《神奇的小電動機》課堂實錄與分析

教學分析

本課是教科版六年級上冊《能量》單元的第5課。本單元的內容在課標中屬于“物質科學領域”，對5—6年級的學習目標體現在“知道磁是自然界中存在的能量形式”和“一種表現形式的能量可以轉化為另一種表現形式”。

本課《神奇的小電動機》主要涉及電與磁之間的能量轉化利用，以這節課為切入點，讓學生從具體的小電動機中抽象出對能量的大致理解。在本節課前，學生已經認識了“電能產生磁”“電磁鐵具有磁鐵的性質”“改變電磁鐵磁力大小的方法”等，這是本課學習的基礎。

而后面的內容更是為“能量”開啟了新的方向，本節課要解決的一個大問題就是“電動機的原理是：電能產生磁，利用磁的相互作用轉動”，后面一課《電能從哪里來》是電動機逆方向的能量轉化。

通過對學習對象的學情了解，發現在學生拆開小電動機后，在大量未知的概念基礎上出現一個既陌生又復雜的概念——“換向器”，容易擾亂他們的思維，而這個概念又無法簡單解釋清楚。同時，在轉子上電流的流向非常復雜，它涉及線圈的串聯疊加等。在學生概念形成的初期，給予太多未知或難度很大的內容會使大部分學生喪失信心和研究的興趣。

部分六年級學生對小電動機是有一定使用經驗的，但是對其內部構造和工作原理幾乎是一無所知的。這個問題，如果要讓孩子們完全通過觀察小電動機內部構造和分析線圈電流流向來解決，對于學生的整體水平要求非常高，需要他們有扎實的知識基礎，細致有層次的觀察方法和靈活運用科學原理的邏輯分析能力等，這還不包括線圈內部的電流流向問題。

根據以上分析，我們確定本課的教學目標是：了解小電動機的功能是將電能變成動能；認識小電動機的構造；初步了解小電動機的工作原理。教學重點：通過觀察、實驗、思考，探究小電動機的工作原理。教學難點：綜合所學知識，分析、解釋小電動機的工作原理。

小組準備：帶導線的電池盒一套、鎖片已經撬開的小電動機一個、電動機原理模擬器材一套、環形磁鐵若干等；教師準備：PPT等。

處理及優化

1.目標確定：找準合適的“點”

本節課對教材中“換向器”概念的涉及采取了暫時的規避，同時刪除了“觀察電流是沿著怎樣的線路流過線圈的”這個問題。對“換向器”的認識只作為一個彈性目標處理，讓學生始終圍繞一個問題前進。將目標定位在：認識小電動機的構造，綜合所學知識分析、解釋小電動機的工作原理。讓學生在模擬實驗中發現，只有當磁鐵和通電電磁鐵相互作用時才能轉動，再切入問題“磁鐵靠近之后為什么轉子會快速轉動起來？”

2.探究過程：激起探究的“趣”

本節課圍繞“神奇”創設情境，讓學生三次感受小電動機的神奇，極大地激發了他們的學習興趣。

第一次：聚焦小電動機，使學生興趣盎然，第一次領略電動機的神奇，產生探究的欲望。

第二次：學生利用實驗裝置使小電動機動起來，又一次體驗電動機的神奇。

第三次：學生結合前面的學習內容，改造了電動機，達成了老師的挑戰要求，使他們再次獲得心理上的滿足，再一次體會到它的神奇！

學生的參與度在一次又一次的活動體驗刺激中得到提升，他們自發地思考，主動探究，獲得的愉悅和成就感超越這節課需要的目標，引領他們繼續探究。

3.教材處理：促發思維的“場”

教材中先安排“猜想小電動機為什么會轉動”，然后“檢驗我們的猜想”，安裝支架和電路。教學中我們順應學生的思維，做了如下調整：首先進行模擬實驗，給各小組提供模擬小電動機里各部分原件的材料，讓學生在可視的環境下觀察、研究和思考。

前面的內容進行處理后降低了難度，節省了時間；后面則對小電動機的轉速和方向的研究進行拓展。

另外，我們對課本上的實驗材料進行了改進，重復利用率高，節約了時間，提高了實驗的成功率，讓學生獲得科學證據的同時增強了探究的自信。

教學過程

1.認識電動機

師：老師已經為每個組準備了一樣物品，放在桌上，你們以前見過嗎？在哪見到的？

生：我在制作汽車模型時見到過。

師：你知道它叫什么名字嗎？

生：小電動機。

師：電動機——人們用它干什么呢？

生：接通電源后它能讓我們的車子、電扇動起來。

師：電動機通電后真的能轉動起來嗎？

生：是的！

師：怎么才能使它轉起來？

生：用導線連接電池，小電動機就能轉起來。

師：是嗎？那我們來試一試。你們的小電動機轉起來了嗎？

生：轉起來啦！

師：你們是怎么使它轉動的？

生：電動機通電后就能使它轉動。

評析：從談話中直接切入小電動機，調動學生的已有認知；分小組利用帶有導線的電池盒使小電動機轉起來，使學生一進課堂就感受電動機的“神奇”，充分調動了學生的研究欲望。轉子上加上小風車，顯性呈現轉子的轉動，很直觀。

2.觀察小電動機

師：這個電動機接上電源就能轉動起來啦，看來這個電動機真的有點神奇。它里面究竟是什么樣的結構呢？怎么才能知道？

生：把它拆開看看。

師：請大家分組拆開小電動機——觀察拆開的小電動機，它有幾個部分？各部分有什么部件？

生：我們組拆開小電動機后發現它由三個部分組成，黃色的塑料蓋上有兩片黃色金屬，金屬殼里面有兩塊磁鐵，中間的部分有三個鐵塊，鐵塊上繞著銅絲。

師：你們觀察得非常仔細！這三個部分分別叫作后蓋、外殼和轉子。外殼內部有兩塊磁鐵嗎？你們是怎么知道的？

生：我們組用身邊的含鐵的物品去接近它，能被吸引。

師：你們利用磁鐵的磁性實驗判斷。這兩塊磁鐵是怎么分布在外殼內部的呢？

生：它們相對著排布在外殼兩邊。

師：轉子上的線圈繞在鐵芯上，我們會聯想到什么？

生：電磁鐵。

師：怎樣驗證我們的猜想？

生：將轉子直接接近大頭針，不能吸起；通電后再接近大頭針，能吸起，說明它是電磁鐵。

師：你利用了通電后電磁鐵具有磁性，能吸引鐵一類的物質來檢驗它是否是電磁鐵。為什么要先直接用轉子接近大頭針？

生：為了排除轉子本身就是磁鐵的可能。

師：你的思維很嚴謹。下面請認真觀察投影展示實驗。（出示圖片：通斷電時轉子的情況）你們發現了什么？

生：轉子是電磁鐵。

評析：教師的處理直接點到為止：轉子是電磁鐵，適當地調整了目標難度。在觀察小電動機的活動中，除了讓學生認識到其構造，更將其與學生對“磁鐵”“電磁鐵”的認知串在一起，為后續分析解釋小電動機的工作原理搭建了極好的思維支架。

3.探究小電動機轉動的秘密

教師布置觀察任務，并介紹實驗裝置（如圖1）。

師：小電動機由后蓋、轉子和外殼組成。這三個部分組合就能使電動機轉動起來，究竟是怎么轉動起來的呢？我們將外殼去掉后再操作看看。

老師給每個小組準備了這個實驗裝置——電池正負極連接紅藍導線，模擬電動機的電刷。轉子放在導線和支架間。環形磁鐵用來模擬外殼內部的磁鐵，為了使模擬更接近真實的電動機，應怎么放置它？

生：應該將磁鐵相向放置，與轉子相對。

師：好的。請各小組拿出材料模擬實驗，使小電動機動起來。

評析：實驗材料的優化是本課的一個亮點，為學生的學習搭起了很好的思維支架。如果能將電池盒改造成能研究電流方向改變轉子轉動方向的實驗組，或將材料集中成為研究本單元內容的套組，則更能提高材料的利用率，也能使學生的思維更集中。

師：你們的轉子轉起來了嗎？怎么使它轉動起來的？

生：轉起來了！我們用兩塊磁鐵相對放置在轉子兩邊，接通電源就轉動起來了。

生：我們用一塊磁鐵接近轉子也能使轉子轉動。

師：為什么磁鐵靠近通電轉子后，轉子會轉動起來？分小組討論一下。

師：磁鐵靠近轉子后轉子會快速轉動起來，你們怎么解釋這個現象？

生：因為轉子通電后產生了磁性，也有南北極，與周圍的磁鐵發生了作用——同極相斥，異極相吸，使轉子轉動了起來。

師：你們都是這樣想的嗎？再請一位同學說一說。

……

師：電磁鐵通電后，具有磁鐵的性質，也有南北極，與外殼內部的磁鐵南北極相互作用——同極相斥，異極相吸，就使小電動機轉動起來了。

電動機是用電產生動力的機器，它們雖然大小懸殊、構造各異，但都是用電產生磁，利用磁的相互作用轉動。

評析：改進后的教學順序與教材相反：首先進行“模擬實驗”，給各小組提供模擬小電動機里各部分原件的材料，讓學生在可視的環境下觀察、研究和思考。

為了讓學生更直觀地看到轉動，教師對實驗材料進行了改進：教材中底座的牢固性不強，使實驗有很大的不可控制性，直接影響轉子轉動，實驗的成功率較低；在此基礎上對實驗材料進行了改進，利用DIY塑料孔板作為底座支撐更穩固，重復利用率高。學生利用成功率更高的材料實驗，能增強操作的自信心。

4.拓展探究

師：想讓我的小電動機轉得更快，有沒有好方法？

生：可以增加磁鐵的個數。

生：可以用磁力更強的磁鐵。

生：可以增加轉子的磁力，增加線圈匝數，使鐵芯粗一些。

生：可以增加電池的個數，用電量更足的電池。

生：還可以使磁鐵和轉子間距離更近。

師：大家的方法很多，我給各組準備了多塊環形磁鐵，分組試一試吧。

（實驗開始。）

師：你們的轉子轉動速度變快了嗎？

生：變快了，我們把多塊環形磁鐵吸在一起，靠近轉子時速度變快了。

師：怎么看出它變快了？

生：它轉動慢的時候能看到它的轉動，快的時候看不到了，還能聽到它轉動時的“呼呼”聲。

生：我們組通過縮短磁鐵和轉子之間的距離也能使轉子轉動變快。

師：看來這兩種方法都能使轉子轉動變快。那你們有沒有辦法改變轉子轉動的方向呢？

生：可以改變電路中電流的流向。

生：可以改變兩邊放置磁鐵的方向順序。

評析：如果學生認識順利，教師可在此提出“換向器”的內容，兼顧對“換向器”作用的認識。

師：大家分組試試吧。

生：改變兩邊放置磁鐵的方向順序可以使轉子的轉動方向變化。

師：通過這節課我們知道了小電動機的轉動原理，還實驗了改變轉動速度和方向的方法，還有許多方法歡迎大家繼續探究。

評析：如能將此環節結合改進后的實驗材料設計成一個STEM課程的改造小電動機的課例，充分融入科學、技術、工程、數學等領域的知識，能使學生全面地發展各方面能力。

湖北省武漢市光谷第一小學

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