《楞次定律》教學(xué)設(shè)計與實踐

摘要：楞次定律揭示的是一種因果關(guān)系和思想，實驗探究中融合著理論探究，理論探究中滲透了抽象的邏輯推理。由此形成了教和學(xué)的難度和難點。教學(xué)實踐證明，楞次定律的教學(xué)難度和難點，能夠通過設(shè)計實驗預(yù)案和科學(xué)的實驗環(huán)節(jié)加以克服，這既能弘揚新課程所大力倡導(dǎo)的科學(xué)探究精神，更能避免傳統(tǒng)的演示實驗所導(dǎo)致的學(xué)生感性認知過少所產(chǎn)生的理解難度，使學(xué)生在自主的實驗活動中理解楞次定律。由此實現(xiàn)知識與技能、過程與方法、情感、態(tài)度與價值觀的三維教學(xué)目標。

關(guān)鍵詞：楞次定律；實驗預(yù)案；實驗程序；實驗表格；思維活動；邏輯推理

中圖分類號：G633.7 文獻標識碼：A 文章編號：1003-6148（2013）1（s）-0064-4

教授楞次定律。傳統(tǒng)的方法是教師通過課堂演示實驗，展示實驗現(xiàn)象；再由實驗現(xiàn)象推理、歸納定律的內(nèi)容；最后通過針對性練習(xí)，讓學(xué)生逐步體會與理解。這種教學(xué)模式導(dǎo)致學(xué)生在學(xué)習(xí)活動中，感性的認知過少，理性的理解過多，且主要靠教師不厭其煩的引導(dǎo)、解釋，由此形成了教和學(xué)的難度和難點。

教學(xué)實踐證明，楞次定律的教學(xué)難度和難點，能夠通過科學(xué)探究的教學(xué)環(huán)節(jié)設(shè)計加以克服，這既弘揚了新課程所大力倡導(dǎo)的科學(xué)探究精神，更避免了傳統(tǒng)的演示實驗所導(dǎo)致學(xué)生感性認知過少造成的理解難度，由此能更好實現(xiàn)知識與技能、過程與方法、情感、態(tài)度與價值觀的三維教學(xué)目標。

1、教學(xué)設(shè)想

由于楞次定律揭示的是一種因果關(guān)系和思想，在實驗探究中融合著理論探究，理論探究中又滲透了抽象的邏輯推理，這需要教師在學(xué)生實驗探究前，針對實驗中的一些障礙性的難點和學(xué)生知識能力水平，引導(dǎo)學(xué)生設(shè)計實驗預(yù)案。厘清實驗程序、明確實驗任務(wù)、計劃實驗器材，以降低實驗難度，實現(xiàn)實驗過程中的實驗探究和理論探究，為理解和總結(jié)楞次定律奠定堅實基礎(chǔ)。

1.1 實驗程序

驗定電流流向與電表指針偏轉(zhuǎn)方向的關(guān)系→觀察、記錄實驗過程所用手段與指針偏轉(zhuǎn)方向的對應(yīng)關(guān)系→推理感應(yīng)電流磁場方向與原磁場方向的因果關(guān)系→總結(jié)實驗揭示的判斷感應(yīng)電流方向的規(guī)律。

1.2 實驗任務(wù)、實驗器材及實驗裝置圖

①磁鐵插入和拔出螺線管（磁鐵和線圈問的相對運動）；②模擬法拉第實驗（改變原電流）；③導(dǎo)體切割磁感線（導(dǎo)體與磁場間的相對運動），如圖1所示。

1.3 實驗手段、現(xiàn)象觀察、記錄與處理

通過磁鐵和線圈間相對運動并改變運動方向、通斷原電流電路、移動滑動變阻器滑動片改變原電流、導(dǎo)體棒與磁場間相對進行切割運動并改變運動方向等手段順次進行實驗；記錄實驗中實施的手段特征、電流表指針偏向、感應(yīng)電流磁場方向及與原磁場方向關(guān)系等內(nèi)容。對記錄內(nèi)容以安培定則、左手定則為工具，以觀察、記錄的現(xiàn)象為依據(jù)，進行理論探究。推理、分析所用手段和電流表指針偏轉(zhuǎn)方向間必然的對應(yīng)關(guān)系和存在的因果規(guī)律。

2、實驗程序設(shè)計

2.1 實驗難度及解決策略

由于本實驗需通過原因（實驗手段）和結(jié)果（實驗現(xiàn)象）推理、尋找判斷感應(yīng)電流方向的方法、規(guī)律，要求學(xué)生具備一定的邏輯推理能力，雖然學(xué)生經(jīng)歷了“探究電磁感應(yīng)的產(chǎn)生條件”這個實驗，對實驗手段和表層的實驗現(xiàn)象已不陌生。但對于通過實驗尋找判斷感應(yīng)電流方向的實驗細節(jié)卻是盲然的，不知道該做什么？怎樣做？這就是本實驗的難度，也是以往教學(xué)中，教師不愿讓學(xué)生進行分組實驗的原因。

要實現(xiàn)學(xué)生在實驗探究和理論探究中達成學(xué)會學(xué)習(xí)、科學(xué)思考的教學(xué)目標，教師既不能大包大攬，也不能不管不問。大包大攬會使學(xué)生沒有了主動性和探索興趣，喪失了實驗探究的教學(xué)目的；不管不問則會使學(xué)生在實驗中不知所以，毫無收獲，挫傷學(xué)生實驗探究的積極性。

如何把學(xué)生的實驗重心由手段和結(jié)果的表象轉(zhuǎn)移到因果關(guān)系的邏輯推斷上，使學(xué)生知道做什么？怎么做？成功的策略是引導(dǎo)學(xué)生找出實驗難點和中心環(huán)節(jié)，通過設(shè)計表格進行形象的展現(xiàn)。學(xué)生就可在表格內(nèi)容的導(dǎo)引下順利進行實驗，同時通過表格自然的完成理論探究。

2.2 幾個實驗難點、中心環(huán)節(jié)

2.2.1 電流計指針偏向與電流流向關(guān)系的驗證

將驗證程序和內(nèi)容設(shè)計為表格，如表1所示。

2.2.2 螺線管繞向的確認

螺線管繞向的正確確定，決定實驗?zāi)芊癯晒M行。

2.2.3 實驗的中心環(huán)節(jié)

分析、體會原磁場方向及變化與感應(yīng)電流的磁場方向問的關(guān)系，是通過實驗現(xiàn)象進行理論探究，總結(jié)規(guī)律的關(guān)鍵。

2.2.4 實驗過程中常用的工具性知識

啟發(fā)、引導(dǎo)學(xué)生自覺使用安培定則、左手定則服務(wù)于實驗，順利完成實驗探究中的推理分析。

2.3 設(shè)計綜合實驗表格，突破實驗難點

2.3.1 磁鐵插入和拔出螺線管（磁鐵和線圈間的相對運動）的實驗

這一實驗是教材推理和理解楞次定律的中心實驗，實驗表格設(shè)計中要突出磁鐵的磁場在螺線管中的方向及變化情況；感應(yīng)電流的磁場方向及與磁鐵的磁場方向關(guān)系比較這些中心環(huán)節(jié)：引導(dǎo)學(xué)生感受磁鐵和螺線管間相對運動與實驗現(xiàn)象的對應(yīng)關(guān)系，從因果效應(yīng)認識電磁感應(yīng)。該實驗表格設(shè)計，如表2所示。

2.3.2 模擬法拉第（改變原電流）實驗

這一實驗牽涉到兩條電路，兩種電流，兩種電流的磁場，是分組實驗中最易把因果對象混淆的實驗。實驗表格設(shè)計中要突出供電電路、原線圈及原電流磁場和感應(yīng)電路、副線圈及感應(yīng)電流磁場等概念，以突破兩條電路易混淆所造成的實驗難點。實驗表格設(shè)計，如表3所示。

2.3.3 導(dǎo)體切割磁感線（導(dǎo)體與磁場間的相對運動）實驗

這一實驗若崩一根導(dǎo)體棒與電流計連接，實驗中電流計表針偏轉(zhuǎn)很微小，為克服這一弊端，可繞制一個匝數(shù)較多的矩形線框。且使長邊較長，以盡可能突出切割特征，雖然本質(zhì)仍是穿過線框的磁通量變化，但卻能產(chǎn)生良好的效果，如圖2所示。表格設(shè)計中可突出既從磁通量變化的角度感受和理解的實驗環(huán)節(jié)，又突出從感應(yīng)電流產(chǎn)生安培力的角度感受和理解的環(huán)節(jié)，為從機械運動的方面理解楞次定律和介紹右手定則打好基礎(chǔ)。實驗表格設(shè)計，如表4所示。

3、教學(xué)實踐與體會

由于上述的實驗表格中涉及的內(nèi)容是按實驗的科學(xué)程序設(shè)計的，所以在學(xué)生分組實驗前，將其印制為實驗報告單，讓學(xué)生通過實驗報告單從理論上研究實驗，明確實驗中先做什么、后做什么、怎么做，由此降低實驗難度。在學(xué)生基本明確了實驗原理和程序的基礎(chǔ)上，分組實驗就能順利、高效的進行，由此在實驗過程中實現(xiàn)從實驗現(xiàn)象到邏輯推理的思維活動，完成實驗報告單所賦內(nèi)容。

以下兩個附表（表5、6）為分組實驗后從學(xué)生實驗報告單中抽取的實驗現(xiàn)象和推理結(jié)果的實驗表格記錄樣本。尤其是表6，既有從磁通量變化角度記錄的內(nèi)容，又有從機械運動、相互作用角度記錄的內(nèi)容，從而能為分組實驗后通過課堂教學(xué)引導(dǎo)學(xué)生根據(jù)自己實驗表格記錄的內(nèi)容，歸納、總結(jié)、理解楞次定律奠定堅實的基礎(chǔ)。

這樣，學(xué)生通過實驗探究、理論探究，科學(xué)的認知、學(xué)習(xí)、應(yīng)用楞次定律就達到了瓜熟蒂落、水到渠成的效果。