尚 校

(安徽省碭山第二中學(xué)，安徽 碭山 235300)

高中電磁學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)設(shè)計(jì)初探

尚 校

(安徽省碭山第二中學(xué)，安徽 碭山 235300)

物理學(xué)是一門以實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)的科學(xué)，實(shí)驗(yàn)是物理學(xué)概念和定律提出的基礎(chǔ)，在物理教學(xué)中具有十分重要的作用.在新課程教學(xué)改革不斷深化的現(xiàn)階段，要求注重對(duì)學(xué)生觀察能力和動(dòng)手能力的培養(yǎng)，全面提升學(xué)生的核心素養(yǎng)，這對(duì)于物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)也提出了越來越高的要求；然而，由于長(zhǎng)期受到應(yīng)試教育的影響，實(shí)驗(yàn)一直都是高中物理教學(xué)中的薄弱環(huán)節(jié).基于此，本文圍繞高中物理電磁學(xué)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行了探討，旨在為實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革提供參考.

高中物理；電磁學(xué)；實(shí)驗(yàn)教學(xué)

實(shí)驗(yàn)教學(xué)是高中物理教學(xué)中的重要組成部分，對(duì)于學(xué)生思維能力和綜合素養(yǎng)的提高具有十分重要的現(xiàn)實(shí)意義.電磁學(xué)是高中物理中的重要組成部分，其內(nèi)容、方法以及手段等對(duì)于學(xué)生的成長(zhǎng)和發(fā)展會(huì)產(chǎn)生直接影響，因此要立足于物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)現(xiàn)狀，采取有效手段推進(jìn)高中電磁學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革.

1 高中電磁學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)現(xiàn)狀

在素質(zhì)教育不斷深化的現(xiàn)階段，高中物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革也逐漸開展.然而，從我國高中電磁學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)現(xiàn)狀來看，其中還存在著以下一些問題.

(1) 教學(xué)理念落后，不適應(yīng)新課程教學(xué)

教學(xué)理念落后，無法滿足新課程教學(xué)標(biāo)準(zhǔn)要求，這是高中電磁學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中存在的首要問題.一方面，教師不愿意去接受新理念，無法站在全局的高度和更高的層次去看待實(shí)驗(yàn)教學(xué)；另一方面，在實(shí)驗(yàn)教學(xué)中還存在“以講代做”“以背代做”等現(xiàn)象，再加之電磁學(xué)實(shí)驗(yàn)中具有一些危險(xiǎn)因素，所設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)也僅限于機(jī)械模仿和流于形式，學(xué)生缺少親自動(dòng)手操作的能力.

(2) 學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)重視程度不夠

由于長(zhǎng)期受到應(yīng)試教育的影響，高中生對(duì)于物理實(shí)驗(yàn)的重視程度不夠，雖然絕大部分的學(xué)生能夠在教師的幫助下完成實(shí)驗(yàn)，但是對(duì)實(shí)驗(yàn)不具備較強(qiáng)的積極性和求知欲，對(duì)實(shí)驗(yàn)?zāi)康牟幻鞔_，對(duì)于實(shí)驗(yàn)儀器的原理和結(jié)構(gòu)也不能深入了解；有些學(xué)生認(rèn)為實(shí)驗(yàn)的目的在于應(yīng)對(duì)高考，從而以記憶實(shí)驗(yàn)代替親自動(dòng)手做實(shí)驗(yàn).

(3) 實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式僵化

現(xiàn)階段的高中物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)通常都是一個(gè)班級(jí)的學(xué)生在同一時(shí)間、用同一種方法完成同一個(gè)實(shí)驗(yàn)，學(xué)生按照教師所說的實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、原理、器材、步驟以及注意事項(xiàng)去做，這種固定的實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式不利于學(xué)生思維能力的提高和智能的發(fā)展.對(duì)于電磁學(xué)實(shí)驗(yàn)而言，學(xué)生只是機(jī)械地重復(fù)教師在課堂中所做的演示實(shí)驗(yàn)，在教學(xué)內(nèi)容和形式上沒有留給學(xué)生足夠的拓展空間.

2 高中電磁學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革案例

2.1 “用伏安法測(cè)電源電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)電阻”實(shí)驗(yàn)教學(xué)設(shè)計(jì)

(1) 展示實(shí)驗(yàn)方案，激發(fā)學(xué)習(xí)興趣

向?qū)W生展示“怎樣測(cè)量電源的電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)電阻”的實(shí)驗(yàn)方案.

② 電流電阻法：E=I(R+r)，轉(zhuǎn)化為間接測(cè)量I和R；

④ 伏安法：根據(jù)E=U+Ir，轉(zhuǎn)換為間接測(cè)量U和I.

學(xué)生可以利用已學(xué)的知識(shí)，選擇實(shí)驗(yàn)方法，由此激發(fā)出對(duì)實(shí)驗(yàn)探究的興趣.

(2) 創(chuàng)設(shè)情境，確定實(shí)驗(yàn)方案

教師引導(dǎo)學(xué)生在課堂上，自主選擇實(shí)驗(yàn)方案，如用伏安法，確定其實(shí)驗(yàn)原理U=E-Ir，對(duì)于實(shí)驗(yàn)過程中使用到的實(shí)驗(yàn)器材予以確定，對(duì)于測(cè)量電路予以明確，教師需向?qū)W生提示實(shí)驗(yàn)操作規(guī)范.在此過程當(dāng)中，教師可以將學(xué)生分成幾個(gè)小組進(jìn)行討論，比較幾種實(shí)驗(yàn)方案的優(yōu)、缺點(diǎn).學(xué)生分組進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，連接電路，對(duì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行測(cè)量，借助EXCEL對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，從中總結(jié)出實(shí)驗(yàn)結(jié)論，教師引導(dǎo)學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行交流和分析.

(3) 深入探究，優(yōu)化實(shí)驗(yàn)

教師引導(dǎo)學(xué)生從公式和圖像兩方面著手，對(duì)內(nèi)接法和外接法產(chǎn)生誤差的原因進(jìn)行具體的分析，提出問題：兩種測(cè)量電路的測(cè)量結(jié)果相同嗎？伏特表和安培表的引入分別引起了什么影響？學(xué)生通過探究，得出外接法所測(cè)量的結(jié)果小于內(nèi)接法的測(cè)量結(jié)果，外接法的誤差是由伏特表內(nèi)阻所引起的，內(nèi)接法的誤差則是由安培表內(nèi)阻所引起的.

通過對(duì)以上問題的分析，使得學(xué)生明白，實(shí)驗(yàn)過程中的測(cè)量誤差是無法避免的，但是可以采取科學(xué)合理的測(cè)量方案來有效地減少誤差；在此基礎(chǔ)之上，對(duì)于以下三種情況來進(jìn)一步引導(dǎo)學(xué)生對(duì)測(cè)量方案予以確定：①只要求對(duì)電動(dòng)勢(shì)進(jìn)行粗測(cè)的時(shí)候，可以直接使用伏特表；②要求精確測(cè)定電動(dòng)勢(shì)的時(shí)候，可以使用內(nèi)接法；③要求同時(shí)精確測(cè)量電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)電阻的時(shí)候可以采用外接法.

2.2 “楞次定律”實(shí)驗(yàn)教學(xué)設(shè)計(jì)

(1) 實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)

在小車上將線圈固定，利用導(dǎo)線將線圈的輸出端和復(fù)讀機(jī)的話筒插座實(shí)現(xiàn)連接，將外接LED的輸出線插入到復(fù)讀機(jī)的耳機(jī)插座當(dāng)中，接通復(fù)讀機(jī)電源，按下放音鍵，開始進(jìn)行以下實(shí)驗(yàn).

首先，由遠(yuǎn)到近將磁鐵向左推向線圈，注意不和線圈相接觸，學(xué)生可以發(fā)現(xiàn)線圈和小車會(huì)跟隨磁鐵向左運(yùn)動(dòng)，且LED會(huì)發(fā)光，這種現(xiàn)象說明在線圈當(dāng)中產(chǎn)生了感應(yīng)電流，并使得線圈和磁鐵的相對(duì)端形成了磁極，其和磁鐵的磁極命名相同，在黑板上畫出原磁場(chǎng)和感應(yīng)電流的磁場(chǎng)示意圖，由此展示感應(yīng)電流的磁場(chǎng)是“反抗”原磁通量的增加.

其次，將磁鐵靠近線圈，并向右拉動(dòng)，使得磁鐵離開線圈，此時(shí)可以看見LED發(fā)光，這種實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象說明在線圈中產(chǎn)生了感應(yīng)電流，感應(yīng)電流使得線圈和磁鐵的相對(duì)端形成了磁極，將其和磁鐵的磁極設(shè)定不同的名稱，并在黑板上畫出原磁場(chǎng)和感應(yīng)電流的磁場(chǎng)，由此說明感應(yīng)電流的磁場(chǎng)在“補(bǔ)償”原磁通量的減少.

再次，為了讓學(xué)生感受到通過實(shí)驗(yàn)理解“阻礙”的意義，需要將小車予以固定，當(dāng)磁鐵的N極或S極接近或者是遠(yuǎn)離線圈的時(shí)候，可以明顯地發(fā)現(xiàn)在磁鐵和線圈之間好像是存在著一根無形的彈簧，對(duì)其相對(duì)運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生了阻礙作用.

通過設(shè)計(jì)以上實(shí)驗(yàn)，學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象進(jìn)行分析和總結(jié)，可以從中得出楞次定律：感應(yīng)電流的磁場(chǎng)總是要阻礙引起感應(yīng)電流的磁通量的變化.

(2) 驗(yàn)證感應(yīng)電流的方向

一方面，當(dāng)磁鐵快速接近或者是遠(yuǎn)離線圈的時(shí)候，利用楞次定律和安培定則對(duì)其進(jìn)行分析，由此判斷出感應(yīng)電流的方向，同時(shí)在等效電路圖上將其予以標(biāo)出.

另一方面，將顯示感應(yīng)電流方向的放大電路用導(dǎo)線連接到線圈上，然后將活動(dòng)電路板去除，使得磁鐵快速接近或遠(yuǎn)離線圈，將兩個(gè)方向并聯(lián)的LED的發(fā)光情況作為依據(jù)，對(duì)感應(yīng)電流方向進(jìn)行判斷，對(duì)以上探究結(jié)論予以驗(yàn)證.

3 結(jié)語

綜上所述，物理是一門以實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)的自然科學(xué)，實(shí)驗(yàn)是學(xué)生將物理知識(shí)和實(shí)際相聯(lián)系的重要途徑，在培養(yǎng)學(xué)生觀察能力、思維能力和操作能力等方面起到了積極的促進(jìn)作用.在實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，應(yīng)實(shí)現(xiàn)教學(xué)模式、教學(xué)方法的多樣化，與現(xiàn)代教育技術(shù)實(shí)現(xiàn)有機(jī)結(jié)合，從而推進(jìn)高中物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)的可持續(xù)發(fā)展.

[1] 楊卉，溫志華.案例分析：《伏安法測(cè)電源電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)電阻》實(shí)驗(yàn)課[J].中國電化教育，2004，(9)：62-63.

[2] 卞龍寶，王洪根.遵循認(rèn)知規(guī)律 科學(xué)調(diào)整教材實(shí)驗(yàn)——談“楞次定律”教學(xué)實(shí)驗(yàn)的調(diào)整和安排[J].科學(xué)大眾(科學(xué)教育)，2012，(2)：24.

[3] 柯珊，馬云鵬.基于學(xué)科核心內(nèi)容的教學(xué)探索——以高中物理電磁學(xué)為例[J].教育科學(xué)研究，2016，(5)：47-52.