《磁现象和磁场》教学设计

张彩霞

摘 要：电流的磁效应是《磁现象和磁场》这节教学的关键点。为了激发学生的学习兴趣和探究欲望，以魔术引入新课，然后引导学生分组设计实验来探究电流的磁效应以及磁体对通电导线的作用，让学生构建起磁场的概念，并建立起电与磁联系的观点。

关键词：磁体；电流；磁场；科学探究

中图分类号：G633.7 文献标识码：A 文章编号：1003-6148（2015）8-0066-4

1 设计思想

本节课在设计上以学生为主体，让他们通过多种思维方式和学习方式积极地建构知识，从而启迪智慧，使学习过程充满个性和创造性。为此，在教学过程中，本节课为学生提供了建构知识所需的各类实验器材等物质支持，设计出具有思考价值和探索意义的问题，激励他们通过自己的努力，以类似科学研究的方式获取知识和应用知识，进行科学探究。

本节课的设计力图突出两点：（1）注重对学生科学素养的提升。《磁现象和磁场》是从生产生活中的现象引入的，它重点介绍了奥斯特实验，以及安培等科学家通过实验研究所得出的磁场对通电导线有力的作用，从而建立了磁场的概念。在这其中突出体现了科学实验是学习研究物理知识的基本且重要的方法，是在潜移默化地引导学生通过实验研究问题，这在培养学生科学素养方面有独到作用。

（2）注重对学生进行思想方法的渗透。本节从物理学自身发展和哲学思想发展出发，描述了人们当年认识电与磁联系的曲折过程。通过对电流磁效应和磁场对通电导线作用力的学习，树立起事物之间存在普遍联系的观点，这是学生学习物理知识，研究物理问题中应该具有的一种思想和观点。因此，本节是建立电与磁联系观点的重要一课。

2 教材分析

（1）章节地位。《磁现象和磁场》是“人教版”选修3-1《磁场》章节的第一节课，本节课是本章知识的预备阶段，是让学生建立学习磁知识兴趣的第一课，也是让学生建立电磁相互联系这一观点的很重要的一节课。本节课是学生打开五彩缤纷电磁世界大门的钥匙，为他们以后学习安培力、带电粒子在磁场中的运动、电磁感应等知识提供了铺垫。因此，本课的教学效果直接影响着学生后续学习的兴趣、动机及其知识的构成。

（2）教材内容。课本首先介绍了古人对磁现象的认识，回顾并介绍了磁现象的基本概念，然后在探究电流磁效应时回顾了电流磁效应的发现历史，进而引入磁场的概念，最后讲了地球的磁场。教材这样安排内容更加符合人们对事物的认识规律——从感性到理性、从具体到抽象。其中，电流磁效应和磁场概念形成这两块内容是本节课要突破的重点。

（3）处理策略。针对本节课教材的地位和内容，在教学中首先让学生了解古人对磁现象的认识，总结磁现象的基本概念。其次，在学生实验探究磁场规律的过程中，通过电流磁效应和磁场对通电导线作用这两个知识点，让学生树立起事物之间存在普遍联系的重要思想观点，这也是学生在以后学习物理、研究物理问题中应有的一种思想和观点。

3 学情分析

（1）已有基础。磁场的基本知识学生在初中学习中已经有所接触，他们在生活中对磁现象的了解也有一定的基础。学生也有过较多的小组合作经验，在初中也做过多次物理实验，具备一定的实验素养。

（2）思维障碍。对学生来说，电、磁之间的相互作用还是很抽象的，虽然大部分学生可能知道电与磁之间存在联系，但还是不能用一种普遍联系的观点去看待电与磁之间的关系，也没有一种自主的能力用物理的思想去推理实验现象和理论的联系。

（3）认知特点。学生的好奇心强。考虑到学生对磁场在现实生活中的应用是比较感兴趣的，可以在课堂上通过实验和多媒体等手段来满足学生渴望获取新知识的需求。

4 教学目标

4.1 知识与技能

（1）了解古人对磁现象的认识以及磁现象的基本概念。

（2）理解电流的磁效应，体会奥斯特发现的重要意义。

（3）知道磁场的概念及其基本性质。

（4）了解地磁场。

4.2 过程与方法

（1）通过探究电流的磁效应和磁体对电流的作用，经历实验探究的过程，获得实验操作的一般方法。

（2）通过观察和实验，体会磁体与磁体、磁体与电流、电流与电流之间的相互作用都是通过磁场发生的。

4.3 情感态度与价值观

（1）通过实验探究过程，增进学习兴趣，形成严谨的科学态度。通过学习中国古代对磁的应用，提升民族自豪感、自信心。

（2）通过对电和磁联系的学习，建立事物之间存在普遍联系的观点。

（3）通过了解奥斯特发现电流磁效应的艰辛过程，体会科学家坚持不懈的科学品质和勇于积极探索的科学精神。

5 教学重难点及其突破策略

5.1 重点

（1）电流的磁效应。

（2）磁场概念的形成。

5.2 难点

（1）探究电流对磁体以及磁体对电流的作用。

（2）理解磁体和电流、电流和电流之间的相互作用都是通过磁场发生的。

5.3 突破策略

通过电磁类比、实验探究、讨论合作、归纳总结等途径，以达成共识，获得思维提升。

6 教学设计

6.1 设置悬念，引入新课

老师拿出一个螺栓和螺母（如图1），让学生把螺母拧到螺栓的中间部位，然后老师施加“超自然力量”到螺栓上，螺栓上的螺母将开始旋转起来，直至从螺栓上脱落。

设计意图：通过“意念螺丝”的魔术表演，激发学生的学习兴趣。同时设置悬念，老师所施加的“超自然的力量”究竟是什么，激发学生的探究欲望。

6.2 回顾旧知，总结概念

通过PPT投影天然磁石、司南、指南针等图片，介绍中国古人对磁的认识和应用。请同学们结合初中所学的磁知识回顾磁现象的基本概念。

学生总结：

（1）磁性：能吸引铁质物体的性质。

（2）磁体：具有磁性的物体。

（3）磁极：磁体上磁性最强的部分。

（4）规律：同名磁极相互排斥，异名磁极相互吸引。

（5）磁体之间的相互作用是通过磁场发生的。

设计意图：介绍中国古代对磁的认识和应用，提升学生的民族自豪感和自信心。

6.3 引导探究，电磁联系

问题1：前面我们已经学习了电场，那电和磁有相似之处吗？

学生分组讨论，得出结论：（1）磁体有两个磁极，大自然存在两种电荷。（2）带电体可以吸引轻小物体，磁体可以吸引铁质物体。（3）同斥异吸，都是通过场发生作用。

认识了电和磁的相似之处后，介绍18世纪电和磁联系的实例。1731年，一名英国商人发现，雷电过后，他的一箱刀叉竟然有了磁性。1751年，富兰克林发现莱顿瓶放电能使缝衣针磁化。通过这两个实例启发学生思考：电可以生磁吗？

问题2：电可以生磁吗？

实验探究1：电流的磁效应。

利用电源、开关、小灯泡、小磁针、直导线、铁架台进行实验。在学生探究的过程中，教师引导性地提出下列问题：

（1）如何获得电流？

（2）导线能否直接接到电源两端？

（3）如何检验电生了磁？

（4）什么现象可以说明电能生磁？

学生分组讨论，设计实验方案如图2，通过实验发现在接通电路，小灯泡发光的情况下，小磁针发生了偏转。由此可以得出结论：电流的周围存在磁场。接着向学生介绍奥斯特实验的时代背景和奥斯特实验的巨大意义。

问题3：既然电流能对磁体产生作用，那磁体对电流有没有作用？

生：根据力的作用是相互的，磁体对电流也有力的作用。

实验探究2：磁体对电流的作用。

利用马蹄形磁铁、电源、开关、线圈、铁架台进行实验，观察线圈在磁场中的受力情况（如图3所示）。通过分组实验，可使学生进一步熟悉该实验的基本操作。学生在完成实验的过程中，根据磁场方向和电流方向，记录线圈的受力方向（如表1）。

实验完毕，各小组汇报交流实验探究的情况，得出结论：磁体对电流有力的作用，且力的方向由磁场和电流的方向共同决定（为后续的左手定则打下基础）。接着教师通过图片列举磁场对电流的作用和在生活中的应用——喇叭、耳机、电话、电动机等，同时为学生演示根据磁体对电流作用的原理制作的“简易电动机”（如图4所示）。接下来，揭秘课堂刚开始时表演的魔术，所谓“超自然的力量”其实就是贴在老师手上的小磁铁。

问题4：前面我们研究了磁体和磁体之间的相互作用，电流和磁体之间的相互作用，大家思考一下，我们还可以研究什么问题？

生：电流和电流之间的作用。

实验演示：两根通有同向电流的导线相互吸引，两根通有反向电流的导线相互排斥。再次引导学生思考电流和电流之间的相互作用也是通过磁场发生的。

设计意图：（1）让学生自己设计实验，探究电和磁的联系，可以培养学生的实际动手操作能力，增进学习兴趣，形成严谨的科学态度。

（2）奥斯特实验在物理学史上具有划时代的意义，通过介绍其实验的时代背景，让学生了解奥斯特发现电流磁效应的艰辛过程，体会科学家坚持不懈的科学品质和勇于探索的科学精神。

（3）利用漆包线做成简易的电动机，让学生感受理论指导下的强大的实践效果。成功的实验不但能激发学生学习的热情，更能催生学生把理论转化为实践的强烈欲望。

6.4 类比电场，建构磁场

学生回顾前面所学电场的概念来总结磁场的概念，解决表2中所列出的问题。

设计意图：让学生将磁场与电场进行类比，理解磁场的定义、基本性质及其方向。培养学生将知识类比迁移的能力。

6.5 了解地磁，加深理解

介绍地磁场和动物对地磁场的利用，同时播放电影《地心末日》中当地磁场消失时鸽子袭击人类的视频。

设计意图：加深对磁场的进一步理解，同时让学生体会地磁场对人类生活的巨大影响，从而知道要爱护我们生活的地球。

6.6 课堂小结

一、磁现象的基本概念

磁性 磁体 磁极（S极、N极）

二、电流的磁效应

1.奥斯特实验

2.说明：电流周围存在磁场

三、磁场

磁体←→磁场←→磁体

电流←→磁场←→磁体

电流←→磁场←→电流

四、地磁场

7 教学反思

本节课对奥斯特实验进行了改进，改进后的优点主要有两点：一是学生能通过观察小灯泡的发光来“看见”电路中有电流，避免了学生在观察实验时只见针转而“不见”电流的问题。二是学生能长时间观察小磁针的偏转，避免了使用一节干电池短路使小磁针偏转时只能短时间观察的问题。另外，在讲述磁体对电流的作用时，利用身边的简易器材自制教具，让学生真正感受到“从生活走向物理，从物理走向社会”。

参考文献：

[1]唐海宾，严萍.什么条件下可以清楚地观察到奥斯特实验现象[J].物理教学探讨，2007，25（10）：41—43.

[2]叶晓容.从奥斯特实验说起……[J].物理教学探讨，2007，25（12）：31—32.

（栏目编辑 邓 磊）