时间：2023-09-22 01:12:46
1．知道电流周围存在着磁场。
2．知道通电螺线管外部的磁场与条形磁铁相似。
3．会用安培定则判定相应磁体的磁极和通电螺线管的电流方向。
（二）教具一根硬直导线，干电池2～4节，小磁针，铁屑，螺线管，开关，导线若干。
（三）教学过程
1．复习提问，引入新课
重做第二节课本上的图11—7的演示实验，提问：
当把小磁针放在条形磁体的周围时，观察到什么现象？其原因是什么？
（观察到小磁针发生偏转。因为磁体周围存在着磁场，小磁针受到磁场的磁力作用而发生偏转。）
进一步提问引入新课
小磁针只有放在磁体周围才会受到磁力作用而发生偏转吗？也就是说，只有磁体周围存在着磁场吗？其他物质能不能产生磁场呢？这就是我们本节课要探索的内容。
2．进行新课
(1)演示奥斯特实验说明电流周围存在着磁场
演示实验：将一根与电源、开关相连接的直导线用架子架高，沿南北方向水平放置。将小磁针平行地放在直导线的上方和下方，请同学们观察直导线通、断电时小磁针的偏转情况。
提问：观察到什么现象？
（观察到通电时小磁针发生偏转，断电时小磁针又回到原来的位置。）
进一步提问：通过这个现象可以得出什么结论呢？
师生讨论：通电后导体周围的小磁针发生偏转，说明通电后导体周围的空间对小磁针产生磁力的作用，由此我们可以得出：通电导线和磁体一样，周围也存在着磁场。
教师指出：以上实验是丹麦的科学家奥斯特首先发现的，此实验又叫做奥斯特实验。这个实验表明，除了磁体周围存在着磁场外，电流的周围也存在着磁场，即电流的磁场，本节课我们就主要研究电流的磁场。
板书：第四节电流的磁场
一、奥斯特实验
1．实验表明：通电导线和磁体一样，周围存在着磁场。
提问：我们知道，磁场是有方向的，那么电流周围的磁场方向是怎样的呢？它与电流的方向有没有关系呢？
重做上面的实验，请同学们观察当电流的方向改变时，小磁针N极的偏转方向是否发生变化。
提问：同学们观察到什么现象？这说明什么？
（观察到当电流的方向变化时，小磁针N极偏转方向也发生变化，说明电流的磁场方向也发生变化。）
板书：2．电流的磁场方向跟电流的方向有关。当电流的方向变化时，磁场的方向也发生变化。
提问：奥斯特实验在我们现在看来是非常简单的，但在当时这一重大发现却轰动了科学界，这是为什么呢？
学生看书讨论后回答：
因为它揭示了电现象和磁现象不是各自孤立的，而是紧密联系的，从而说明表面上互不相关的自然现象之间是相互联系的，这一发现，有力推动了电磁学的研究和发展。
(2)研究通电螺线管周围的磁场
奥斯特实验用的是一根直导线，后来科学家们又把导线弯成各种形状，通电后研究电流的磁场，其中有一种在后来的生产实际中用途最大，那就是将导线弯成螺线管再通电。那么，通电螺线管的磁场是什么样的呢？请同学们观察下面的实验：
演示实验：按课本图11—13那样在纸板上均匀地撒些铁屑，给螺线管通电，轻敲纸板，请同学们观察铁屑的分布情况，并与条形磁体周围的铁屑分布情况对比。
提问：同学们观察到什么现象？
学生回答后，教师板书：
二、通电螺线管的磁场
1．通电螺线管外部的磁场和条形磁体的磁场一样。
提问：怎样判断通电螺线管两端的极性呢？它的极性与电流的方向有没有关系呢？
演示实验：将小磁针放在螺线管的两端，通电后，请同学们观察小磁针的N极指向，从而引导学生判别出通电螺线管的N、S极。
再改变电流的方向，观察小磁针的N极指向有没有变化，从而说明通电螺线管的极性与电流的方向有关。
引导学生讨论后，教师板书：
2．通电螺线管两端的极性跟螺线管中电流的方向有关。当电流的方向变化时，通电螺线管的磁性也发生改变。
提问：采用什么办法可以很简便地判定通电螺线管的磁性与电流方向的关系呢？同学们看书、讨论，弄清安培定则的作用和判定方法。板书：
三、安培定则
1．作用：可以判定通电螺线管的磁性与电流方向的关系。
2．判定方法：用右手握住螺线管，让四指弯向螺线管中电流的方向，则大拇指所指的那端就是螺线管的北极。
教师演示具体的判定方法。
练习：如附图所示的几个通电螺线管，用安培定则判定它们的两极。
可以引导学生分别按上图将导线在铅笔上绕成螺线管，先弄清螺线管中电流的指向，再用安培定则判定出两端的极性。
通过以上练习，强调：螺线管的绕制方向不同，螺线管中电流的方向也不同。
3．小结（略）
4．作业：①完成课本上的“想想议议”。
本文以鲁科版《物理》选修3-2，“感应电流的方向”一节教学为例，谈谈笔者的浅见。
一、留白的教学作用
1.激发学习兴趣
第斯多惠指出：“教学的艺术不在于教授的本领，而在于激励、唤醒、鼓舞。”教学中有意识地留白，对一部分内容暂时隐匿，使学生处于“愤”“悱”的状态，进入“此时无声胜有声”的境界，学生将获得高峰体验，从内心兴趣物理学习。比如，为探索“磁通量变化与感应电流方向的关系”，可从电磁感应现象入手，引导学生观察电流表指针偏向，发现不同实验条件下感应电流方向不同。再给学生留白，提出问题：①磁通量变化与感应电流方向的关系如何？②如何确定感应电流的方向？③能否设计一个研究该问题的实验？④这个实验的原理是什么？⑤需要什么仪器？⑥具体操作步骤如何？这些问题激起了学生学习兴趣和探索欲望，同时也感到困难不少，这对生成“楞次定律”这一新知识学习将十分有益。
2.拓展思维空间
苏霍姆林斯基说过：有经验的教师往往只是微微打开一扇通往一望无际的知识原野的窗子。留白并不是弃舍这部分知识，而是通过留白来调动学生思维的主动性和积极性，使学生的思维从自由王国走向必然王国，达到启动灵感阀门的效果。续前例，学生独立探索这6个问题后，要马上找到“感应电流方向与原磁场磁通量变化的关系”有较大困难。可先通过师生对话，让学生从原有认知结构中提取相关概念：感应电流方向、感应电流磁场方向、原磁场方向、原磁场磁通量的变化。再留出下面这四个“空白”，以拓展学生的思维空间。
①对象转换——变探索“感应电流方向与原磁场磁通量变化的关系”为寻找“感应电流磁场方向与原磁场方向的关系”；②初步探索——感应电流磁场方向与原磁场方向的关系；③深入探索——感应电流磁场方向与原磁场磁通量变化的关系；④升华结论——感应电流磁场方向与原磁场磁通量变化关系的辩证认识。
在学生灵感被启动后，就能顺利地完成对“感应电流方向与原磁场磁通量变化关系”的探究。
3.培养创新精神
有了“空白”，必然要“补白”。补白的方式是对问题的探究，补白的基础是积极的思维。补白过程能加深对所学知识的理解，使大脑思维高度活跃，这十分有利于学生创新精神的培养。续前例，用如图1装置探索“感应电流方向与原磁场磁通量变化的关系”，如何“增加或减少穿过螺线管的磁通量”，学生创造性地提出了三种方案：①一根条形磁铁不插入，而仅是靠近或远离螺线管；②先将一根条形磁铁插入螺线管，并保持静止，再将另一根条形磁铁插入或拔出螺线管；③一根条形磁铁插入或拔出螺线管。
三个方案何者更有优，这个“空白”让学生剖析和辩别，最后一致认为方案①效果不佳，应该淘汰。而方案②和③何者更优，一时争论不休。在教师启发下，复习感应电动势大小的决定因素后，学生认识到只要插入或拔出条形磁铁速度相同，这两个方案的效果是相同的，为节省器材和容易操作，选择方案③。
4.提高反思能力。
学生在补白过程中，一定要经常反思当前学习状态，检索原有认知系统，调整思考方向，改变应对策略，才能找到思维的突破口。长期坚持，学生的反省能力将逐渐提高，进入善学乐学的佳境。
续前例，完成实验操作后，得到下面表格。
如果留空白为：从上表中找到“感应电流方向与原磁场磁通量变化的关系”，则难度过大，学生一时难以“补白”。教师应适当帮助学生调整思考方向，将留白调整为：分析与 方向的关系。大部分学生能独立发现：“穿过螺线管的磁通量增加时，感应电流的磁场与原磁场反向；穿过螺线管的磁通量减少时，感应电流的磁场与原磁场同向。”
5.优化认知结构
留白的心理机制是让学生大脑中现有的“完形”产生“缺口”、“缺陷”，补白就是度过这个缺口、弥补缺陷，组织或构造新的“完形”。很明显，补白过程就是优化认知结构，升华知识的过程。
续前例，找到了方向关系后，要得到更为准确和简洁的楞次定律。教师先留第一个空白，让学生找到“感应电流磁场方向与原磁场磁通量变化的辩证关系”，再通过教师点拨，同伴协商、交流、对话、辩论，让学生再补好第二个空白——“感应电流磁场方向和原磁场磁通量变化的相对关系”，最后顺利地生成“感应电流磁场总是阻碍原磁场磁通量的变化”的结论，优化学生的认知结构。
二、留白的一般方法
1.引爆法
围绕教学目标，精心设计教学预案，给学生在观察、比较、判断、猜测、推理、验证等某一思维过程中留白，造成暂时性的“完形”刺激，点燃激情、引爆思维，学生会情不自禁地在知识海洋中寻觅真知。
续前例，引入课题中，学生补白时提了6个问题。教师引导学生认识到解决这些问题的关键是设计一个电路来探索“感应电流方向与原磁场磁通量变化的关系”，即解决问题③④⑤。对此学生十分感兴趣，热情高涨，跃跃欲试，思维爆发，选择了不同仪器，设计了好多不同电路，顺利地突破了电路设计这个教学难点。
2.点晴法
帮助学生复习旧知，扫除障碍，作好铺垫后，在唤起联想的基础上，留给学生探索的空间，让他们自己找到解决问题的关键。也就是在解决问题时，教师搭建框架，留出关键之处，让学生穿越。“龙”由老师画，“睛”由学生点。
续前例，学生对实验结果分析时，有部分学生提出了这两个结论：①条形磁铁向下运动时，感应电流的磁场与原磁场反向；条形磁铁向上运动时，感应电流的磁场与原磁场同向。②条形磁铁靠近螺线管时，感应电流的磁场与原磁场反向；条形磁铁远离螺线管时，感应电流的磁场与原磁场同向。对这两个结论，教师只需提醒学生研究的问题是“感应电流方向与原磁场磁通量变化关系”，用“条形磁铁的运动情况”来说明结论，太过肤浅。学生就能找到“感应电流磁场与原磁场磁通量变化的关系”。
3.示错法
教学中先有意示错，制造悬念，再恰当留白，引导学生分析、探究找到错误原因，使学生对教学内容高度兴奋，从而建立起牢固的认知。
续前例，教师给学生提问题，切割磁场的直导体感应电动势方向如何判断？学生立马补白：由于电动势的方向与电流的方向是一致的，判断出感应电流的方向，也就判断出了感应电动势的方向。此时，教师故意将b点标为高电势，并留白让学生判断其正确与否，学生多半出错。在复习“产生感应电流的导体相当于电源”、“电源内部电流由低电势流向高电势”等知识后，学生才恍然大悟，a点电势更高。
[关键词]电磁场与电磁波 教学方法 教学改革
[中图分类号] G642.0 [文献标识码] A [文章编号] 2095-3437（2015）08-0172-02
早在18世纪八九十年代，科学家就开始展开对电磁场的研究，逐渐形成电磁场与电磁波理论并应用于实际。当今社会，随着科学技术的猛速发展，电磁场与电磁波理论应用领域也越来越广，不仅局限于自身领域，而且与相关学科相互交叉渗透，还逐步形成了生物电磁技术以及电磁隐身理论等。可以说，电磁场的应用已经深入几乎所有信息类学科。[1]信息时代在不断发展，高频电磁波―微波应时代要求成为信息的主要载体，不仅在卫星通信、计算机通信、光纤通信、雷达等高科技领域得到广泛的应用，而且在现代社会生产、生活中的应用也极为广泛，已经渗透到人们的日常生活中，与人们的日常生活息息相关。
一、课程特点及存在问题
1.课程特点
“电磁场与电磁波”是一门理论性很强的专业基础课，主要内容有矢量分析、静电场、恒定磁场、恒定电场、时变电磁场、均匀平面电磁波、导行电磁波、电磁辐射等。对于电子信息工程专业的学生来说，该课程是不可缺少的基础专业课程。通过该课程的学习，学生可以为毕业后从事相关工作打下一定的理论及实践基础。但是该课程的学习讲究抽象思维和逻辑推理两者的结合，不仅概念抽象、公式复杂多变，而且需要一定的数学推理过程，学生往往不易理解掌握，因此如何提高该课程的教学质量和效果，是教学者在改革探索和实践过程中遇到的难题，是值得进一步深入研究的课题。[2]
2.课程教学存在的主要问题
（1）课程传统的教学目标往往是直接向学生灌输事实性知识，即课程内容是介绍电磁场与电磁波“是什么”和“为什么”，而缺乏电磁场与电磁波“怎么做”和“怎么用”，教学过程过多的偏重理论，对理论的实际应用介绍甚少。
（2）总体来讲，教师只采用板书和多媒体幻灯片相结合教学，一门课程从头讲到尾，学生被动接受，课堂上疲于记笔记和用大脑接受老师所讲的内容，没有一个系统的去理解思考的过程，教与学过程分离，这样便不利于学生原创性思维的有效发展。
（3）学生在学习过程中，除了反映电磁场太抽象，无法生动的想象实际不存在的电磁场，也不能像电路可以直观的测量，还反映课程内容多、理论性强，而且公式多，许多地方需要将工程应用数学灵活运用。[3]
（4）电磁场与电磁波课程的考核方式也有一些弊端，一般情况下采用的还是“一刀切”模式，即“考试分数定高低”，没有照顾到部分学生的基础差异，同时又过分强调了对理论知识推导的考核，仅通过一张试卷来考查学生掌握知识的程度，缺乏全面性与科学性。
二、教学改革方法
1.以理论为基础，以应用为根本，确定实际教学的研究方法。对教学大纲和教学计划进行一定的调节、修订，弱化理论讲解，重视实际应用，提高学生自我解决问题的能力，主要采用“用什么理论，讲什么理论”和选学、自学内容相结合的模式，这样可以让大部分学生掌握课程的主要内容，又可以让对该课程深感兴趣的学生得到深层次的学习和提高。
2.上好绪论课。任何一门课程的教学都必须以上好绪论课作为良好的开端。“电磁场与电磁波”课程的绪论课对于激发学生的学习兴趣和学习热情相当关键，课中除了讲授电磁场理论的发展过程――经典电磁场理论阶段与计算电磁场理论阶段，也可适当讲述其实际中的重要应用，引起学生对该课程的重视及兴趣。
3.结合多种教学手段，提高教学质量。科学的教学方法不能依然采用传统的“粉笔+黑板”的模式，应该考虑适当利用计算机多媒体辅助教学，使教学内容显得丰富、形象，能够对教学起到很好的促进作用。比如合理的运用Matlab软件。Matlab软件是一款功能强大的科学计算软件，它集许多功能和诸多的工具箱为一体，在课堂时间充裕的情况下，通过编写较为简单的Matlab程序语句，可以在课堂上进行小规模电磁场数值计算问题的演示。
4.注重案例教学。比如，讲解静电平衡与静电屏蔽原理时，选取的教学案例是有金属外壳的汽车能够避免雷击的应用事例；讲解法拉第感应定律时，选取的教学案例是电动机、发电机以及变压器的应用事例；讲解电磁波辐射和接收时，选取的教学案例是雷达与隐形飞机之间的对抗的应用事例。[4]在讲解电磁兼容问题时笔者常采用1982年著名的英阿马岛海战作为教学案例，由于阿根廷海军没有能够很好的解决电磁兼容问题，从而导致了被英国导弹击沉的悲惨结果。
5.注重对比，善于分阶段总结。“电磁场与电磁波”课程中涉及的理论多且较为抽象，让学生在学习过程中经常有无所适从的感觉。[5]因此，分阶段进行课程总结是非常必要的，这样可将书本的相关知识点归纳并对比，便于学生连贯理解，对学生学习效率的提升很有帮助，也提升了教学质量。
6.结合实际，改进教学。“电磁场与电磁波”课程理论性强、概念抽象，又与工程应用数学结合紧密，公式多且推导繁杂，一直被认为是教师难教、学生难学的课程。在教学过程中，应改变传统的纯理论讲解，注重实例分析、习题课相结合；提出一些思考题，激发学生对课堂的兴趣，还可以对其进行有效的思维能力训练。
7.定期举办学术报告会。让学生了解电磁场与微波技术的最新发展现状和发展趋势，了解电磁场与微波技术的市场需求，了解电磁场与微波技术及相关人才市场需求，了解电磁场与微波技术方向就业前景，从而激发学生的学习兴趣，充分调动学生的学习积极性。
8.摒弃传统的考核模式，开辟科学的考核制度。经过“电磁场与电磁波”课程教学改革后的考核采用平时成绩和期末考试成绩加权平均获得总评成绩的方式，其中平时成绩占总评成绩的40%，期末成绩占总评成绩的60%。在平时成绩中，除了出勤率、作业质量以外，还将课堂问答作为额外的项目加入考核，对回答问题态度积极踊跃、对课程有着独到见解的学生予以奖励，最后的总评成绩可以适当提高。这样不仅可以增加师生互动，活跃课堂气氛，而且还可以避免学生为了分数投机取巧，仅为高分而去学习课程。
三、教学改革实践成果
通过对“电磁场与电磁波”课程教学目标与教学内容的适当调整与优化，使学生更加容易的掌握课程的根本，从而少走弯路，节约了大量的学习时间，避免学生在学习时陷入复杂繁琐的数理推导之中，让学生在课程的学习过程中获得了更丰富的工程实践案例，从而顺利实现应用型本科院校的工程技术型人才目标。教学方法的改革，使得理论与实际的联系更加紧密，避免了学生纠结于该课程中一些难而无用的知识，更加侧重于工程实际应用；教学手段的改革，使得课堂上的气氛更加活跃，也使得学生的实践能力大大提高；课程考核方式的改革，使得学生的学习积极性得到了全面地调动，学生主动参与到课堂学习过程中，学习兴趣有了很大的提高。
“电磁场与电磁波”课程的合格率达到了96%以上，优秀率将近30%，越来越多的毕业生选择从事相关工作；在飞思卡尔大学生电子设计大赛中，3名同学选择了该方向的科研设计，因设计创新超越其他设计而取得了优异成绩；同时该方向的考研率也有很大提高，从2010届开始，五届有数十名应届毕业生选择电磁场与微波技术方向作为硕士研究生报考方向，其中31名顺利考取了东南大学、南京理工大学、重庆邮电大学、中国计量学院等国内知名院校的电磁场与微波技术专业。有近六成的学生参加了该课程的研讨式学习和科研课题研究，多位同学在国内外知名科技期刊上发表了科研论文。我校的“电磁场与电磁波”课程经过教学改革以后，可以较为全面的培养学生的科学作风、创新精神和实践能力，促进学生全面协调发展。
四、结语
“电磁场与电磁波”课程在电类专业的学科地位举足轻重，是学习电类专业学生必学的一门专业课程，如何把这门课程上好对教师的教学能力提出了很高的要求。笔者在教学过程中对课程内容进行了适当调整与改革，在教学方法上进行了多种新颖的尝试，科研教学相结合使得教学多样化，对多媒体教学手段的合理应用以及教学过程中与学生面对面交流增强了学生对该课程的学习兴趣，对教学质量的提高起到了较好的效果。
[ 注 释 ]
[1] 李长胜，林志立，冯丽爽.“电磁场与电磁波”课程内容的修改建议[J].电气电子教学学报，2012（6）：11-15.
[2] 肖春燕.“电磁场”课程教学改革的研究[J].电气电子教学学报，2010（1）：29-31.
[3] 李丽华.论三本院校电磁场与微波技术课程教学[J].投资与合作（学术版），2010（9）：64-65.
[4] 陈帝伊，刘淑琴，许景辉，等.“电磁场理论”课程的教学改革探讨[J].电气电子教学学报，2009（4）：116-117.
1运用一些有趣的物理实验，激发学生学习的兴趣
实验是物理学习中比较基础的一个项目，同时它也是将理论与实践相结合的一个重要项目，而日常生活中的很多事件也都跟物理知识密切相关，如在干燥的天气脱毛衣会引起静电，粉笔在黑板上写字等，但是很多高中生因为缺乏实践经验所以很难将这些现象与物理知识结合起来，这样他们所学到的物理知识就比较片面，而对于一些比较抽象的物理现象他们也很难理解清楚.而很多物理现象都是可以通过一些具体的教学实验来解释清楚的，物理实验不但可以清楚、直观地展现物理概念的形成过程，使得学生更加深入的理解这些知识，还有利于学生观察事物、分析事物能力的培养，并且在物理实验教学中，学生可以自己动手做实验，这样可以很好地培养学生的动手操作能力，也促使学生更加自主地去探究学习物理知识.
如在磁场一课的学习中，教师首先提问学生，让大家说说自己所知道的生活中有关磁的现象和应用，并举出一些熟悉的现象.而学生通过课前教师布置的内容从网络上搜集了很多关于磁场的知识.随后教师演示了两个小实验，第一个是利用磁钢堆硬币积木，教师在木凳的下方可事先藏好一小块磁钢，在木凳的上方在磁钢的磁化作用下可堆起四层高的硬币积木.第二个是演示“磁悬浮小实验”，教师问以上两个实验的现象是如何出现的呢？具体的奥妙在哪里呢？而这两个小实验也很好地调动了学生的学习磁场相关知识的兴趣，接下来他们为了更[JP3]好地理解其中的奥妙，也会更加积极主动地投入到课堂的学习中.[JP]
2合理创设一些物理问题情境，促使学生积极主动地学习
高中物理逻辑性强、难度也较大，因此教师在实际的教学中应该结合高中生的性格特征合理创设一些有意义的物理问题，促使学生积极主动地投入到物理的学习中，引导学生进行合作学习，从而更好地解决物理问题.首先，教师应该创设一种物理问题情境，积极鼓励学生提出自己的疑问，有效培养学生观察问题、发现问题、分析问题以及解决问题的能力.其次，应该就这些问题引导学生积极展开讨论，合作学习，得出解决问题的答案.如果学生最终得出的答案还有欠缺的话，教师应该合理引导学生进行思考，找出最佳答案，或是以问题的形式留给学生当做课下作业，而学生可以通过课下的翻阅教材，再思考，再讨论，最终得出最佳答案.通过这样的方式可以有效激发学生的探索欲望，从而更好地培养了他们的创新思维能力.如在牛顿第三定律的讲解过程中，教师就创设了拔河的问题情境，即甲乙两队拔河，甲队获胜，是否是因为甲队的拉力大于乙队的拉力呢？而在比赛过程中有哪些物理因素会影响比赛成绩？该情境具有直观性，学生可以更加深入地理解力的相互性概念.
3合理运用多媒体技术，丰富物理教学课堂
高中生通常对新鲜事物有着较浓厚的兴趣，因此教师应该转变传统单一的教学模式，合理运用多媒体技术，调动学生的学习兴趣，同时更好地丰富物理教学课堂.多媒体可以将一些抽象的物理知识通过动画的形式展现在学生面前，使得学生可以有一个更加清晰连贯的物理思维，同时节省了很多传统教学中板书的时间，而学生可以利用这些时间更好地学习新知识，并通过一些系统性的练习更好地理解和掌握.教师也可以及时根据学生的反馈情况合理调整教学过程，这样学生就会更加自主地去学习，而物理课堂效果也会得到很好的提升.
如在磁场的学习中，教师首先通过提问学生身边关于磁的现象的方式导入课程，由于磁场较为抽象，教师就用多媒体投影补充说明磁有关的现象和应用：（1）天然磁石；（2）司南的照片；（3）磁悬浮列车；（4）飞鸽依靠地磁场识路等，从学生最熟悉的磁知识着手，引出磁的一些概念：磁铁吸引铁质物质；（5）实物投影指南针的指向，磁性：磁体能吸引铁质物体的性质，磁极：磁体中磁性最强的区域.从中引出N、S极的定义.教师引导学生从磁铁使铁质物体磁化联系到电能使铁质物体磁化，从而来说明电与磁的关系，引出奥斯特电流磁效应现象.
4加强师生之间的相互交流，促使学生更好地合作学习
新课标体系下的教学，更加强调的是学生综合素质的提升以及学习能力的培养，而在课堂教学中，也更加注重学生的主体作用，侧重互相交流、合作学习的教学模式，而学生在这种团结合作中也可以更好地发挥自己的优势，弥补自己的不足，从而得到更加全面的提升.很多物理实验比较复杂，因此教师应该积极与学生进行沟通，理解学生的困惑，引导学生更好地分析物理步骤，而这些实验大多数都需要学生之间相互合作才能完成，这时候学生就应该相互交流，有效合作，从而更好地完成实验的内容.如在电与磁一课的讲解中，教师就采用师生一问一答的方式与学生进行沟通，教师：磁铁能吸引铁钉，铁钉是磁铁吗？为什么磁铁可以吸引铁钉？学生回答：铁钉被磁化.教师：那么在自然界中还有没有什么其他的东西能使铁质物体磁化的呢？（请同学互相帮助想一想，然后回答）学生：电流可以使铁质物体磁化.随后教师向学生补充一些说明，1731年，英国商人发现雷电后，刀叉具有磁性.1751年，富兰克林发现莱顿瓶放电可以使缝衣针磁化.接着教师：自然界中磁铁的相互作用早已被人所知，同名磁极排斥，异名磁极吸引，这与我们学过的什么力的作用很相似？学生：电荷之间的作用力相似.教师：那么会不会说明两者存在联系呢？如果让你去研究电与磁的关系，你会如何去设计？学生由于已受初中磁知识学习的影响，大部分都提出让通电导线对小磁针作用.随后教师要求学生合作学习进行磁场实验的操作.而学生在教师的指导下实验做得也很成功.
5选择一些比较经典的习题案例进行讲解，有效提升学生的解题能力
高中物理课本中通常会有很多经典的习题案例，而对这些习题案例的讲解也是非常有必要的，因此教师应该重视这些习题案例的讲解，从而有效提升学生的解题能力.通过习题案例的讲解，不但可以帮助学生掌握正确的解题思路，还能使得学生熟练掌握物理解题技巧，从而在平常的做题或者考试中迅速找出解决问题的思路和方法.课本中的习题案例很多，基本上每个章节都会有，这时候教师就要选择一些比较经典的，具有代表性的，而且必须符合高中生物理学习的需求.教师在讲解这些习题案例的时候，还应该特别引导学生进行思考，培养他们的创新思维能力，使得他们可以将这些解题技巧熟记在心，并转换成自己的方法，从而更好地解答物理习题.讲解完习题案例之后，教师还应该给学生布置一些比较类似的习题，帮助学生更好地巩固知识，运用物理技巧去更好地解题.如在力的合成类型的题目讲解中，教师可以帮助学生总结几种关于这种题型的解题方法，如作图法，计算平衡法等，这样学生在以后遇到这种题型的时候，无论是一个物体，还是多个物体相互接触判断力的情况，都可以快速找到解题思路，从而正确得到解题答案.
关键词：物理；探究；案例；分析
高中物理探究性学习主要是指学生在教师指导下，以类似科学探究的方式去主动探究问题、获取知识、应用知识、解决问题的一种高层次的学习方式。在高中物理教学中实施探究性学习的目的在于培养学生的科学探究的能力。有利于培养学生用科学探究的方法来研究物理问题，验证物理规律；能计划并调控自己的学习过程，通过自己的努力能解决学习中遇到的一些物理问题，有一定的自主学习的能力；具有一定的质疑能力、信息收集和处理能力，分析、解决问题的能力和交流合作能力。
案例一，精心创设教学情景。
在高中物理探究性学习时，教师就要采用问题讨论式探究的模式，通过精心创设情景，一路与学生一起摸索，相互讨论，得出结论，再引发新的问题，从而加深学生对磁场这一知识的理解和掌握。如在电磁效应教学中，可以这样设计。
师说明：在奥斯特研究的最初，他受到力总是沿着物体连线方向这个观念的影响，总是在沿电流的方向放置磁针，使磁针在导线的延长线上，均以失败告终。1820年4月，在一次讲课中，他偶然把导线沿南北放置在一个带玻璃罩的指南针的上方，通电时磁针转动了
提问：既然电流对磁铁有力的作用，那么磁铁是否也应该对通电导线有力的作用呢？
学生回答：应该有。但可能有部分学生因没有普遍联系的观点而不知如何进行逻辑推理。
演示实验：安培在此三个月后发现磁场对电流的作用
提问：综上所述，磁铁与磁铁的力，磁铁和电流的力，它们是如何产生的呢？是通过什么去实现这力的作用呢？
学生：磁场
因磁场是一种抽象的物质，学生对其了解较少，故可能有一些疑问。
多媒体演示磁场是力发生的媒介，让学生对磁场的作用有更形象的理解。
师问：司南、信鸽传书等都是利用了地磁场对它们的受力作用，那么的磁场是如何产生，又是如何分布的呢？同学们对此的了解有多少？
（先请学生说说自己对此的认识，可分组讨论，最后由代表发言）
师：总结学生的观点，后通过视频说明：
案例分析：这是磁场章节的第一节课，教学过程应重在显示学生对磁这一知识的了解和对磁知识的生活的体验。为此，本节课采用以问题为主线、实验为基础的教学策略。问题情景的创设，是思维的启动点和切入口，而实验是物理研究的理论支持。电流磁效应的研究是本节课的重点，在设计中可让学生自己讨论研究的思想，在这基础上再提出奥斯特的实验及其研究过程中出现的困难。然后自然得过渡到磁场对电流的作用上来。
案例二，精心设计物理实验。
如在探究“多普勒效应”实验时，先简单介绍多普勒效应源于1842年奥地利物理学家多普勒带着女儿在铁道旁散步时，听到火车汽笛声音调变化的偶然发现，启迪学生应留意生活中的物理知识，或许伟大的发现就在自己身边，从而激发学生探索的兴趣。然后让学生预习并自学本节的知识，使学生对该节物理知识具有一定的认识，同时介绍一课外小制作民间玩具──叫蝉。启迪学生能不能通过设计方案来探究多普勒效应呢？
学生制作完成后，教师带着学生列队到学校操场完成探究性学习。让学生先旋转自己制作的叫蝉，使其发出“知知……”的声音。对于不发声的叫蝉，教师指导学生改进，并让学生汇报自己的探索设计方案。然后，确定探究方案（学生兴奋不已）。
将学生分成10组，选出叫声较响的10个叫蝉做实验。指导学生完成以下问题探究，研究在哪些条件下会发生多普勒效应？（或者让学生做实验并设计方案自主探索研究。）
第一种情况：一人在水平面内匀速率快速旋转细线，使叫蝉发声，该组的其他同学站在原地仔细听，判断音调是否变化，是否有多普勒效应发生？探究后，学生回答：有。
第二种情况：一人在水平面内匀速快速旋转细线，使叫蝉发声，该组的其他同学靠近或远离叫蝉，判断音调是否变化，是否有多普勒效应发生？探究后，学生回答：有。效果比第一种情况更明显。
第三种情况：一人在水平面内旋转细线，使声源（叫蝉）绕着人做匀速圆周运动，此人在转动轴心处倾听，判断音调是否变化，是否有多普勒效应发生？探究后，学生回答：有。
第四种情况：学生甲在水平面内旋转较长的细线，使叫蝉做匀速率圆周运动，另一学生乙随着叫蝉一起运动，学生乙、叫蝉和圆心始终三点共线，判断音调是否变化，是否有多普勒效应发生？探究后，学生回答：有。
第五种情况：让每组学生拿出事先带来的小录音机，并用粉笔在操场上画出标准圆圈，录音机的喇叭口放在圆心处，使其口朝上放出某一音调的音，每个学生沿着圆圈做圆周运动，判断音调是否变化，是否有多普勒效应发生？探究后，学生回答：无。
关键词：课堂教学师生互动对比高效课堂
笔者有幸参加江苏省高中物理骨干教师培训，在其中一次“同课异构”教学活动中，两节都是选自人教版教材“探究产生感应电流的条件”内容的课，引发了笔者对不同教学设计产生教学差异的思考.从这两节课来看，在物理教学中部分教师对“一堂课”的教学理念的落实存在偏差，对应该怎么教把握不准.
近年来，高中物理教学不断发展，发生了许多变化.最大的变化就是从有效教学到高效教学.要实现这一教学过程，就必须以学生的主动学习为主，而不是传统教学中的以教师讲授为主.
下面从两节课的对比、分析，同时结合新课程标准的要求，对课堂教学中激发学生的学习兴趣、突出学生的主体地位、构建物理高效课堂进行探讨.
一、两堂课关键环节对比
按照两位教师课堂活动的前后顺序，分别截取“新课导入”、“师生互动与实验活动”这两个主要教学环节.
1.教师甲的课堂教学片断实录
片断1：新课导入.
教师首先提问：电能“生”磁，那么反过来磁能否“生”电吗？然后介绍法拉第“磁生电”的思想，他发现了“磁生电”的规律；什么是电磁感应和感应电流.
片断2：师生互动与实验内容.
（1）探究实验（如图1）
①器材介绍.②方案设计.师：感应电流的产生可能和什么有关呢？磁场与导体相对运动时会产生感电流，感应电流是因为磁场与导体的相对运动产生的吗？③学生探究，小组讨论、归纳.生：感应电流的产生可能和相对运动有关，也可能与磁场的变化有关.师：让线圈处在一个变化的磁场中，同时这个变化的磁场相对于线圈还是静止的，我们再来观察闭合电路中有没有感应电流.如果有，说明什么；如果没有，说明什么？生：如果有，说明感应电流的产生与相对运动无关；如果没有，说明电流的产生与磁场的变化有关.
（2）探究实验（如图2）.
师：什么样的磁体相对于线圈静止却还能在线圈中产生一个变化的磁场呢？生：电磁铁.①器材介绍.②方案设计.③学生探究.④小组讨论、归纳.⑤成果交流.师：与是否发生相对运动有没有关系？生：没有.师：感应电流的产生还与哪些因素有关呢？从线圈本身入手，对一个确定的线圈，我们还可以改变它的哪些因素呢？生：通过前两个实验得出，感应电流的产生应与线圈中磁场的变化有关.生：面积.师：磁场也不变，面积也不变，可以改变什么呢？生：角度.师：哪个物理量可以把这三个方面的因素全都概括进去？生：磁通量.⑥概括出结论：穿过闭合回路的磁通量发生变化，闭合回路中就有感应电流产生.
2.教师乙的课堂教学片断实录
片断1：新课导入.
师：2008年北京奥运会，我国奥运健儿取得了优异成绩，尤其是在男子佩剑比赛中，我国运动员仲满以15∶9的好成绩战胜了法国运动员尼古拉-洛佩，赢得了自1984年洛杉矶奥运会以来中国击剑队的首枚金牌，为祖国赢得了荣誉.大家想一下，击剑比赛中是如何记录比赛成绩的？生：是用运动员头盔上的指示灯发出的闪光来记录比赛成绩的.
师：我发明了一种装置，同样可以用来记录比赛成绩.（演示实验，指示灯发光.）为什么会发生这样的现象呢？学习本节内容后，你们就会明白.本节课，我们学习“探究产生感应电流的条件”.
师：大家看，我这样直接把导线接到磁铁两端，能否产生感应电流.生：不能.师：请大家思考一下，要进行这个探究实验，器材应该如何去选.引导学生总结：①要有产生磁场的物体，如蹄形磁铁、条形磁铁、通电螺旋管等.②要有能够显示电流的器材，如灵敏电流计等.③要有产生感应电流的装置，如导体棒、线圈等.师：大家看屏幕，显示的是教材提供的三套实验方案，请大家仔细体会是否满足探究需要，然后进行实验.
片断2：师生互动与实验内容.
（1）闭合电路的部分导体切割磁感线
在初中学过，当闭合电路的一部分导体做切割磁感线运动时，电路中会产生感应电流，如图3.师：导体左右平动，上下运动，前后运动.注意电流表的指针是如何摆动的，并把你看到的现象记录下来.生：①上下和前后运动时，指针静止在零刻度处，没有电流产生.②左右运动时，指针出现左右摆动，有电流产生.总结：（生）只有导体棒切割磁感应线时，才有电流的产生.师：是不是只有导体在切割磁感应线时才能产生电流呢？在切割的背后隐藏着什么更本质的原因呢？师：感应电流的产生可能和什么有关系呢？
（2）线圈与条形磁铁有相对运动
师：条形磁铁拔出或插入线圈，或静止地放在线圈中.如图4.注意电流表的指针是如何摆动的，并把你看到的现象记录下来.生：①磁铁N极插入和抽出时，指针出现左右摆动，有感应电流产生.②磁铁S极插入和抽出时，指针出现左右摆动，有感应电流产生.③磁铁不管是N极还是S极停在线圈中，指针静止在零刻度处，都没有电流产生.总结：（生）感应电流的产生可能和相对运动有关，也可能与磁场的变化有关.师：什么样的磁体相对于线圈静止，却还能在线圈中产生一个变化的磁场呢？
（3）“再现”法拉第的实验
师：如图5，注意电流表的指针是如何摆动的，并把你看到的现象记录下来.生：①开关闭合时，迅速移动变阻器的滑片，指针出现摆动，故B线圈中有感应电流产生.②开关闭合时，滑动变阻器不动，指针静止在零刻度处，故B线圈中没有感应电流产生.③开关闭合和断开瞬间，指针出现左右摆动，故B线圈中有感应电流产生.总结：（生）线圈A中的电流有变化时，在B线圈中有感应电流产生.
（4）分析论证
分组讨论，学生代表发言.生：感应电流的产生与线圈中磁场的变化、面积和角度有关.生：与磁通量有关.生：感应电流产生的条件，让穿过闭合电路的磁通量发生变化.总结：（生）穿过闭合回路的磁通量发生变化，闭合回路中就有感应电流产生.
二、两节课的对比
1.教师甲
（1）优点
在教学过程中采用探究式教学，体现了学生的主体地位，调动了学生探求知识的兴趣.同时，在探究过程中设计的问题紧扣主题，环环相扣，让学生有“山穷水尽疑无路，柳暗花明又一村”的感觉，体现了设计者的意图.
（2）缺点
新课的引入没有新意，平铺直，不能完全激发学生学习本节内容的欲望.同时，在介绍新课内容时，还是传统的方法.在实验探究环节，放开让学生自己去完成，出发点是好的.但是，学生往往探究的过程缺乏方向性，很难达成本节课的目标.虽然课堂气氛是活跃的，调动了学生的积极性，但是在实验数据处理环节，由于时间仓促，很多学生没有真正得到结果，最后由师生共同分析得到结论，没有真正达到探究的目的.这是本节课的硬伤.
2.教师乙
（1）优点
新课的引入比较生动，利用体育运动中的物理现象展开教学，能够激发学生的求知欲，体现了以学生为主体的理念，也体现了本节课的特点――探究.在教学方案设计环节，在学生已有的基础上，通过层层深入地引导，让学生把学过的知识迁移过来，设计的实验方案层层递进，有助于学生思维的拓展.在实验操作、数据处理等环节，让学生先动手，再纠错.利用实验结果，让学生通过分析得出结论.
（2）缺点
从探究的角度来看，给学生探究的过程中设置了过多的“方便”，对于开发学生的物理思维是不利的.在老师的完美安排下，学生没有自己的思路，跟着老师按部就班，不管是内容、还是方法等活动都在执行老师的思路，对于探究的各个环节学生都没有独立思考的余地.这是“伪探究”，成了学生证明老师的论述是否正确的途径，沦为名副其实的验证.虽然最后得到了想要的结果，也是“安排”好的.这是本节课的最大败笔.
三、引发的思考
1.什么样的课堂才是高效课堂？
高效课堂应该是，让学生用很小的投入，使学生学习的效率和效益最大化.
高效课堂应该是，每一节课上学生能较多地获取知识，排疑解难，优化方法，提高能力，达到高效学习的境界.
高效课堂应该是，让学生学的心情愉悦，使学生获得成功的体验.
最简单的高效课堂应该是一堂“学习课”，而不是单纯的“教学课”.这样的课堂，学生的学习一定是高效的.
2.怎样才能真正实现高效课堂？
要实现课堂教学的高效，必须建立在有效课堂的基础上.
课堂教学的有效性是指，每节课教师的教都能达到预期的效果，学生能理解老师所教的内容.具体学生表现在认知上，从看不懂到能看懂，从不会做到会做，从知道到理解；在情感上，首先要让学生喜欢老师，然后才能让学生对老师所教的内容感兴趣.只要有了兴趣，学生一定能学好.在学生态度上，从“要我学”到“我要学”.
教师应该把关注的目光从教学转到学生的身上.在教学中，教师首先想到的应该是学生的需求和他们有哪些学习障碍；设计什么样的教学活动能够帮助学生克服这些障碍.
3.高效课堂有什么特点？
（1）有合理、全面的教学目标
高效课堂的目标具备知识与技能、过程与方法、情感态度与价值.教育不仅仅是让学生掌握知识、形成技能，更重要的是培养学生健全的人格和良好的道德品质，具有与他人合作的能力、适应社会生活的能力，做一个负责的、懂得感恩的人.同时，学习应该是个循序渐进的过程，每节课都应该有教学的一个或两个重点，应该有分解的、细化的教学目标.
在制定学期教学计划时，教师应该钻研课标和教材，分单元、分课时制定好教学目标，并在每节课的教案设计中详细、准确地体现出来.
（2）学习方式多元化
新课改革的重头戏就是课堂教学的改革.课堂教学的改革就是要打破传统的教学模式，重点是课堂教学的有效性，拓宽和创新教学思路.
教学的主体是学生，而不是教师.教师不能让课堂变成“一言堂”，而要体现学生的主体地位，同时倡导“自主、合作、探究”的学习方法，培养学生学习和实践的能力及创新意识，使学生变“被动学习”为“主动学习”，变“要我学”为“我要学”，从而达到高效课堂教学效果.
（3）课堂气氛活跃
“良好的开端是成功的一半”.每节课只要头开好了，就能诱发学生学习的兴趣，也能活跃课堂气氛.只要学生“动起来”了，就会进行独立思考，提出自己的见解和疑问.同时，对于学生的质疑，教师要以言简意赅的方法和宽松、和谐的气氛给出让学生满意的答案.
对于学生的各种提问，教师不能打击他们的积极性，要以一种包容的态度去对待.只有让学生自主参与课堂学习，充分发挥学生的积极性、主动性、创造性，引导他们自主学习、合作学习和探究学习，才能达到高效课堂教学效果.
从教学内容和知识学习的前后衔接来看，磁场是进一步学习电磁感应、交变电流、电磁振荡与电磁波、原子物理等后继课程所不可缺少的重要基础.高中物理课本中在“磁场”这一部分提到的实验有：奥斯特实验、通电导线与磁体通过磁场发生相互作用、电流与电流间通过磁场相互作用、用铁屑模拟磁感线、验证环形电流的磁场方向、通电线圈在安培力作用下发生转动、用阴极射线管研究磁场对运动电荷的作用、洛伦兹力演示仪演示带电粒子在磁场中的偏转等.常用的器具有：磁铁、导线、电源、阴极射线管、洛伦兹力演示仪、电表结构挂图、电视机显像管挂图等.而教学时要安排丰富的学生活动，这些实验和仪器不一定能够完全满足教学的需要，我们可以根据教学情况进行开发和利用.
案例1：简易指南针的制作.
在教学中，让学生制作简易指南针，相应器具的寻找很方便.
方法1：取一根缝衣针，用一块磁性很强的磁铁的一端沿统一方向摩擦粗缝衣针若干次，使之磁化，然后用棉线拴在针的中间部位，挂在一个支架上，就成为一个指南针了.
方法2：取一根缝衣针，用一块磁性很强的磁铁的一端沿统一方向摩擦粗缝衣针若干次，使之磁化.然后把这枚针穿过一个泡沫球或者用胶带固定在一小块软木上，再放在一个盛水的陶瓷碗内，就是一个浮式指南针.
案例2：制作一个最简单的电动机.
一节5 号电池，一条硬铜线，一块永磁铁（可以到淘宝网上购买，渔具的拉耳盘中也有）.各关键图如图1.注意事项：（1）电池一定要选择可以被磁铁吸附的.（2）磁铁尽量和电池直径相同并有可导电的金属镀层的.吸在电池负极上并保证不会短路.（3）铜线折成如图的形状，也可以折成更有趣的线条.铜线下方的两个边不能同时接触磁铁，要留有一段空隙.（4）调整上下高度使电流可以在某时刻通过一边的铜线产生回路.
案例3：磁化现象.
可用 10~20 枚一元硬币做磁化实验(1 元硬币是用铜镍合金制成的，是典型的软磁材料).实验方法丰富多彩，实验结果让人惊叹.如图2：磁铁能吸引很多枚叠放成圆柱形的硬币（竖直、水平均可以）；也可吸引立放的硬币（两圆相切），这时轻轻拨动最下面的硬币，它还可以在空中自由旋转；在磁铁上面可立多枚硬币，还可以用硬币搭“积木”桥、硬币在平放的条形磁铁上滚动、把叠放成圆柱形的硬币横放在桌面上，将磁铁竖直慢慢靠近这叠硬币时，硬币会自动一枚接一枚的向两侧倒下.
还有些实验可以通过学生自己的“手”来做，不借助其他任何仪器的情况下，徒手做科学探究活动.“手”就可以视为简单、有效而又随时可用的天然仪器.这能让学生充分发挥主观能动性，通过他们用其肢体参与的自主探究活动，亲历和感知科学知识，深刻地理解科学概念和规律，使他们掌握一些科学探究的基本技能.例如，磁通量与匝数的关系对学生来说一直是个难点和易错点，可以在课堂中进行这样一个小实验：食指和拇指捏合成一圈，圈内放入一支笔，这时“笔通量”是 1.此时，“手指圈”类比成“线圈”，“笔通量”类比成“磁通量”.如果放入的笔数量不变，将中指和拇指也捏成一圈，此时手的“笔通量”还是 1，剩下的 2 个手指也和拇指捏成圈，圈数增加的同时，“笔通量”不变.这就可以让学生用最简便的方法看到“磁通量与匝数无关”的直观效果.
首先,“过程设计”就是一种教学设计.其次,它更为强调的是重视过程的教学,详细地说,物理实验教学中的“过程设计”就是指在实验教学中教师设计实验的情境或系列的问题,使学生经历问题的探索过程,重蹈科学家关键的设计步骤,体悟实验的设计思想,掌握仪器的使用事项,提升实验结果的分析能力的一种教学设计.
二、物理实验教学中为什么要进行“过程设计”
这要从一则教学事例谈起.在“探究感应电流产生的条件”的实验中,实验装置如图1所示.教师教学时对这一“成型实验”的设计未作铺垫,学生并不清楚科学家设计该实验的心路历程.以至于教学中有些学生竟然认为:“这么简单的实验,很容易得出结论呀!法拉第怎么用了十年的时间?他真是太笨了!”可见,教师在已经“成型实验”的教学中有必要还原科学家的心路历程.法拉第在当年先是怎么设计的,后是怎样改进的,以后是怎样突破的,最终又是怎样设计的.别人为什么没有做成功,唯独法拉第做成功了.在充分揭示科学家思维的形成过程中,让学生适时地经历从实验的初始设计到逐步完善的思维过程,这样,学生才能领略到实验设计的精妙所在,也才能感受到法拉第的伟大之处.因此,教师在实验教学中应当注重“过程设计”,
三、物理实验教学中如何进行“过程设计”
1.仪器使用的过程设计
仪器使用的传统教学模式是:结构简介——教师示范——学生模仿.教师先简单介绍仪器的结构、功能,再分步介绍操作步骤,第一步怎样操作,第二步怎样操作,……,要注意不能有什么样的操作,同时做好示范,然后学生照样练习,直至纯熟,这种教学模式丧失了学生的自主性,削弱了学生的探究能力.这样的设计并不可取.仪器使用的“过程设计”能较好地解决这一问题.其设计模式如图2所示.设计的线索是:(1)教学内容;(2)过程设计,其中,过程设计又分为:①学生活动;②过程小结,
案例:实验:使用多用电表测电阻.采用“仪器使用的过程设计”进行教学时,教师不需强行灌输多用电表的使用方法,学生在活动中即能发现问题、解决问题、总结规律.其过程设计见后页.
实践表明,这种设计能使教师教得轻松,学生学得愉快,经过动手动脑后获得的知识,对学生来说,其印象也更为深刻.
2.成型实验的过程设计
本文所讲的成型实验指的是已远离了实验的原型,经历了多次的修改后呈现出来的一个最终完善的电路、一套完整韵仪器、一种完美的实验方案.它经过了多次的打磨,虽则完美,却磨掉了思维演变的痕迹,如果直接呈现出来,学生将无法感受到探索过程的艰难和探索过程的乐趣,理解起来也更为困难.
案例:用以下器材测量待测电阻见的阻值.待测电阻R阻值约为lOOR电源E,电动势约为6.OV,内阻可忽略不计;电流表Ai,量程为0~50mA,内电阻ri=20Q,;电流表A2,量程为0—300mA,内电阻r2约为4Q;定值电阻风,阻值Ra-20Q;滑动变阻器R,最大阻值为10Q;单刀单掷开关5,导线若干.
(1)测量中要求两块电流表的读数都不小于其量程的1/3,且要求尽量多测量几组数据,试画出测量电阻R,的实验电路原理图(原理图中的元件用题干中相应的英文字母标注).
(2)若某次测量中电流表Ai的示数为,电流表A2的示数为,2.则由已知量和测量量计R,的表达式为Rx=________.
这是本校一道高三复习的测试题.它难倒了一大批学生.试题讲评时,教师直接呈现正确的实验电路,然后做一扼要的解释,结果,很多数学生直呼:“太神奇了!”他们觉得自己是很难想出这种设计方案来的.究其原因,该设计脱离了学生的思维实际,难以引起学生的共鸣.明显有曲高和寡的感觉.如何解决这一问题?“成型实验的过程设计”不失为一种好的方式,其操作模式如图3所示.据此,过程设计如下.
第一步,构画原型,根据问题情境,要测电阻Rx的阻值,明确实验的原型是伏安法测电阻的电路,题中“要求尽可能多测几组数据”,可知滑动变阻器的连接方式为“分压式”接法,由此,构画出实验的原型电路,如图4(a)、(b)所示
第二步,构画实验设计1.题中提供的是2个电流表而无电压表.故需造一个电压表.已知内阻的电流表Ai串联一个定值电阻Ro可当电压表用.如图5所示,其中图5中虚线框内Ro、Ai的组合相当于一个电压表.
验如图7中的(a)、(b)、(c)、(d)所示Ⅲ,根据实验,在表1、表2中填人实验现象.此时,A2未达1/3满偏.故此电路尚不符合题意.
第三步,构画实验设计2.设计依据:已知通过电流值的定值电阻也可当电压表用.设计实验如图6所示.其中,图6中虚线框内的风就相当于一个电压表。
由此确定图6为所求的实验电路图,
按照“成型实验的过程设计”分三步进行教学,学生觉得根据这一方法自己也应该会设计所要求解的电路,也并不觉得这样的实验设计有什么高深之处.在这里,凭借一个实验原型,根据问题的情境,适当地加以修正,所求实验电路就能水到渠成,通过这样的设计过程,学生在实验设计上就有思路可循,能轻松地掌握实验设计的方法.
3.实验现象分析的过程设计
许多时候,实验现象非常精彩,可惜由于过程分析不得法,学生无法深入思考,教师只能匆匆地给出结论.表面上课堂教学变得顺畅了,实际上学生的思维却未能很好地得到训练,教学中留下了很多的遗憾.要尽量减少这类遗憾的发生,教师应做好实验现象分析的过程设计.
比如,楞次定律的教学.研究感应电流方向的实验如图7中的(a)、(b)、(c)、(d)所示Ⅲ,根据实验,在表1、表2中填人实验现象.
分析:由表1知,(a)(b)中线圈内磁通量增加时,感应电流的磁场方向与原磁场的方向相反,由表2知,(c)(d)中线圈内磁通量减少时,感应电流的磁场方向与原磁场的方向相同.结论:感应电流的磁场总是阻碍引起感应电流的磁通量的变化.以上教学,虽然思路流畅,但是要判断感应电流的方向怎么会想到要引入“感应电流的磁场”作为“中介”来表述,因而在表格中列入“感应电流的磁场方向”呢?这一点教师未作什么交代,学生是很难想得通的,实验现象分析的过程设计要以实验为基础,以问题为主线,按一定的逻辑顺序展开,逐步推出结论,才能令人信服.
案例:实验:探究感应电流方向的规律.如图8(a)所示.实验的现象:条形磁铁N极靠近金属铝环,铝环向右摆,条形磁铁N极远离金属铝环,铝环向左摆,
分析过程:沿着以下两条线索(如图9)层层展开问题的设计,最终得出判断感应电流方向的规律——楞次定律.
磁铁靠近铝环时,铝环向右摆,说明磁铁对铝环有斥力,这个斥力应是磁场力,它与铝环产生的感应电流有关,图8(a)中相互作用的情况等效于图8(b)中相互作用的情况,
问题1:结合(a)、(b)图,判断铝环中感应电流的磁场方向及铝环中产生的感应电流方向.
问题2:在图(a)中标出条形磁铁的磁场方向、感应电流的磁场方向、感应电流的方向.(标出后的结果如图(c)所示)
问题3:标出条形磁铁离开铝环,铝环被吸引向左摆时,条形磁铁的磁场方向、感应电流的磁场方向、感应电流的方向.(标出后的结果如图(d)所示)
问题4:条形磁铁靠近铝环时,铝环中感应电流的磁场方向与条形磁铁的磁场方向相反;而远离时,却相同,这会引起铝环中的磁通量发生怎样的变化?
问题5:如把条形磁铁在铝环中产生的磁通量称为原磁通量,则条形磁铁靠近铝环时,原磁通量增加,感应电流的磁场是使原磁通量增加还是减少?条形磁铁远离铝环时,原磁通量减少,感应电流的磁场是使原磁通量增加还是减少?这说明,感应电流的磁场对原磁通量是起促进作用还是起阻碍作用?
经历以上现象的分析后,再引导学生分析图7中的(a)、(b)、(c)、(d)四种情况,学生将不再对引入“感应电流的磁场”感到突然了,而会认为这是理所当然的事.
四、结语
开展物理实验教学的“过程设计”,目的是让学生充分经历实验的设计过程、现象的分析过程、仪器的使用过程,从而在质疑问难中、在对比分析中、在动手动脑中训练学生的设计思维,提高学生的探究能力,激发学生的探究热情,使学生在过程中获得丰富的情感体验,最终全面提高学生的科学素养.
参考文献:
[1]人民教育出版社、课程教材研究所、物理课程教材研究开发中心.高中物理选修3-2(第3版)[M].北京:人民教育出版社,2010:10.