設(shè)計如下：師過渡：法拉第在發(fā)現(xiàn)電磁感應(yīng)現(xiàn)象之后不久，又利用電磁感應(yīng)發(fā)明了世界上第一臺發(fā)電機，剛才我們也成功的產(chǎn)生了電流，但遺憾的是這個電流并不能持續(xù)，怎樣才能得到持續(xù)電流？生：讓導(dǎo)體一直運動下去師：好主意！但那得需要多大一個磁場，好像不太現(xiàn)實！師：還有其他辦法嗎？師演示，能量環(huán)讓磁鐵往復(fù)運動師：怎樣才能方便地實現(xiàn)往復(fù)運動呢？師：其實可以讓線圈在磁場中轉(zhuǎn)動師：請大家觀察桌上發(fā)電機的結(jié)構(gòu)，主要由哪些部分組成？生：磁鐵、線圈、師補充電刷、銅環(huán)師：請大家轉(zhuǎn)動手柄，讓小燈亮起來【活動3：轉(zhuǎn)動手柄，小燈發(fā)光】（板書：二、應(yīng)用：發(fā)電機）【學(xué)生器材】：發(fā)電機模型師：每一組都成功讓小燈亮了起來請思考：1、這個電流是怎樣產(chǎn)生的？生：導(dǎo)體切割磁感線運動2、電流方向為什么在發(fā)生變化？生：因為導(dǎo)體切割磁感線的運動方向變了師：所以它發(fā)出的是交流電3、為什么要用銅環(huán)和電刷？生：導(dǎo)線會纏在一起教師演示大線圈轉(zhuǎn)動導(dǎo)線纏繞在一起師：大型發(fā)電機的線圈在轉(zhuǎn)動時，產(chǎn)生高電壓強電流，銅環(huán)和導(dǎo)線接觸會產(chǎn)生電火花，電刷也會有磨損。師：怎么改進(jìn)一下？要是線圈不動也可以發(fā)電就好了師：為了避免這些問題，大型發(fā)電機往往都是線圈不動，磁體轉(zhuǎn)動來發(fā)電。5 注重生活實際，促進(jìn)保持和遷移具體教學(xué)設(shè)計如下：師：生活中還有哪些地方用到了電磁感應(yīng)現(xiàn)象？【演示】閃光輪滑板車，沒有充電也沒有裝電池，只要以滾動就可以發(fā)光；這個手電筒，只要用手一壓，燈就可以發(fā)光，這些都是電磁感應(yīng)的原理。生活中電磁感應(yīng)的應(yīng)用還有很多，請看視頻。師：腦洞大開的人們將電磁感應(yīng)現(xiàn)象用在了生活中的方方面面，今天我們也異想天開來個空中來電【活動4：空中來電】【所需器材】：導(dǎo)線、電流表、還有3名同學(xué)！師請三名同學(xué)上來，2名舞繩，1名同學(xué)輔助其余同學(xué)請觀察靈敏電流計 師：來電了嗎？生：來了師：怎么來的電？生：導(dǎo)體在切割地磁場總結(jié)：這也就是我們今天所學(xué)的電磁感應(yīng)的內(nèi)容。6 小結(jié)本節(jié)課是運用新課程理念“提倡教學(xué)方式多樣化，注重科學(xué)探究”的教學(xué)案例，在教學(xué)過程中，根據(jù)教學(xué)目標(biāo)、教學(xué)對象及教學(xué)內(nèi)容來采取多種教學(xué)方式。整個教學(xué)過程中注重學(xué)生的已有認(rèn)知，將抽象的知識具體化，大量運用物理模型，在可視化中豐富學(xué)生的形象思維，幫助學(xué)生構(gòu)建磁感線的結(jié)構(gòu)，引導(dǎo)學(xué)生自主設(shè)計實驗，明確“切割磁感線”的內(nèi)涵，探究得出電磁感應(yīng)現(xiàn)象產(chǎn)生的條件和感應(yīng)電流的方向。通過這些多樣的教學(xué)方式，以期實現(xiàn)在教學(xué)中增強學(xué)生分析、合作、操作和表達(dá)的能力，培養(yǎng)其對物理學(xué)科學(xué)習(xí)的興趣。參考文獻(xiàn)1廖伯琴主持.義務(wù)教育物理課程標(biāo)準(zhǔn)（2011年版）S.北京：人民教育出版社,2011.7.10