【实验启发式教学法在《楞次定律》教学中的应用】楞次定律右手定则

　　本文浅谈实验启发式教学法在《楞次定律》教学中的应用。 　　一、“实验启发式”教学方法的应用 　　1.“实验启发式”教学过程的分析 　　根据教材和学情的特点以及教学目标，选择采用“实验启发式”教学法。其具体的教学思路可以概括为：提出问题→理论推断→实验验证→分析讨论→归纳概括→练习应用。
　　（1）提出问题，理论推断。通过复习前一次课关于电磁感应现象的内容和结论，提出问题：产生感应电流的条件是什么？感应电流的电能从何而来？如何判断感应电流的方向？
　　在教学中使学生明确：根据能量转化和守恒定律，感应电流在闭合电路中流动时的电能，必然是从其他形式的能量转化而来的。例如，把磁体插入闭合线圈（图1）或从闭合线圈中抽出，线圈中就产生感应电流。感应电流必然要使磁体和线圈发生相斥(磁体插入线圈)或相吸(磁体从线圈中抽出)作用，外力克服这种斥力或吸力（都是阻力，外力F与速度V的方向相反）做了功，才能把其他形式的能量转换为感生电流的能量。如果不是这样，就要违背能量守恒定律了。因此，楞次定律本质上就是能量守恒定律在电磁感应现象中的具体表现。
　　从能量转换的角度来分析（图1）：螺线管中用楞次定律得出的感应电流所形成的磁场，在螺线管上端应该为N′极，这个N′极将排斥外来的条形磁铁（下端N极）的运动，条形磁铁受此排斥力的作用而运动速度逐渐减小，即动能要减少；要维持其运动速度不变，则需要有外力对磁铁做功。可见，电磁感应现象中，闭合线圈中的电能是由外部的机械能通过克服外力（阻力）做功转化而来的。因此，楞次定理与能量转换与守恒规律是相符合的。
　　分析：采用上述方法，不仅简化了楞次定律的教学过程，符合学生的认知规律，符合教学循序渐进性的原则，而且能使学生认识到能量守恒定律的普遍意义，也符合教学系统性的原则，使学生能更好地理解和掌握楞次定律的实质，有利于培养学生的思维能力。
　　（2）观察现象，实验验证；分析讨论，归纳总结。研究磁铁插入或拔出线圈时，线圈中的磁通量发生变化的情况：
　　第一步：观察、识别实验仪器，做好实验准备工作。
　　第二步：演示实验，观察、分析、归纳、总结。（图中实线箭头表示原磁场方向，虚线箭头表示感应电流磁场方向）。
　　与学生一起讨论，并作好记录：
　　条形磁铁的原磁场方向如何？此过程中B线圈中原磁场的磁通量如何变化？
　　电流表的指针怎样偏转？通过B线圈的感应电流方向如何？
　　B线圈中感应电流的磁场方向如何？
　　思考：根据实验记录结果，考虑感应电流的磁场φ感和条形磁铁的磁场φ原（引起感应电流的原磁场）间有何关系？学生积极思考、认真分析，归纳结论：当φ原增大时，φ感与φ原方向相反；当φ原减小时，φ感与φ原方向一致。
　　依据有三条：
　　第一，学生观察教师的演示实验，在教师指导下，让学生细心观察，动眼、动手、动脑、动口去研究问题，获取知识。学生通过实验观察，有利于形成正确的物理概念，加深理解物理规律，提高分析和解决问题的能力。
　　第二，归纳、总结、启发思维是在实验的基础上，经过教师的引导和启发，进行分析概括，由感性到理性、由个别到一般的抽象思维过程。也就是通过议论、分析把实验中观察到的物理现象，概括出物理概念和规律。启发思维的运用形式，可以是教师与学生的问答式，也可以是教师启发引导下的学生议论小结，亦可以是学生议论基础上的教师讲述。
　　第三，练习应用是指学生通过练习运用所学物理知识，达到加深理解，巩固知识和培养能力。主要是在课堂上让学生做习题，还有解释实验或生活中的一些物理现象，或进行实验验证等。
　　2.“实验启发式”教学过程中的学法指导
　　教学是通过一定的方法进行的，而教学方法的基础是学生学习的方法，其主要分二大类型：接受学习和发现学习。本次课学生的学习方法，采用的是“接受学习”方法。
　　接受学习是指学生通过教师呈现的材料来掌握现成知识的一种学习方式，其特点是指学生将学习材料作为现成的定论性的知识来加以接受、内化，形成自己的知识，而不是重复人类发现、形成有关知识的过程。
　　要使接受学习成为有意义的学习，最关键的是要从以下两个方面进行努力：第一，教师要激发起学生进行意义学习的心向，而这要靠平时培养学生的意义学习的良好习惯，克服“死记硬背”的不良学习习惯；第二，设法使新知识与学生认知结构中已有的有关知识联系起来，这就要采取种种措施。
　　因此，在教学设计时，事先要有充分的思想准备，对于课堂中可能出现的现象（比如学生可能提到的问题等）应采取什么措施，用什么样的手段来有效提高课堂效果。比如说重点学生和一般学生等，要事先有一定的了解。只有这样，才能做到有的放矢。例如：
　　（1）有的学生把“阻碍磁通量的变化”理解为 “与原磁通量相反”；把“阻碍”理解为“阻止”。在教学中要使学生了解：感生电流产生的磁通量是阻碍原磁通量的“变化”，而不是与原磁通量相反；“阻碍”不是“阻止”而是“延缓”。如果磁通量的变化被“阻止”了(即不变了)，则感生电流也就无从产生。
　　（2）加深学生对教材的理解，应巧用比喻、化难为易。运用比喻在说明事理、描摹物态方面，能给人以哲理的启发，形象的联想。教师在讲述中灵活运用自然贴切、新颖有趣、生动形象的巧比妙喻，将教学内容化难为易，化繁为简，化理为趣，以加深对理论知识的理解，因而有其独特的魅力，是艺术性讲述中常用的技巧。
　　为了使学生牢固地掌握楞次定律所反映的感生电流方向的规律，在实验得出楞次定律之后，可以通过如图２所示的演示实验，当N极接近A环，A环被磁铁推斥；离开A环，A环被磁铁吸引。用S极接近、离开A环，可观察到同样现象；可将上述现象形象地比喻为“敌进我退，敌退我进”，便于学生理解楞次定律的内容和解题步骤。
　　二、“实验启发式”教学的手段
　　通过演示实验，可以指导学生观察和分析物理现象，获得生动的感性认识，从而更好地理解和掌握物理概念和定律。还可以培养学生的观察能力、分析与综合能力和逻辑思维能力。演示实验可以使教学过程生动活泼，注意力集中，对物理现象获得深刻的印象，好的演示实验有时可使学生长期不忘，引起学生浓厚的兴趣。此外，教师的演示对于学生实验能力的培养往往起着示范作用。
　　例如：对楞次定律的解释，不应仅停留在口头和文字的解释上，应让学生在解决实际问题中加深理解。可以指导学生通过种种实验和事例来理解原磁通量的“变化”，并应用楞次定律来判断感应电流的方向。
　　演示实验除了需达到上述基本要求外，还需与其他直观教学手段相配合，包括板书、板画、挂图、模型乃至及各种现代化手段，并且辅以形象的语言和手势等。
　　例如：在“楞次定律”教学中，除了做好主要实验外，为了突破“阻碍”这个教学难点，也可以采用电脑技术，来生动形象地展示当条形磁铁插入和拔出时磁场变化而导致磁通量变化，从而产生感应电流的过程，使得本来无形的物理过程，变得有声有色。这样既可以激发学生学习兴趣，搞活教学气氛，又能提高教学效果。另外，在“楞次定律”的实验中，为了改变实验效果，可快速、反复地插入和拔出条形磁铁，这样由于磁场在不断变化，因而与线圈相连的电流表指针将来回摆动。因此，教学手段实施的好坏也是课堂教学成败的重要因素的重要之一。
　　三、“实验启发式”教学过程的新课导入与学习评价
　　1.新课导入
　　采用演示实验导入法。演示实验导入，是指教师通过实验演示，使学生通过对实验的观察去发现规律，进行归纳总结，推导出结论，来导入新课。
　　运用此法应当注意：第一，直观演示的内容必须与教材有密切的联系并能为讲授教材内容服务。第二，要让学生明确观察的目的，掌握观察的方法。第三，教师要善于抓住时机提出问题，并引导学生积极思考。
　　例如：通过演示前一次课关于电磁感应的现象，复习电磁感应的结论，由此提出问题：产生感应电流的条件是什么？感应电流的电能来自何处？如何判断感应电流的方向？逐步从能量守恒定律过渡，来导出楞次定律。
　　在新课导入过程中使学生明确：感应电流在闭合电路中流动时是要消耗能量的，而根据能量守恒定律，这部分能量必然是从其他形式的能量转化而来的。例如，把磁体插入闭合线圈（图1）或从闭合线圈中抽出，线圈中就产生感生电流。感生电流必然要使磁体和线圈发生相斥(磁体插入线圈)或相吸(磁体从线圈中抽出)作用，外力克服这种斥力或吸力（都是阻力）做了功，才能把其他形式的能量转换为感应电流的能量。如果不是这样，就要违背能量守恒定律了。因此，楞次定律本质上就是能量守恒定律在电磁感应现象中的具体表现。
　　2.学习评价
　　在课堂教学的评价中，要重视正面性和积极性，以表扬为主，批评为辅，评出动力，评出积极性，配合适时适度的身体语言：鼓励和微笑的眼神，来激发学生学习的热情。尤其对学习有困难的学生，通过诚恳的评价激发其内心追求完美的需要。
　　本次课的类型为“实验启发式”，关键在演示实验的过程中，应通过课堂提问和启发诱导学生先认真看、听、想，再作出判断；或者先让学生自己说一说是怎样想的，讲一讲思维过程，再进行适当的评价。
　　(作者单位：江苏省无锡技师学院)
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