實驗啟發式教學法在《楞次定律》教學中的應用

本文淺談實驗啟發式教學法在《楞次定律》教學中的應用。

一、“實驗啟發式”教學方法的應用

1.“實驗啟發式”教學過程的分析

根據教材和學情的特點以及教學目標，選擇采用“實驗啟發式”教學法。其具體的教學思路可以概括為：提出問題→理論推斷→實驗驗證→分析討論→歸納概括→練習應用。

（1）提出問題，理論推斷。通過復習前一次課關于電磁感應現象的內容和結論，提出問題：產生感應電流的條件是什么？感應電流的電能從何而來？如何判斷感應電流的方向？

在教學中使學生明確：根據能量轉化和守恒定律，感應電流在閉合電路中流動時的電能，必然是從其他形式的能量轉化而來的。例如，把磁體插入閉合線圈（圖1）或從閉合線圈中抽出，線圈中就產生感應電流。感應電流必然要使磁體和線圈發生相斥(磁體插入線圈)或相吸(磁體從線圈中抽出)作用，外力克服這種斥力或吸力（都是阻力，外力F與速度V的方向相反）做了功，才能把其他形式的能量轉換為感生電流的能量。如果不是這樣，就要違背能量守恒定律了。因此，楞次定律本質上就是能量守恒定律在電磁感應現象中的具體表現。

從能量轉換的角度來分析（圖1）：螺線管中用楞次定律得出的感應電流所形成的磁場，在螺線管上端應該為N′極，這個N′極將排斥外來的條形磁鐵（下端N極）的運動，條形磁鐵受此排斥力的作用而運動速度逐漸減小，即動能要減少；要維持其運動速度不變，則需要有外力對磁鐵做功。可見，電磁感應現象中，閉合線圈中的電能是由外部的機械能通過克服外力（阻力）做功轉化而來的。因此，楞次定理與能量轉換與守恒規律是相符合的。

分析：采用上述方法，不僅簡化了楞次定律的教學過程，符合學生的認知規律，符合教學循序漸進性的原則，而且能使學生認識到能量守恒定律的普遍意義，也符合教學系統性的原則，使學生能更好地理解和掌握楞次定律的實質，有利于培養學生的思維能力。

（2）觀察現象，實驗驗證；分析討論，歸納總結。研究磁鐵插入或拔出線圈時，線圈中的磁通量發生變化的情況：

第一步：觀察、識別實驗儀器，做好實驗準備工作。

第二步：演示實驗，觀察、分析、歸納、總結。（圖中實線箭頭表示原磁場方向，虛線箭頭表示感應電流磁場方向）。

與學生一起討論，并作好記錄：

條形磁鐵的原磁場方向如何？此過程中B線圈中原磁場的磁通量如何變化？

電流表的指針怎樣偏轉？通過B線圈的感應電流方向如何？

B線圈中感應電流的磁場方向如何？

思考：根據實驗記錄結果，考慮感應電流的磁場φ感和條形磁鐵的磁場φ原（引起感應電流的原磁場）間有何關系？學生積極思考、認真分析，歸納結論：當φ原增大時，φ感與φ原方向相反；當φ原減小時，φ感與φ原方向一致。

依據有三條：

第一，學生觀察教師的演示實驗，在教師指導下，讓學生細心觀察，動眼、動手、動腦、動口去研究問題，獲取知識。學生通過實驗觀察，有利于形成正確的物理概念，加深理解物理規律，提高分析和解決問題的能力。

第二，歸納、總結、啟發思維是在實驗的基礎上，經過教師的引導和啟發，進行分析概括，由感性到理性、由個別到一般的抽象思維過程。也就是通過議論、分析把實驗中觀察到的物理現象，概括出物理概念和規律。啟發思維的運用形式，可以是教師與學生的問答式，也可以是教師啟發引導下的學生議論小結，亦可以是學生議論基礎上的教師講述。

第三，練習應用是指學生通過練習運用所學物理知識，達到加深理解，鞏固知識和培養能力。主要是在課堂上讓學生做習題，還有解釋實驗或生活中的一些物理現象，或進行實驗驗證等。

2.“實驗啟發式”教學過程中的學法指導

教學是通過一定的方法進行的，而教學方法的基礎是學生學習的方法，其主要分二大類型：接受學習和發現學習。本次課學生的學習方法，采用的是“接受學習”方法。

接受學習是指學生通過教師呈現的材料來掌握現成知識的一種學習方式，其特點是指學生將學習材料作為現成的定論性的知識來加以接受、內化，形成自己的知識，而不是重復人類發現、形成有關知識的過程。

要使接受學習成為有意義的學習，最關鍵的是要從以下兩個方面進行努力：第一，教師要激發起學生進行意義學習的心向，而這要靠平時培養學生的意義學習的良好習慣，克服“死記硬背”的不良學習習慣；第二，設法使新知識與學生認知結構中已有的有關知識聯系起來，這就要采取種種措施。

因此，在教學設計時，事先要有充分的思想準備，對于課堂中可能出現的現象（比如學生可能提到的問題等）應采取什么措施，用什么樣的手段來有效提高課堂效果。比如說重點學生和一般學生等，要事先有一定的了解。只有這樣，才能做到有的放矢。例如：

（1）有的學生把“阻礙磁通量的變化”理解為 “與原磁通量相反”；把“阻礙”理解為“阻止”。在教學中要使學生了解：感生電流產生的磁通量是阻礙原磁通量的“變化”，而不是與原磁通量相反；“阻礙”不是“阻止”而是“延緩”。如果磁通量的變化被“阻止”了(即不變了)，則感生電流也就無從產生。

（2）加深學生對教材的理解，應巧用比喻、化難為易。運用比喻在說明事理、描摹物態方面，能給人以哲理的啟發，形象的聯想。教師在講述中靈活運用自然貼切、新穎有趣、生動形象的巧比妙喻，將教學內容化難為易，化繁為簡，化理為趣，以加深對理論知識的理解，因而有其獨特的魅力，是藝術性講述中常用的技巧。

為了使學生牢固地掌握楞次定律所反映的感生電流方向的規律，在實驗得出楞次定律之后，可以通過如圖２所示的演示實驗，當N極接近A環，A環被磁鐵推斥；離開A環，A環被磁鐵吸引。用S極接近、離開A環，可觀察到同樣現象；可將上述現象形象地比喻為“敵進我退，敵退我進”，便于學生理解楞次定律的內容和解題步驟。

二、“實驗啟發式”教學的手段

通過演示實驗，可以指導學生觀察和分析物理現象，獲得生動的感性認識，從而更好地理解和掌握物理概念和定律。還可以培養學生的觀察能力、分析與綜合能力和邏輯思維能力。演示實驗可以使教學過程生動活潑，注意力集中，對物理現象獲得深刻的印象，好的演示實驗有時可使學生長期不忘，引起學生濃厚的興趣。此外，教師的演示對于學生實驗能力的培養往往起著示范作用。

例如：對楞次定律的解釋，不應僅停留在口頭和文字的解釋上，應讓學生在解決實際問題中加深理解。可以指導學生通過種種實驗和事例來理解原磁通量的“變化”，并應用楞次定律來判斷感應電流的方向。

演示實驗除了需達到上述基本要求外，還需與其他直觀教學手段相配合，包括板書、板畫、掛圖、模型乃至及各種現代化手段，并且輔以形象的語言和手勢等。

例如：在“楞次定律”教學中，除了做好主要實驗外，為了突破“阻礙”這個教學難點，也可以采用電腦技術，來生動形象地展示當條形磁鐵插入和拔出時磁場變化而導致磁通量變化，從而產生感應電流的過程，使得本來無形的物理過程，變得有聲有色。這樣既可以激發學生學習興趣，搞活教學氣氛，又能提高教學效果。另外，在“楞次定律”的實驗中，為了改變實驗效果，可快速、反復地插入和拔出條形磁鐵，這樣由于磁場在不斷變化，因而與線圈相連的電流表指針將來回擺動。因此，教學手段實施的好壞也是課堂教學成敗的重要因素的重要之一。

三、“實驗啟發式”教學過程的新課導入與學習評價

1.新課導入

采用演示實驗導入法。演示實驗導入，是指教師通過實驗演示，使學生通過對實驗的觀察去發現規律，進行歸納總結，推導出結論，來導入新課。

運用此法應當注意：第一，直觀演示的內容必須與教材有密切的聯系并能為講授教材內容服務。第二，要讓學生明確觀察的目的，掌握觀察的方法。第三，教師要善于抓住時機提出問題，并引導學生積極思考。

例如：通過演示前一次課關于電磁感應的現象，復習電磁感應的結論，由此提出問題：產生感應電流的條件是什么？感應電流的電能來自何處？如何判斷感應電流的方向？逐步從能量守恒定律過渡，來導出楞次定律。

在新課導入過程中使學生明確：感應電流在閉合電路中流動時是要消耗能量的，而根據能量守恒定律，這部分能量必然是從其他形式的能量轉化而來的。例如，把磁體插入閉合線圈（圖1）或從閉合線圈中抽出，線圈中就產生感生電流。感生電流必然要使磁體和線圈發生相斥(磁體插入線圈)或相吸(磁體從線圈中抽出)作用，外力克服這種斥力或吸力（都是阻力）做了功，才能把其他形式的能量轉換為感應電流的能量。如果不是這樣，就要違背能量守恒定律了。因此，楞次定律本質上就是能量守恒定律在電磁感應現象中的具體表現。

2.學習評價

在課堂教學的評價中，要重視正面性和積極性，以表揚為主，批評為輔，評出動力，評出積極性，配合適時適度的身體語言：鼓勵和微笑的眼神，來激發學生學習的熱情。尤其對學習有困難的學生，通過誠懇的評價激發其內心追求完美的需要。

本次課的類型為“實驗啟發式”，關鍵在演示實驗的過程中，應通過課堂提問和啟發誘導學生先認真看、聽、想，再作出判斷；或者先讓學生自己說一說是怎樣想的，講一講思維過程，再進行適當的評價。

(作者單位：江蘇省無錫技師學院)