深入研究電磁之間的聯系
——《電磁感應現象及應用》教學設計

彭麗竹 北京市懷柔區第二中學

●創新整合點

在教學中，利用騰訊會議同時登錄七個賬號，其中六個賬號在手機上登錄并打開攝像頭進行實驗展示，另一個賬號在計算機上登錄，方便在教學過程中選擇組別展示相應的實驗，學生與其他組分享實驗成果，增強了學生的成就感，激發了學生的學習主動性。

●教材分析

《電磁感應現象及應用》是高中物理必修三第五章第三節的內容，根據《普通高中物理課程標準（2017年版）》的要求，本節課安排了大量的學生合作探究實驗，同時還有較多的思考、分析、總結等能力的要求，故將磁通量的內容提前到與磁感應強度一起講解，給學生留下足夠的探究和思考時間。電磁感應現象在生活中常見又應用廣泛。本節課從手機無線充電的情境引入電磁感應現象，而后演示了經典的歷史實驗，再安排學生合作探究實驗。由于學生的分組實驗不同，所以通過騰訊會議投屏的形式，讓每一組學生都能觀看到自己沒做過的實驗，進而能夠合作探究，經過思考，歸納總結出產生感應電流的條件。在整個教學中力求做到在學生已有的基礎之上，通過教師的引導，學生自主學習、探究實驗、產生問題、協作交流得出閉合導體回路中磁通量發生變化是產生感應電流的結論。

●學情分析

學生在初中已經簡單了解過電磁感應現象，而且部分導體切割磁感線在他們的頭腦中的印象也是十分深刻的，但其實切割不是產生感應電流的充要條件，磁通量變化才是。可怎么能夠將其整合統一為磁通量的變化是產生感應電流的條件呢？這就需要學生自己設計方案，動手實驗，最后討論總結出規律并發現矛盾所在。順著這個思路，筆者將探究實驗的順序進行了調整，先是讓學生觀看演示實驗，發現磁沒有生電，讓學生帶著質疑以及好奇，再層層遞進探究實驗，最后整合的物理條件是閉合導體回路磁通量發生變化才會有感應電流產生。本節課密切關注“學生最近發展區”，通過科學研究和物理實驗在解決任務的同時，歸納總結產生感應電流的條件，培養學生的研究能力和科學態度。

●教學目標

知識與技能目標：通過手機無線充電的實驗知道電磁感應現象，通過經歷感應電流產生條件的探究活動，提高分析論證能力；學會通過現象分析歸納事物本質特征的科學思維方法，認識實驗觀察能力與邏輯思維能力在科學探究過程中的重要作用。

過程與方法目標：通過分組探究實驗，分別從B、S以及B與S夾角三個方面歸納得出產生感應電流的條件；分組討論得出磁通量變化是產生感應電流的條件，學會互助學習分析歸納總結得出簡潔、統一的物理規律和歸納事物本質特征的科學思維方法。

情感態度與價值觀目標：通過感受法拉第對科學的熱愛以及對科學研究持之以恒、堅韌不拔的態度，了解電磁感應現象曲折的發現過程；通過了解電磁感應現象的重大歷史意義和電磁感應現象的廣泛應用，體會科學、技術對人類文明的推動作用。

●教學環境與準備

教學環境：多媒體教室、寬帶網絡、騰訊會議軟件、手機、手持mini鍵盤。

教學準備：多媒體鏈接計算機，課前調試計算機和手機網絡，其中手機用自己的數據流量和WIFI都可以。一臺計算機和多部手機同時進入一間騰訊會議室。測試網絡的穩定性。

●教學過程

1.導入課題

師：相信同學們對無線充電器都有所了解，現在老師用無線充電器給手機充電，請看屏幕，觀察現象，說一說你看到了什么。

生：手機充上了電。

師：無線充電器和220伏的交流電相連，而手機和充電器之間沒有導線的鏈接，那手機是如何充上電的呢？

學生猜測有磁、有電，可能是電磁感應。

師：什么現象是電磁感應現象？電磁感應現象在日常生活中有什么應用？這節課就讓我們一起來學習電磁感應的現象及應用。

設計意圖：利用手機無線充電器巧妙設置懸念，引出問題，從心理學的角度吸引學生的注意，使學生產生問題意識，并渴望知道其中的緣由，從而使學生產生強烈的求知欲和對探究的熱情，為后續的探究教學做好鋪墊，提高課堂教學效率。

2.演示實驗，引出實驗目的

活動一：明確“電磁感應”概念

師：從奧斯特發現電能生磁以后，全世界的科學家都在找尋磁生電的方法，但相隔十年之久，法拉第才在一次偶然的操作中發現磁生電。現在就讓我們重現一下經典的歷史瞬間。觀察實驗裝置（如圖1），你都看到了什么？

圖1

生：開關、導線、線圈、電流表、電源、黑色的磁鐵。

師：這個黑色的并不是磁鐵，而是鐵芯，它有聚磁的作用，能強化電磁鐵產生的磁場。線圈1與電源相連就相當于電磁鐵。線圈2與電流表相連形成閉合回路，如果磁能生電，那電流表指針為什么沒有偏轉呢？

教師演示實驗。

師：請同學們觀察老師是如何操作的。你又看到了什么現象？這個現象能說明什么問題？

生：在閉合和斷開開關的瞬間，電流表發生偏轉，說明磁能生電。

師：法拉第用了十年的時間在總結了別人和自己失敗的經驗后，決定不再固守“穩態”的猜想。正是他的這種堅持不懈的探索精神，才使他有了震驚世界的偉大發現。于是，他把磁生電的現象叫做電磁感應現象，把磁生電過程中產生的電流叫感應電流，從此開辟了人類社會的電氣化時代。

設計意圖：先讓學生體會科學家對科學研究持之以恒、堅韌不拔的態度，然后讓學生通過自己觀察實驗器材，明確實驗目的。

3.探究產生感應電流條件

師：請同學們思考，閉合回路在什么情況下產生感應電流？（教師提供常見的實驗器材照片，如下頁圖2所示）在觀察實驗裝置后，請同學們思考下面三個問題：①你看到了哪些實驗器材？②你探究實驗的目的是什么？③為了這個目的，你設計的方案是什么？

圖2

生1：電流表、電壓表、兩個線圈、條形磁鐵、導線。

生2：實驗目的是產生感應電流。

生3：要檢測是否產生電流，所以要有電流表，電流表與其中一個大線圈行成閉合回路。然后探究磁能不能生電。

學生分組開始實驗，在做完實驗以后，通過騰訊會議展示本組實驗，并得出結論：閉合導體回路B變化，產生感應電流。

教師介紹科拉頓跑失良機的遺憾，并得出磁生電是一種在變化運動過程中才能出現的效應，然后提出問題：

追問一—它變化時還能不能產生感應電流？繼續提供器材照片，如圖3所示。

圖3

追問二—①你看到了哪些實驗器材？②你探究實驗的目的是什么？③為了這個目的你設計的方案是什么？

生1：電流表、兩個線圈、U形磁鐵、導線。

生2：實驗目的是產生感應電流。

生3：要檢測是否有電流，就要有電流表，電流表與線圈或者導線行成閉合回路，然后探究磁能不能生電。

接著，小組抽簽選實驗裝置，四組同時組裝電路，并展示實驗。學生展示實驗同時得出如圖4所示結論。

圖4

師：如果是三個變化產生感應電流，在實際應用的時候可能就會有些煩瑣。而物理規律是追尋簡潔、統一、對稱的，我們能不能繼續歸納總結并用更簡潔的語言來描述這個規律呢？

生：三個物理量共同決定磁通量；得出結論：當穿過閉合導體回路的磁通量發生變化時，閉合導體回路中就會產生感應電流。

設計意圖：利用騰訊會議突破傳統教學手段在時間、空間上的限制，將傳統教學手段不能表現的許多現象和過程生動地表現出來。學生通過展示分享實驗，能有效提高學習成就感和獲得感，從而激發研究的熱情。通過組別間的互助補充，提高學生在實驗環節中的參與度和互助學習的能力。

4.電磁感應現象的應用

師：如果你是設計師，將如何設計無線充電器？

生：無線充電器內部有磁鐵或者有線圈，手機內部也有一個線圈，將無線充電器與交流電源鏈接，手機放在無線充電器上就可以充電了。

教師展示無線充電器和手機內部構造（如上頁圖5），并向學生介紹：電磁感應除了應用在無線充電器上以外，還應用在生活中的發電機中，如后人在法拉第圓盤發電機的基礎上建造了世界上最大的水力發電工程—三峽大壩發電站。

設計意圖：鼓勵學生大膽猜測，學以致用。通過師生的互動，揭示實驗的奧秘，呼應本課的開頭。從物理走向社會，結合生活實際，闡明知識在實際生活中的應用。

5.總結提升

師：經過本節課的學習，同學們都有哪些收獲呢？

生1：如果當時科拉頓有實驗伙伴，可以互助學習的話，就能早6年發現電磁感應現象，我們的生活也一定會有很大變化。

生2：了解了偉大的科學精神，告訴我們做事要堅持不懈。

生3：本節課的探究方法是先觀察再帶著目的設計方案，然后解決問題，我會將這種方法應用到今后的學習和生活中。

設計意圖：雖然本節課的實驗一共有6個，但是始終圍繞4個問題，即你看到了什么、你想干什么、你能干什么、你還能干什么展開，引導學生將這4個簡單的問題應用到生活中去解決問題。

●教學反思

《電磁感應現象》是電磁學這一部分的學習重點，為了激發學生對電磁感應的好奇心，筆者采取了以下做法：①觀察生活中高科技的真實情境，引出磁生電；②演示經典的歷史實驗，引出本節課的實驗目的：探究產生感應電流條件；③學生分組做不同的實驗，給予學生最大的實驗自由，再分別展示本組實驗，與其他組分享實驗成果，增強了學生的成就感；④經過本節課的學習，希望學生能夠跳出物理學物理，通過本節課掌握的不僅僅是物理知識，還有解決問題的方法。

本課基于騰訊會議和多媒體的技術支持，將教師展示和學生分組展示都全部呈現在大屏幕上。學生雖然是分組做的不同實驗，但最后都可以展示本組的實驗過程，與其他組分享實驗成果，增強了學生的成就感，使得教學環節能夠順利開展。同時，生動的課堂給學生帶來了沉浸式的學習環境，激發了學生的學習主動性。課堂上學生積極主動呈現自身的學習狀態，便于教師及時抓住學生的思維點，適時調整教學節奏和語言。信息技術與課程內容達成有效融合，能夠讓學生生成自主的思維鏈條。

在學生展示實驗時，提到了電流表指針的偏轉方向，這里應該向學生解釋—我們在下一章中，在探究感應電流方向時會詳細學習的，同時表揚學生觀察實驗現象仔細。在課堂推進過程中，教師有打斷和補充學生觀點的行為，應該先讓學生表達完自己的觀點，再讓同學之間相互補充，判斷對錯，這樣才能充分體現以學生為主體的教學形式。