“理實一體化”教學模式在《實用物理》課程中的應用

王永瑛 姜先策 蔣昊

摘要：采用“理實一體化”教學模式，能激發學生的學習興趣，大大提高教學質量。本文以《實用物理》課程為研究對象，以《電磁感應及其規律》這節課為例進行理實一體化的教學設計并實施，取得不錯的教學效果。

關鍵詞：理實一體化;電磁感應

中圖分類號： G421 文獻標識碼：A

一、教學內容分析

《電磁感應及其規律》選自本校自編教材《實用物理》理論部分第八章第一節，其內容包括：電磁感應現象、法拉第電磁感應定律、楞次定律、考慮方向的電磁感應定律，其中，判斷感應電流的方向是本節課的難點，電磁感應產生的條件和電磁感應定律及其應用是本節課的重點。

在以往教學過程中，由于缺少直觀的實驗以及工程實例，學員對物理知識的學習不重視，僅僅為了應付考試死記硬背幾個公式，教學效果不理想，因此，在本節課的設計上，我們把重點放在電磁感應研究背景以及其應用上，通過進行理實一體化的教學設計，激發學員學習物理的興趣，培養學員分析、解決問題的能力，強化學員的創新意識。

二、基本設計思路

首先，通過兩個實例提出問題引入課題，工程實例能夠激發學員學物理、用物理的興趣，兩個實例也為后面電磁感應的應用做好了鋪墊，接著，從實驗出發，引導學員通過分析實驗現象得到電磁感應現象產生的本質——即穿過回路的磁通量發生變化，回路中產生感應電動勢，然后，再通過實驗，學習感應電動勢大小的計算方法——電磁感應定律，感應電動勢方向的判斷方法——楞次定律，并將兩者結合，得到考慮方向后的電磁感應定律，最后，將理論應用實際，介紹了電磁感應的應用，在加深學員對電磁感應理解的同時，提高學員應用電磁感應分析和解決問題的能力。

三、具體組織實施

（一）實例導入— 關注應用

視頻1：播放渦流檢測視頻，提出問題：檢測人員根據檢測儀上信號的變化，快速地找到了裂紋的位置，那么，為什么裂紋處的檢測信號會發生變化呢？渦流檢測的原理又是什么呢？

視頻2：自制演示道具——電磁線圈跑，播放視頻，提出問題：我們看到，在實驗中，當閉合開關2時，鐵釘發射出去了，在整個裝置中并沒有彈射裝置，是什么使鐵釘發射出去的呢？

要解決以上問題，離不開我們物理學中的一個重要現象及其所遵循的規律，從而引入課題。

（二）規律詮釋，服務應用

1.電磁感應產生的條件

實驗1：在勻強磁場中放置一根導體棒，導體棒的兩端用導線與電流表相連，此時導體棒與電流表形成閉合回路，現在移動導體棒，會產生什么現象呢？通過這個現象，大家能得出什么結論呢？

實驗2：線圈與電流表相連構成閉合回路，閉合回路的面積是不變的。把小磁棒插入線圈、靜止放置在線圈中，再從線圈中拔出，觀察電流表指針的變化。

實驗3：將線圈置于穩恒磁場中，線圈兩端通過電刷與電流表連接在一起，磁場、閉合回路的面積均沒有發生變化，當線圈在磁場中轉動時，注意觀察電壓表指針的變化情況？

通過實驗，引導學員自己歸納出感應電流產生的條件——穿過回路的磁通量發生變化，回路中產生感應電動勢。

2.感應電動勢大小

探究感應電動勢的大小和哪些因素有關。

實驗4：線圈與電流表相連構成閉合回路，以不同的速度將小磁棒從線圈拔出，觀察電流表指針的偏轉情況。引導學員定性的得出感應電動勢的大小磁通量變化的快慢有關，而磁通量變化的快慢可以用磁通量的變化率表示，在此基礎上，介紹電磁感應定律的內容，讓學員掌握感應電動勢大小的計算公式。

3.楞次定律

探究感應電動勢的方向和什么有關。

實驗5：線圈與電流表相連構成閉合回路，將小磁棒N極插入線圈、N極抽出線圈，S極插入線圈、S極抽出線圈，電流表指針的擺向有什么不同。

引導學員得出感應電動勢的方向和原磁場方向，磁通量的變化有關，在此基礎上，介紹楞次定律的內容，通過對定律中阻礙兩個字含義的分析，概括為“增反減同”，通過例題，總結出判定感應電流方向的方法：①方向②變化③阻礙④一握，從而突破難點。

4.考慮方向后的電磁感應定律

綜合考慮法拉第電磁感應定律和楞次定律，引導學員推導考慮方向的感應電動勢的表達式。

（三）問題回應，圍繞應用

理論聯系實際，利用電磁感應解釋前面所提出的問題。

1.渦流檢測

檢測儀的探頭內部是檢測線圈，當載有交變電流的檢測線圈靠近導電試件時，由于導電試件軸線方向上產生交變的磁場，從而在試件表面產生渦流，渦流又反作用于檢測線圈，使檢測線圈的阻抗發生變化。因此，通過測定檢測線圈阻抗的變化或線圈上感應電壓的變化，就可以檢測到試件有沒有缺陷了。

2.電磁線圈炮

閉合開關時，電容器瞬間放電，驅動線圈中有變化的電流，變化的電流會產生變化的磁場，變化的磁場使鐵釘表面產生感應電流，鐵釘表面的感應電流又產生磁場，與驅動線圈產生的磁場相互作用，鐵釘在磁力的作用下發射出去了。由于受到儲能密度、材料強度等各種條件的限制，利用單個驅動線圈一般很難將彈丸加速到很高的速度，因此通常利用多極驅動線圈對彈丸進行連續加速，使其達到較高的速度，這就是電磁線圈炮。

3.交流發電機

通過例題，給出應用法拉第電磁感應定律求解問題的方法和步驟，并介紹交流發電機的工作原理。

四、教學效果

本次課在實驗室進行，由于課中有大量實驗，學員的學習興趣大大提高。通過設定問題，讓教員與學員雙方邊教、邊學、邊做，豐富了課堂教學和實踐教學環節，學員充分體現主體地位，實現“做中學，學中做”，從而提高了運用知識解決實際問題以及動手操作能力。

參考文獻：

[1]朱達凱，范滌.“理實一體化”教學模式的研究與探索[J].職業教育研究，2006.10：158-159.

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