《楞次定律》教學設計與實踐

摘要：楞次定律揭示的是一種因果關系和思想，實驗探究中融合著理論探究，理論探究中滲透了抽象的邏輯推理。由此形成了教和學的難度和難點。教學實踐證明，楞次定律的教學難度和難點，能夠通過設計實驗預案和科學的實驗環節加以克服，這既能弘揚新課程所大力倡導的科學探究精神，更能避免傳統的演示實驗所導致的學生感性認知過少所產生的理解難度，使學生在自主的實驗活動中理解楞次定律。由此實現知識與技能、過程與方法、情感、態度與價值觀的三維教學目標。

關鍵詞：楞次定律；實驗預案；實驗程序；實驗表格；思維活動；邏輯推理

中圖分類號：G633.7 文獻標識碼：A 文章編號：1003-6148（2013）1（s）-0064-4

教授楞次定律。傳統的方法是教師通過課堂演示實驗，展示實驗現象；再由實驗現象推理、歸納定律的內容；最后通過針對性練習，讓學生逐步體會與理解。這種教學模式導致學生在學習活動中，感性的認知過少，理性的理解過多，且主要靠教師不厭其煩的引導、解釋，由此形成了教和學的難度和難點。

教學實踐證明，楞次定律的教學難度和難點，能夠通過科學探究的教學環節設計加以克服，這既弘揚了新課程所大力倡導的科學探究精神，更避免了傳統的演示實驗所導致學生感性認知過少造成的理解難度，由此能更好實現知識與技能、過程與方法、情感、態度與價值觀的三維教學目標。

1、教學設想

由于楞次定律揭示的是一種因果關系和思想，在實驗探究中融合著理論探究，理論探究中又滲透了抽象的邏輯推理，這需要教師在學生實驗探究前，針對實驗中的一些障礙性的難點和學生知識能力水平，引導學生設計實驗預案。厘清實驗程序、明確實驗任務、計劃實驗器材，以降低實驗難度，實現實驗過程中的實驗探究和理論探究，為理解和總結楞次定律奠定堅實基礎。

1.1 實驗程序

驗定電流流向與電表指針偏轉方向的關系→觀察、記錄實驗過程所用手段與指針偏轉方向的對應關系→推理感應電流磁場方向與原磁場方向的因果關系→總結實驗揭示的判斷感應電流方向的規律。

1.2 實驗任務、實驗器材及實驗裝置圖

①磁鐵插入和拔出螺線管（磁鐵和線圈問的相對運動）；②模擬法拉第實驗（改變原電流）；③導體切割磁感線（導體與磁場間的相對運動），如圖1所示。

1.3 實驗手段、現象觀察、記錄與處理

通過磁鐵和線圈間相對運動并改變運動方向、通斷原電流電路、移動滑動變阻器滑動片改變原電流、導體棒與磁場間相對進行切割運動并改變運動方向等手段順次進行實驗；記錄實驗中實施的手段特征、電流表指針偏向、感應電流磁場方向及與原磁場方向關系等內容。對記錄內容以安培定則、左手定則為工具，以觀察、記錄的現象為依據，進行理論探究。推理、分析所用手段和電流表指針偏轉方向間必然的對應關系和存在的因果規律。

2、實驗程序設計

2.1 實驗難度及解決策略

由于本實驗需通過原因（實驗手段）和結果（實驗現象）推理、尋找判斷感應電流方向的方法、規律，要求學生具備一定的邏輯推理能力，雖然學生經歷了“探究電磁感應的產生條件”這個實驗，對實驗手段和表層的實驗現象已不陌生。但對于通過實驗尋找判斷感應電流方向的實驗細節卻是盲然的，不知道該做什么？怎樣做？這就是本實驗的難度，也是以往教學中，教師不愿讓學生進行分組實驗的原因。

要實現學生在實驗探究和理論探究中達成學會學習、科學思考的教學目標，教師既不能大包大攬，也不能不管不問。大包大攬會使學生沒有了主動性和探索興趣，喪失了實驗探究的教學目的；不管不問則會使學生在實驗中不知所以，毫無收獲，挫傷學生實驗探究的積極性。

如何把學生的實驗重心由手段和結果的表象轉移到因果關系的邏輯推斷上，使學生知道做什么？怎么做？成功的策略是引導學生找出實驗難點和中心環節，通過設計表格進行形象的展現。學生就可在表格內容的導引下順利進行實驗，同時通過表格自然的完成理論探究。

2.2 幾個實驗難點、中心環節

2.2.1 電流計指針偏向與電流流向關系的驗證

將驗證程序和內容設計為表格，如表1所示。

2.2.2 螺線管繞向的確認

螺線管繞向的正確確定，決定實驗能否成功進行。

2.2.3 實驗的中心環節

分析、體會原磁場方向及變化與感應電流的磁場方向問的關系，是通過實驗現象進行理論探究，總結規律的關鍵。

2.2.4 實驗過程中常用的工具性知識

啟發、引導學生自覺使用安培定則、左手定則服務于實驗，順利完成實驗探究中的推理分析。

2.3 設計綜合實驗表格，突破實驗難點

2.3.1 磁鐵插入和拔出螺線管（磁鐵和線圈間的相對運動）的實驗

這一實驗是教材推理和理解楞次定律的中心實驗，實驗表格設計中要突出磁鐵的磁場在螺線管中的方向及變化情況；感應電流的磁場方向及與磁鐵的磁場方向關系比較這些中心環節：引導學生感受磁鐵和螺線管間相對運動與實驗現象的對應關系，從因果效應認識電磁感應。該實驗表格設計，如表2所示。

2.3.2 模擬法拉第（改變原電流）實驗

這一實驗牽涉到兩條電路，兩種電流，兩種電流的磁場，是分組實驗中最易把因果對象混淆的實驗。實驗表格設計中要突出供電電路、原線圈及原電流磁場和感應電路、副線圈及感應電流磁場等概念，以突破兩條電路易混淆所造成的實驗難點。實驗表格設計，如表3所示。

2.3.3 導體切割磁感線（導體與磁場間的相對運動）實驗

這一實驗若崩一根導體棒與電流計連接，實驗中電流計表針偏轉很微小，為克服這一弊端，可繞制一個匝數較多的矩形線框。且使長邊較長，以盡可能突出切割特征，雖然本質仍是穿過線框的磁通量變化，但卻能產生良好的效果，如圖2所示。表格設計中可突出既從磁通量變化的角度感受和理解的實驗環節，又突出從感應電流產生安培力的角度感受和理解的環節，為從機械運動的方面理解楞次定律和介紹右手定則打好基礎。實驗表格設計，如表4所示。

3、教學實踐與體會

由于上述的實驗表格中涉及的內容是按實驗的科學程序設計的，所以在學生分組實驗前，將其印制為實驗報告單，讓學生通過實驗報告單從理論上研究實驗，明確實驗中先做什么、后做什么、怎么做，由此降低實驗難度。在學生基本明確了實驗原理和程序的基礎上，分組實驗就能順利、高效的進行，由此在實驗過程中實現從實驗現象到邏輯推理的思維活動，完成實驗報告單所賦內容。

以下兩個附表（表5、6）為分組實驗后從學生實驗報告單中抽取的實驗現象和推理結果的實驗表格記錄樣本。尤其是表6，既有從磁通量變化角度記錄的內容，又有從機械運動、相互作用角度記錄的內容，從而能為分組實驗后通過課堂教學引導學生根據自己實驗表格記錄的內容，歸納、總結、理解楞次定律奠定堅實的基礎。

這樣，學生通過實驗探究、理論探究，科學的認知、學習、應用楞次定律就達到了瓜熟蒂落、水到渠成的效果。