反饋在物理實驗教學中的應用
——以“用磁感線描述磁場”教學片斷為例

廖凌宏

（福州第三中學，福建 福州 350003）

反饋在物理實驗教學中的應用
——以“用磁感線描述磁場”教學片斷為例

廖凌宏

（福州第三中學，福建 福州 350003）

反饋式實驗教學就是在物理實驗教學中引入“反饋”這一環節，在實驗過程中，學生真切感受實驗，把外界知識內化成自己的知識，反饋式實驗教學有助于提高課堂的教學效果和學生的學習效果。文章就“用磁感線描述磁場”教學中，以探究通電直導線周圍磁感線分布為例，具體分析如何在教學中實施反饋式實驗。

反饋式實驗教學；磁感線；磁場

反饋是物理學中一個基本概念，其詞義之一是在電子管或晶體管電路中，把輸出電路中的一部分能量送回輸入電路中，以增強或減弱輸入訊號的效應。在物理實驗教學中，拓展“反饋”這一概念，引入“反饋”這一環節，稱為反饋式實驗教學。［1］

反饋式實驗教學與傳統實驗教學有著明顯的區別。傳統實驗教學在課前把“注意事項”和“主要步驟”全部告訴學生，學生只需要記住這些，并在實驗操作過程中避免犯這些錯誤。實施這種傳統實驗教學最主要是受課堂時間的制約，希望在有限的時間里，最大限度地完成實驗任務。雖然這種實驗教學方法，能夠達到教學的知識目標，但其教學效果未必是最佳的。典型的問題是學生在一段時間之后，容易遺忘這些“注意事項”和“主要步驟”。最主要原因是這種教法忽略了學生的情感體驗，剝奪了學生“犯錯誤”的機會，學生在實驗中不能真切地感受到這些步驟的重要性，失去了自身的情感體驗，自然，知識的遺忘率就比較高。

而在反饋式實驗教學過程中，事先“隱藏”一些“注意事項”和“主要步驟”，允許學生在實驗中“犯錯誤”，通過“反饋”這一環節，去主動發現“犯錯誤”的原因，找到解決問題的方案，真正體驗到這些“注意事項”和“主要步驟”的重要性。實施反饋式實驗教學的基本策略是“初步實驗—反饋—再次實驗—再反饋......”［1］在這個學習過程中，學生能真切地感受實驗，把外界知識內化成自己的知識，反饋式實驗教學有助于提高課堂的教學效果和學生的學習效果。

在“用磁感線描述磁場”教學中，學生在初中已經學過磁場的部分知識，對磁場的基本性質比較了解，能用磁粉或者小磁針探測磁鐵周圍的磁場分布情況，但是對于電流周圍存在磁場僅是處于基本了解的程度，對其磁場分布情況一無所知。該節課常規的教法是采用演示實驗教學方法：在通電直導線周圍撒磁粉，來顯示通電直導線周圍的磁場分布情況。這種教學的優點在于能讓學生快速得到結論，但這種教法，剝奪了學生學習過程中思考和自主學習的機會，同時這個演示實驗，無法定性描述電流流向與磁感線繞向之間的關系。基于這兩點的思考，根據新課程教學理念，教師應當通過創設情境讓學生在充分感知的基礎上，讓學生通過自主學習實現對新知識的順應，所以該節課應該采用探究式實驗教學方法。該節課采用的探究式實驗教學方法有以下兩種：

一是分組實驗探究。在通電直導線周圍撒鐵屑進行分組實驗，得到磁感應線的大概分布，然后在通電直導線周圍放小磁針使實驗結果清晰化，再用標準的通電直導線周圍磁感應線分布圖與其進行對比，最后用安培定則驗證電流流向與磁感線繞向之間的關系。［2］

二是演示實驗與分組實驗相結合的教學方法。在通電直導線周圍放小磁針進行演示實驗，判斷磁場的性質，然后在通電直導線周圍撒磁粉，進行分組實驗，觀察實驗現象得到結論。［3］在這個過程，學生進行了實驗前的分組討論，完善方案，然后進行分組實驗。學生學習的積極性得到較好調動，不再是簡單地觀察演示實驗，而是主動地參與到實驗討論中，得到完善的方案后再進行實驗。這種教學也存在一定的不足：用磁粉進行分組的實驗，不能直觀地進行電流流向與磁感線繞向之間關系的判斷。實驗前進行充足的討論，雖然可以避免學生在實驗中出差錯，但是實驗前把所有的“注意事項”描述的太清晰，也剝奪學生在實驗中“犯錯誤”的機會，減少了學生對實驗的體驗感。

綜合上述情況，筆者在探究實驗的過程中引入“反饋”這一環節，即采用反饋式實驗教學方法，完善探究的過程。學生在“初步實驗—反饋—再次實驗—再反饋......”過程中，在不斷“犯錯誤”過程中，總結方法完成實驗，最終獲取知識。

實驗室現有探究器材是磁粉、鐵屑，由于使用磁粉、鐵屑等進行實驗，不夠直觀判斷電流流向與磁感線繞向之間的關系。于是筆者購買紐扣指南針代替磁粉進行分組實驗（每組6枚紐扣指南針），同時自制一些實驗線圈。如圖1所示為實驗電路圖與部分實物。下面具體分析在教學中如何實施反饋式探究實驗。

該節實驗探究有兩個特別重要的注意事項：以直導線為中心，環形擺放指南針；電流流向決定了通電直導線周圍的磁感線繞向（即電流流向與磁感線繞向之間的關系）。在該節課教學過程中，先不直接告訴學生這兩個要點，學生通過初步實驗—反饋—再次實驗—再反饋的方法，進行有效實驗探究，體會到這兩個要點，完成該節課的知識學習。

圖1 實驗電路圖與部分實物圖

1.如何擺放指南針

（1）初步實驗：6枚指南針擺放可以任意擺放，觀察通電之后指南針N極的指向是否有規律。

初步反饋：在初做過程中，學生的實驗也只是試探性的，不易觀察指南針N極指向的排列規律。

設計初做實驗環節，是因為學生使用的是教師自制、自備的實驗器材，對實驗器材比較陌生，學生可以通過初做實驗以及反饋，體驗這些實驗器材的工作方式，便于初步觀察實驗現象。同時得到解決“如何擺放指南針”這一問題的方案：用鉛筆在紙板上粗略描繪出N極指向的方法，進一步尋找擺放指南針的方法。

（2）再次實驗：在實驗過程中，用鉛筆在紙板上描繪出N極指向，并觀察、描述實驗現象。

再次反饋：部分小組很快找到規律，另一部分同學則沒能發現規律。

通過這次實驗反饋，學生間展開交流，讓學生教學生，并提出了以直導線為中心，環形擺放指南針的研究方案。這次反饋提供了學生之間相互學習的機會，大大激發了學生的學習興趣。同時，學生在這次實驗反饋之后，對直導線周圍的磁感線分布有了初步、直觀的認識，為進一步探究直導線電流流向與磁感線繞向之間的關系，提供了實驗基礎。

2.探究電流流向與磁感線繞向之間的關系

（1）初步實驗：根據學生提出的方案，以直導線為中心，環形擺放指南針，進行再次實驗，觀察指南針N極指向的排列規律（俯視圖）。

初步反饋：一部分學生描述指南針N極指向呈順時針排序，另一部分學生觀察到的則是逆時針排序。

這次實驗的反饋環節，直觀呈現學生實驗結果的差異性，學生通過比對不同組之間的實驗裝置及操作，猜想引起不同實驗結果的原因——電流流向不同。

（2）再次實驗：改變電流方向，再實驗，驗證自己的猜想。

再次反饋：經過實驗驗證，電流流向不同是形成不同實驗現象的原因。

在這個實驗反饋環節中，學生不僅找到了引起不同實驗現象的原因，而且進一步總結電流流向與與磁感線繞向的關系，即得出安培定則，順利完成了教學重難點的突破。在該節課的教學過程中，通過這些實驗反饋環節，把實驗操作的機會還給學生，把發現問題、解決的問題的機會留給學生，激發了學生的學習興趣，提高了學生的學習熱情，讓學生對所學的知識有了情感的體驗，不易遺忘。

最后需要指明的是，為了在實驗教學實施“反饋”這一環節，并不是所有的“注意事項”和“主要步驟”都不告訴學生，讓學生進行沒有目的性的摸索。相反，需要借助傳統實驗教學為基礎，告訴學生基本實驗的目的和步驟，同時“隱藏”幾個重要“注意事項”和“主要步驟”，讓學生在實驗中“犯錯誤”，主動去發現問題、解決問題，只有經過學生體驗的，才是學生自己的“注意事項”和“主要步驟”，才會記憶深刻。

［1］林杰.“初步實驗→反饋交流→細致實驗”分組實驗策略研究［J］.教育評論，2014(8).

［2］吳春良.讓自主探究真正融入物理課堂——《幾種常見的磁場》第一課時教學設計［J］.教學儀器與實驗，2012(6).

［3］張欣.高中物理探究性教學模式的教學實踐——以《用磁感線描述磁場》教學為例［J］.中學教學參考，2012(29).

（責任編輯：詹國榮）

福建省普通教育教學研究室立項課題（項目編號：MJYKT2015-103）。