演示实验教学案例:极性标错的磁铁带来的麻烦

1 引言

在深化教育改革的今天，大胆解放思想，充分重视学生的质疑能力、创造能力的培养，健全以学生为主体，以开发个体创造能力为宗旨的教学模式，是新课程背景下中学课堂教学改革的方向，而物理教学在发展学生创新精神和实践能力方面有着得天独厚的环境和条件。

2 背景

高二物理（选修3-2）“楞次定律的应用”一节课，主要是在回顾、复习楞次定律内容的基础上，给学生出示实验仪器，包括灵敏电流表、线圈（等效代替金属棒切割磁感线）和蹄形磁铁，用这些仪器做演示实验，让学生仔细观察实验现象，引导学生认真分析现象后得出“右手定则”的内容，然后应用“右手定则”解题完成教学。

3 问题的出现

上课开始后，笔者先引导学生回顾以前所学的内容，包括安培定则、左手定则和楞次定律，并由学生叙述楞次定律在具体问题中如何应用；然后给学生出示实验仪器，包括灵敏电流表、线圈（等效代替金属棒切割磁感线）和蹄形磁铁，用这些仪器做演示实验，让学生仔细观察实验现象，引导学生认真分析现象后发现其结论与“右手定则”中所体现出来的结论正好相反（很多学生在课前已经看过右手定则的内容）。这时，在学生中产生躁动，有的学生说“右手定则”的结论不可靠，眼见为实；有的学生在议论实验仪器有问题；有的学生说教师的操作有误……整个课堂七嘴八舌，议论纷纷。这也使笔者感到奇怪，此时只能用下面的问题阻止大家散乱的讨论：光猜测没有用，我们要想办法来证明你们的猜测，但怎么证明？

4 问题的分析

经过进一步的引导和讨论，根据问题的焦点和角度，将学生分成6组，具体分组情况如下：

小组1认为问题出在电流表的偏转方向与电流方向不一致（即左进左偏，右进右偏）所致；

小组2认为教师所用线圈（等效导体棒）中导线的环绕方向有问题；

小组3认为是教师实验用的蹄形磁铁的极性（N极和S极）不对所致；

小组4中的一部分学生对右手定则的正确性持怀疑态度；

小组5认为教师在某个环节的操作有误，具体问题在哪儿不能明确说出；

小组6对应用楞次定律判断感应电流的方向有肯定认识，对右手定则的结论也不怀疑，他们没有明确的问题提出。

要求前面4个小组分别写出验证方案并用该方案进行实验验证，然后再进行理论分析（能否找出具体原因和证明依据，由学生小组内部自己讨论）。

5 问题的解决

教师依据学生分组情况，让每个小组应用学过的理论知识分析可能原因，并在尽可能的情况下动手做实验，证实自己的推测和分析。给学生20分钟时间让学生讨论、分析、探究，教师深入小组中参与学生的讨论（注：实验中其他仪器不能再用教师演示用的仪器，各小组根据需要分别到实验室做相关的实验）。

小组1（电流表偏转方向有误组）所提出的方案：方案一，利用干电池判断电流表的偏转方向；方案二，利用学生电源判断电流表的偏转方向；方案三，有学生建议直接拆开电流表，利用电流表的工作原理应用左手定则来确定正确性。

小组2（线圈绕向有误组）所提出的方案：方案一，学生直接拿着原有线圈看绕向或拆开来看；方案二，利用通电导线在磁场中的受力情况（左手定则）来判断；方案三，利用通电螺线管产生的磁场（安培定则）和小磁针的偏转方向判断；方案四，应用楞次定律的方法判断。

小组3（磁铁极性有误组）所提出的方案：方案一，再拿一个极性正确的磁铁或小磁针与该磁铁之间的作用来判断；方案二，利用该磁铁与通电导线间的作用力方向（左手定则）来判断；方案三，利用该磁铁与另外相应的肯定没有问题的仪器重做此实验多次，看结果是否与右手定则相符；方案四，利用该磁铁与其他仪器验证楞次定律的方法来判断。

小组4（右手定则有问题组）所提出的方案：方案一，分别利用楞次定律和右手定则的方法判断结论是否一致；方案二，认真分析左手定则、安培定则和右手定则的联系和区别。

小组5（教师操作有误组）所提出的方案：由他们自己重做实验，认真分析每一步操作意图并做好记录，最后观察现象和分析结果，看是否与教师所做的结果一样。

小组6（找不出问题组）所提出的方案；先让他们自己认真看书，研究安培定则、左手定则、楞次定律和右手定则之间的关系，然后再进行分析和讨论。

各小组经过20分钟的时间进行实验探究和理论分析后得出各自的结论。

小组1：利用以上几种方案得出电流表指针偏转方向与电流方向是正常的对应关系（即左进左偏，右进右偏）。

小组2：利用所提方案实验验证线圈绕向没问题。

小组3：利用所提方案得出结论，磁铁极性标错（即N应标为S，S应标为N）。（此时整个课堂再一次议论纷纷：怪不得老师的结论与右手定则的结论矛盾……笔者露出会意的笑容，立即要求学生保持冷静，继续倾听其他小组的发言。）

小组4：他们经过进一步的学习、分析和讨论，得出右手定则没问题。

小组5：他们经过认真重做实验，发现结果同笔者刚开始得出的结论一样，于是该部分学生自动解散，各自又有新的想法后合并到相应的小组一起参与探究、分析。

小组6：他们看书后觉得书上说的都没错，但自己还是不知道问题究竟出在哪儿，他们用期盼的眼神等待其他小组的结论。

学生汇报完各自的方案和结论后，立即组织学生进行小组间的交流、评价和谈一些学习心得。最后，笔者根据各小组的活动情况做出中肯和积极的评价，结束本节课的教学。

6 教学反思

笔者在准备实验时已经发现此问题，就想利用该仪器在课堂上做演示实验，看学生有什么具体的反映，依据学生的具体反应再做相应的探究教学。结果发现教学效果出乎意料得好，虽然本节课的教学内容没有完成，但整堂课可以说学生是真正参与到其中而乐于探究，气氛活跃，师生角色到位，关系融洽，课堂教学生活化气息浓厚，给学生和笔者的影响及收获远远大于本节课内容教学本身，也为以后探究式教学的进一步深入开展做了一次有益的尝试。

从学习理论角度分析，这是一次成功的内隐学习活动。内隐学习的理论是美国心理学家在20世纪60年代提出的，指的是在偶然的、无意识的状态下获得某种知识、经验和技能的过程。在这堂课前，学生并不知道所要获得的是什么，更无法有意识地将其提取出来，教师也没进行有意识的安排，却在这一节物理学习活动中收获了右手定则、左手定则和楞次定律等知识和综合运用的能力、动手实践的技能及解决问题的方案，其效果是教师讲解所不能代替的。

成功的教学是一种创造，笔者深感物理课堂教学是一门博大精深的艺术，是无止境的。在本节教学活动中学生成了真正的探索者，他们是在“必须竭力去解决这一具体矛盾问题”的实际目的、真实行为的活动中去学习的。从而充分激发了学生内在的认知学习系统，并使之进入最活跃的状态下进行学习。从课堂对各方面知识的理解和运用所学知识设计方案、解决具体问题的角度看，学生获得了学习的动力和能力，创造性思维和动手实践等多种能力得到充分发展。由此看来，要培养学生的创新精神和实践能力，关键问题是要有创新意识，敢于突破传统教学模式，创造性地构建新颖的、符合学生身心发展特点的教学设计，始终把学生当做课堂教学的主体，充分让他们扮演主角，动手动脑。只有这样，才能使学生具有强大的竞争力，教育才是合格的。

参考文献

[1]郑金洲.基于新课程的课堂教学案例[M].福州:福建教育出版社,2003.