“萬磁王”科學教育活動

吳翔

“萬磁王”是美國漫威漫畫旗下的一個反派人物，初次登場于《X戰警》，是X戰警的頭號死敵。萬磁王本名馬克思-艾森哈特，具有超能力，可以利用自己強大的磁場操控武器，甚至可以控制地球磁場并且利用磁場讓自己飛起來。

本次教育活動以萬磁王這個角色為主題進行課程教學，以核心概念“磁疇”從微觀角度理解宏觀磁現象的原理，并加以拓展延伸。利用動漫角色貫穿整個教學過程，結合對比、類比、假設、實驗論證、做中學、猜想驗證等科學方法，通過“初識萬磁王”“科學解密萬磁王”“如何打敗萬磁王”3大環節對磁現象進行全面剖析和探究，在與萬磁王的較量中學習相關知識，掌握一定的科學方法。

活動定位與目標

活動定位

山西科技館開發的“博士的密室”系列課程，是針對聲、光、電、磁、力等物理學科不同領域的專項教育活動。其中，萬磁王活動是與磁現象有關的教育活動，注重激發學習興趣，滲透科學方法，引導學生通過主動參與探究揭示科學規律。

受眾契合

活動面向10～11歲目標群體，該階段學生對磁鐵已經有一定了解，有較豐富的生活經驗。學生對磁鐵比較感興趣，但是對磁鐵的性質認識處于比較模糊的階段，僅僅停留在磁鐵能吸鐵的認識層面上，缺乏直接經驗和系統認知。本次活動通過較高的自主參與度，引導學生利用科學方法對磁現象的本質由淺入深進行了解和探究。

活動目標

科學知識：引導學生從微觀角度了解磁化的原理并能加以解釋;理解并學會繪制磁感線;了解磁性材料的居里溫度。

科學探究：掌握對比、類比、假設、實驗論證、理想模型法等科學探究方法。

科學態度：激發學生的好奇心和鉆研心;培養利用科學方法驗證觀點的科學態度;嘗試運用學到的科學方法解釋生活中的一些現象。

科學、技術、社會與環境：通過探究磁鐵的性質和特點，了解磁性材料在生活中的廣泛應用，明白磁性材料在各個行業領域的重要作用。

活動內容

初識萬磁王

·教育活動主題引入

通過《X戰警》萬磁王出場的鏡頭片段，引出本次活動的主題——磁現象。通過教師扮演萬磁王的角色，戴上鑲嵌釹磁鐵的手套，輕松收集桌面上的鐵磁性物件，從而激發學生對于磁現象的興趣。

教學分析：小學生對于磁鐵的認識主要來源于課本和生活常識，對于磁現象的相關理論還未經歷深度學習，教師借助多媒體和動漫角色扮演等手段，將學生帶入一個輕松有趣的情景中，激發學生對于磁現象的探究興趣，從而逐步引出后面的教學內容。

·實驗驗證

認識鐵磁性材料：強大的萬磁王，會吸走什么東西呢？通過磁鐵對紙張、銅片、鐵絲、鈷、鎳絲、塑料等物品的吸引，區分認識鐵磁性材料有哪些。引導學生思考這些鐵磁性材料除了能被磁鐵吸引，還具有什么特點。

觀察磁化現象：準備磁鐵、鐵釘、鐵片、鎳絲等材料，先用棉線把它們吊起來，觀察是否具有方向性;再分別用磁鐵摩擦這些物體幾次，觀察它們的指向;用這些材料靠近鐵屑和曲別針，觀察它們是否具有了磁性。

教學分析：學生知道磁鐵具有磁性，但對磁鐵可以磁化鐵磁性材料往往處于模糊的認識階段，在讓學生認識了生活中常見的鐵磁性材料以后，引導學生進一步將鐵磁性材料磁化，加深學生印象。

科學解密萬磁王

·了解磁化的原理

學生利用展項“鐵釘橋”了解磁化的原理。觀察展項可看到，隨意放置的鐵釘在外加磁場的作用下統一方向，井然有序。這種現象可類比成鐵磁性材料被磁化時內部的微觀變化。然后，讓學生充當磁疇，從不同方向通過繩子拉動桌子。由于拉力方向不一致，桌子很難被拉動，而當大家統一方向、齊心協力時，桌子就被很輕松地拉動了。

教學分析：磁疇是一個比較深的概念，通過展項和游戲進行類比、模擬，可以將原理形象生動地加以簡化，讓學生將觀察到的展項現象遷移到磁疇磁化的原理中，并且通過拔河的小游戲，親自體驗鐵磁性物質被磁化以后產生磁力的轉化過程。

·探究磁感線

磁鐵或者被磁化的東西依靠什么隔空作用呢？讓學生大膽進行猜想，接下來教師引導學生通過3種方法層層遞進地認識磁感線。①類比法，通過吹風機吹動紙帶類比磁場的物質性。②轉換法，在磁鐵周圍撒上鐵屑，觀察磁場的大概形狀，通過鐵屑的分布推斷磁鐵磁力的大小分布，進一步將鐵屑換成小磁針，變成一個簡易的磁針板，根據磁針轉動方向試著辨別磁場的方向。③理想模型法，根據觀察到的現象在紙上試著畫出磁感線，比比誰畫的更準確。

拓展活動：立體磁感線DIY。常見的平面磁感線具有一定的弊端，容易讓學生形成磁場僅存在于一個平面上的錯誤認識，不利于形成空間概念。那么，如何能顯示出磁感線的立體模型呢？教師引導學生進行分組討論，設計實驗，并準備鐵屑、磁鐵、容器、大小不同的玻璃、玻璃膠、甘油等物品，讓學生自主進行實驗探究，最終呈現出理想的立體磁感線效果。

教學分析：前面已經利用鐵屑、磁針通過類比等方法引導學生“觀察”到了磁感線，那么立體的磁感線探究就可以讓學生利用已經學到的方法自主設計，教師只起輔助指導作用。

如何打敗萬磁王

·探究打敗萬磁王的方法

“剛才我們了解了萬磁王的特異功能，那么有什么辦法能夠打敗萬磁王呢？”教師布置任務，如何能讓磁鐵的磁性消失。學生分組討論，進行方案制訂和探究。學生往往會想出破壞磁鐵、改變介質、改變溫度等方法。接下來教師提供材料，引導學生按照自己的想法進行實驗驗證，最終讓學生自己發現磁性材料的“居里溫度”這一特性。

·制作居里發動機

通過磁性材料的居里溫度這一特性，可制作一個不停運動的居里發動機。將鐵絲彎成Y字型，中間套在圓木棒上，2個分叉保持長度一致，前端固定磁鐵達到磁化吸引鐵絲的作用。磁鐵與鐵絲之間放蠟燭燃燒。Y字形鐵絲由于溫度的升高和降低，不斷被磁化和消磁，于是便不斷地被反復吸引，形成一個類似永動機的運動結構。

教學分析：居里溫度的概念不要通過講授的形式給學生灌輸，利用任務驅動，讓學生通過實驗驗證自己的猜想，可以激發學生的好奇心和求知欲，培養學生的科學精神和實踐能力。

創新點與亮點

圍繞動漫主題詮釋磁學現象

以動漫角色貫穿活動，可以把枯燥的磁學教案變成具有趣味性的劇本，通過對萬磁王的層層了解，將課本知識和科學方法相互融合，讓學生不拘泥于課本，而是從另一個視角學習有關知識。

科學方法的滲透

在課標基礎上展開深入探究，使學生在已有認知的基礎上，通過科學方法解決不同問題，在通過課程了解相關知識的同時，潛移默化地掌握類比、假設、論證、模擬等科學方法，并能夠解決生活中的其他問題。