一道教師們爭議的電磁感應題引起的思考

摘 要：本文從教師網絡教研群中討論的一道題目出發，旨在強調問題的發起者不是教學中的弱者，恰恰相反，他們是對教學有著一絲不茍、精益求精追求的強者。有問題藏著掖著或許可以掩蓋一時，長久下去，很可能會丟掉作為人民教師的尊嚴。在平臺上勇于發表自己的看法和觀點，即便這些見解有時是片面的，但正是得益于這種片面，才促進了大家對問題深層次的認識和理解，最終導向正確的結果。

關鍵詞：問題討論；網絡平臺；質疑思辨；能力提升

1 引言

當下學校主要通過分科組集體備課的形式組織教學調研活動，并以組建網絡平臺交流群的方式實現信息的實時共享。為了進一步提升教師的專業教學水平，加快信息溝通，各學科還會組建校際交流群、縣（區）級學科交流群，甚至于更高層級的學科交流群。本文以順德區高中物理交流群中針對一道題目的討論，淺談筆者在促進教師專業發展、提升教學能力方面的一些思考。

2 問題的提出與討論

張老師（問題提出者）在人教版物理選修3-2第四章“電磁感應”內容的教學中，由于對感生電動勢和動生電動勢形成感應電流的微觀機理認識不清，他對一道物理選擇題的物理情景感覺較生疏，為了不誤人子弟，張老師決定將題目傳至筆者所在區的物理教研群中，希望能得到其他教師的指導和幫助，原題如下。

用一段橫截面半徑為r、電阻率為ρ、密度為d的均勻導體材料做成一個半徑為R（rR）的圓環。圓環豎直向下落入如圖所示的徑向磁場中，圓環的圓心始終在N極的軸線上，圓環所在位置的磁感應強度大小均為B。圓環在加速下滑過程中某一時刻的速度為v，重力加速度為g，忽略其他影響，則（" ）。

A. 此時在圓環中產生了（俯視）順時針方向的感應電流

B. 圓環因受到了向下的安培力而加速下落

C. 此時圓環的加速度a＝B2vρd

D. 如果徑向磁場足夠長，則圓環的最大速度vm＝ρdgB2

許多熱心的教師積極參與了對該題目的討論。該題目傳至區教研群之后，部分教師發表的看法和觀點摘錄如下。

教師1：對于這個問題的圓環中是否存在感應電流，我只會用切割磁感線的方法來解釋，想不明白怎樣運用磁通量的變化來分析并解決這個問題。

教師2：我也很想知道，在電磁感應現象中，動生電動勢和感生電動勢是否都可以用磁通量的變化來解析呢？

教師3：雖然我無法準確構建出問題中磁體的真實磁場分布，但題中已給我們提供了俯視的磁場分布圖形，在下落的過程中，用導體環切割磁感線產生動生電動勢的思路，結合右手定則，容易判斷出圓環中產生了（俯視）順時針方向的感應電流。但要用感生電場來分析，從圖中可看出線圈平面和磁場方向是平行的，因此線圈中似乎沒有磁通量穿過，進而也就沒有磁通量的變化，產生不了感應電流，但這與用動生電動勢分析的結果又相矛盾？還請高手指教。

教師4：這道題我們以前在備課組討論過，我認為題中所說的磁場在現實中是不存在的，要產生圖中的磁場必須要有磁單極子，模型如圖1所示。但到現在還沒找到磁單極子，因而這道題的討論只有理論意義，沒有實際意義。

教師5：這種磁場肯定存在，比如將兩個U形磁鐵背靠背放置就可以模擬這種磁場，模型如圖2所示，其磁感線是封閉的曲線。

教師6：兩個背靠背的U形磁鐵產生的磁場分布和原題中的磁場分布是類似的，但當圓環下落時，從磁體的外圍看穿過圓環中的磁感線總數應是減少的。圓環中的磁通量減少，應產生俯視逆時針方向的感應電流。而按圓環切割磁感線的解題思路來分析，將產生（俯視）順時針方向的感應電流，兩者情況截然相反，這讓我懷疑原題就是一道錯題。

教師7：揚聲器中的磁場就與題中提到的磁場相似。我小時候曾經把家里唯一的收音機中的喇叭拆了玩，看到里面的磁鐵就做成題中的這樣。

教師8：這個問題之前我一直沒想明白，但今天看了幾位老師的討論和解釋后，深受啟發，現在大概明白了。教師6解釋了圓環下落時磁感線總數的減少，但只注意到了鐵芯和線圈之間的部分，因磁感線是封閉的曲線，某時刻穿過圓環的磁通量可以形象地用穿過圓環的磁感線的條數來形容，圖3中圓環在位置1時，垂直向上穿過圓環的磁感線條數只有2條，圓環下落到位置2時，垂直向上穿過圓環的磁感線條數增加為4條，圓環下落到位置3時，垂直向上穿過圓環的磁感線條數增加為6條。因此，在整個下落過程中，圓環中的磁通量是增加的，依據楞次定律，可確定圓環中由于磁通量的變化引起的感應電流為（俯視）順時針方向。這與依據右手定則判定的圓環因導體邊切割磁感線產生的感應電流的方向是一致的。

張老師：謝謝各位老師的討論和分享，大家集思廣益，使我對這一問題有了全面的認識和深刻的理解，增強了我走上講臺的底氣和信心。也更激發了我今后虛心求教的勇氣和決心。

討論交流還在繼續……教師8的發言已將提出的問題闡述得較為清晰了，得到了教師們的認同和點贊。

3 問題討論給我們的啟發

上述是日常教學中的一個小問題，張老師提出后，共有8位老師積極參與了討論，并各自提出了寶貴的見解。

張老師這種虛心求教的精神和對待教學問題一絲不茍的態度值得眾人學習。張老師若只是為了應付教學，從圓環導體邊切割磁感線的角度也能引導學生找到正確的答案。但若有學生進一步追問如何從磁通量變化的角度去理解該問題，老師只能含糊其詞，這顯然是不應該的。

綜合幾位發言老師的結論，有的老師認為張老師提出的問題也是自己遇到的困惑，只是沒有勇敢地提出來，問題只能繼續積攢下去。同時，也有老師對問題的認識存在片面性，但正是這種片面性啟發了大家的進一步思考，最終形成了正確的結論。因此，應當大力倡導教師間的相互學習和交流，鼓勵教育工作者主動放下所謂的清高，遇有疑惑時能主動提出，虛心求解。這樣做不僅不會損害自己作為教師的尊嚴，反而能夠成為教師提升自身能力和形象的最佳途徑。教學工作是創造性的工作，只有深入理解了自己要傳授的知識，教師才能游刃有余地教給學生，才能形成具有自己特色的教學風格。獲得“改革開放40周年先鋒人物”稱號的于漪老師曾倡導“一輩子做老師，一輩子學做老師”，筆者認為其要義也在于此。教學沒有最好，只有更好，只有虛心求教，不斷增長自己的知識和才干，才能成為更好的老師。

4 全面系統地學習和領會好課程資源

在平時的教學中，教師應當注重對課程資源的學習，并加強對物理實驗器材結構和工作原理的認識和理解。實際上，手搖發電機、磁電式儀表、揚聲器等實驗教具及生活中的某些電器設備，都是利用了電磁間相互作用的工作原理工作的。線圈和磁鐵間產生的特殊磁場一般是通過軟鐵將永磁體的磁場重新分布得到的。以實驗室的手搖發電機（見圖4）為例，其線圈空間內部的磁場就是由條形磁鐵通過軟鐵導磁產生的。如圖5乙所示^［1］，實驗室中的磁電式電表則是利用U形磁鐵通過側壁的軟鐵和線圈中心軸線上的軟鐵，在線圈空間內形成徑向分布的磁場。

有的老師對上述討論的選擇題中設置的磁場分布感到比較陌生，主要是因為他們在平時的教學中對于一些細節性的物理知識點關注不足。實際上，這種磁場分布就是一個標準揚聲器線圈所在空間的磁場分布。如圖6所示的圓形永磁體和中心圓柱狀的軟鐵組合在一起，圓柱狀軟鐵和中空圓形磁體的空隙中形成了徑向分布的磁場，線圈懸于該磁場中，當音頻電流流過線圈時，會受到安培力作用而產生振動，帶動紙盆發聲。在人教版物理實驗教科書選修3-2第四章第4節“法拉第電磁感應定律”設計的問題與練習中，第4小題就是基于動圈式揚聲器的特點提出的。^［2］要解決這一問題，就必須清晰地了解線圈周圍空間的磁場分布，這也要求教師先行一步，弄清磁場的分布規律和成因。

教師的學是為了更好地教，因此，教師應是自身發展的積極構建者。學習的途徑有很多，其中，教師間搭建的非正式交流學習網絡平臺，是教師學習提升的重要組成部分。在這樣的平臺上，教師可以主動參與，及時發表自己的觀點和看法，即便這些見解有時是片面的，但正是這種不完善、不正確的觀點，才進一步激發了大家的參與熱情和激烈思辨，這樣的討論和思辨對每一位平臺上教師的學習和提升都是有益的。當在教學中遇到自己較為生疏的內容時，教師不藏著掖著，大膽求教、虛心求學，這樣才能更好地拓寬自己的知識面，豐富和提升自己的教學能力。筆者期待有更多教師參與這種非正式的教研交流平臺，同時也希望平臺的建設能得到主管教學機構和專家的支持與幫助，共同助力中小學教師的專業提升，促進教育教學事業更好更快地發展。

參考文獻

［1］人民教育出版社 課程教材研究所 物理課程教材研究開發中心.普通高中課程標準實驗教科書 物理 選修3-1（第3版）［M］.北京：人民教育出版社，2010：93.

［2］人民教育出版社 課程教材研究所 物理課程教材研究開發中心.普通高中課程標準實驗教科書 物理 選修3-2（第3版）［M］.北京：人民教育出版社，2010：17-18.