“万磁王”科学教育活动

吴翔

“万磁王”是美国漫威漫画旗下的一个反派人物，初次登场于《X战警》，是X战警的头号死敌。万磁王本名马克思-艾森哈特，具有超能力，可以利用自己强大的磁场操控武器，甚至可以控制地球磁场并且利用磁场让自己飞起来。

本次教育活动以万磁王这个角色为主题进行课程教学，以核心概念“磁畴”从微观角度理解宏观磁现象的原理，并加以拓展延伸。利用动漫角色贯穿整个教学过程，结合对比、类比、假设、实验论证、做中学、猜想验证等科学方法，通过“初识万磁王”“科学解密万磁王”“如何打败万磁王”3大环节对磁现象进行全面剖析和探究，在与万磁王的较量中学习相关知识，掌握一定的科学方法。

活动定位与目标

活动定位

山西科技馆开发的“博士的密室”系列课程，是针对声、光、电、磁、力等物理学科不同领域的专项教育活动。其中，万磁王活动是与磁现象有关的教育活动，注重激发学习兴趣，渗透科学方法，引导学生通过主动参与探究揭示科学规律。

受众契合

活动面向10～11岁目标群体，该阶段学生对磁铁已经有一定了解，有较丰富的生活经验。学生对磁铁比较感兴趣，但是对磁铁的性质认识处于比较模糊的阶段，仅仅停留在磁铁能吸铁的认识层面上，缺乏直接经验和系统认知。本次活动通过较高的自主参与度，引导学生利用科学方法对磁现象的本质由浅入深进行了解和探究。

活动目标

科学知识：引导学生从微观角度了解磁化的原理并能加以解释;理解并学会绘制磁感线;了解磁性材料的居里温度。

科学探究：掌握对比、类比、假设、实验论证、理想模型法等科学探究方法。

科学态度：激发学生的好奇心和钻研心;培养利用科学方法验证观点的科学态度;尝试运用学到的科学方法解释生活中的一些现象。

科学、技术、社会与环境：通过探究磁铁的性质和特点，了解磁性材料在生活中的广泛应用，明白磁性材料在各个行业领域的重要作用。

活动内容

初识万磁王

·教育活动主题引入

通过《X战警》万磁王出场的镜头片段，引出本次活动的主题——磁现象。通过教师扮演万磁王的角色，戴上镶嵌钕磁铁的手套，轻松收集桌面上的铁磁性物件，从而激发学生对于磁现象的兴趣。

教学分析：小学生对于磁铁的认识主要来源于课本和生活常识，对于磁现象的相关理论还未经历深度学习，教师借助多媒体和动漫角色扮演等手段，将学生带入一个轻松有趣的情景中，激发学生对于磁现象的探究兴趣，从而逐步引出后面的教学内容。

·实验验证

认识铁磁性材料：强大的万磁王，会吸走什么东西呢？通过磁铁对纸张、铜片、铁丝、钴、镍丝、塑料等物品的吸引，区分认识铁磁性材料有哪些。引导学生思考这些铁磁性材料除了能被磁铁吸引，还具有什么特点。

观察磁化现象：准备磁铁、铁钉、铁片、镍丝等材料，先用棉线把它们吊起来，观察是否具有方向性;再分别用磁铁摩擦这些物体几次，观察它们的指向;用这些材料靠近铁屑和曲别针，观察它们是否具有了磁性。

教学分析：学生知道磁铁具有磁性，但对磁铁可以磁化铁磁性材料往往处于模糊的认识阶段，在让学生认识了生活中常见的铁磁性材料以后，引导学生进一步将铁磁性材料磁化，加深学生印象。

科学解密万磁王

·了解磁化的原理

学生利用展项“铁钉桥”了解磁化的原理。观察展项可看到，随意放置的铁钉在外加磁场的作用下统一方向，井然有序。这种现象可类比成铁磁性材料被磁化时内部的微观变化。然后，让学生充当磁畴，从不同方向通过绳子拉动桌子。由于拉力方向不一致，桌子很难被拉动，而当大家统一方向、齐心协力时，桌子就被很轻松地拉动了。

教学分析：磁畴是一个比较深的概念，通过展项和游戏进行类比、模拟，可以将原理形象生动地加以简化，让学生将观察到的展项现象迁移到磁畴磁化的原理中，并且通过拔河的小游戏，亲自体验铁磁性物质被磁化以后产生磁力的转化过程。

·探究磁感线

磁铁或者被磁化的东西依靠什么隔空作用呢？让学生大胆进行猜想，接下来教师引导学生通过3种方法层层递进地认识磁感线。①类比法，通过吹风机吹动纸带类比磁场的物质性。②转换法，在磁铁周围撒上铁屑，观察磁场的大概形状，通过铁屑的分布推断磁铁磁力的大小分布，进一步将铁屑换成小磁针，变成一个简易的磁针板，根据磁针转动方向试着辨别磁场的方向。③理想模型法，根据观察到的现象在纸上试着画出磁感线，比比谁画的更准确。

拓展活动：立体磁感线DIY。常见的平面磁感线具有一定的弊端，容易让学生形成磁场仅存在于一个平面上的错误认识，不利于形成空间概念。那么，如何能显示出磁感线的立体模型呢？教师引导学生进行分组讨论，设计实验，并准备铁屑、磁铁、容器、大小不同的玻璃、玻璃胶、甘油等物品，让学生自主进行实验探究，最终呈现出理想的立体磁感线效果。

教学分析：前面已经利用铁屑、磁针通过类比等方法引导学生“观察”到了磁感线，那么立体的磁感线探究就可以让学生利用已经学到的方法自主设计，教师只起辅助指导作用。

如何打败万磁王

·探究打败万磁王的方法

“刚才我们了解了万磁王的特异功能，那么有什么办法能够打败万磁王呢？”教师布置任务，如何能让磁铁的磁性消失。学生分组讨论，进行方案制订和探究。学生往往会想出破坏磁铁、改变介质、改变温度等方法。接下来教师提供材料，引导学生按照自己的想法进行实验验证，最终让学生自己发现磁性材料的“居里温度”这一特性。

·制作居里发动机

通过磁性材料的居里温度这一特性，可制作一个不停运动的居里发动机。将铁丝弯成Y字型，中间套在圆木棒上，2个分叉保持长度一致，前端固定磁铁达到磁化吸引铁丝的作用。磁铁与铁丝之间放蜡烛燃烧。Y字形铁丝由于温度的升高和降低，不断被磁化和消磁，于是便不断地被反复吸引，形成一个类似永动机的运动结构。

教学分析：居里温度的概念不要通过讲授的形式给学生灌输，利用任务驱动，让学生通过实验验证自己的猜想，可以激发学生的好奇心和求知欲，培养学生的科学精神和实践能力。

创新点与亮点

围绕动漫主题诠释磁学现象

以动漫角色贯穿活动，可以把枯燥的磁学教案变成具有趣味性的剧本，通过对万磁王的层层了解，将课本知识和科学方法相互融合，让学生不拘泥于课本，而是从另一个视角学习有关知识。

科學方法的渗透

在课标基础上展开深入探究，使学生在已有认知的基础上，通过科学方法解决不同问题，在通过课程了解相关知识的同时，潜移默化地掌握类比、假设、论证、模拟等科学方法，并能够解决生活中的其他问题。