以问题为核心，以实验为方法，打造活力新课堂

王巧玲

摘要：以苏科版《电流的磁场》为例，设计一节围绕具体问题展开、以教师演示实验和学生分组实验为方法、充满活力的初中物理新课堂。物理学中的问题在生活和教学中都有重大意义，物理课堂中的实验和生活中的实践又非常相似，从生活走向课堂，再从课堂回到生活，践行陶行知先生的生活教育理论。

关键词：问题;实验;教学设计

物理是一门以实验为主的学科，许多科学家花了十几年的时间，仅仅在一个实验上面，正是因为这一个实验，为人类打开了新的大门。可见，实验在科学领域的重要性。教师应带领学生跟着科学家的脚步，从发现问题、提出问题、做出猜想、设计实验、分析论证、得出结论来感受科学探究的魅力，为学生今后在学习和生活中独立发现问题、解决问题做好铺垫。初中生对理论知识的接受能力较弱，对通过实验获得的知识接受能力较强。因此，开展一节以实验为方法的初中物理课堂，既能帮助学生获得新知，又能完成物理与生活和社会紧密相连的教学目标。

一、实验引入，提出问题

第一个实验是磁铁吸引大头针，紧接着的第二个实验是缠绕着铜丝的铁钉在通电的状态下吸引大头针。两个实验对比，引发学生思考，并提出问题：第二次实验没有磁铁也能吸引大头针是为什么呢？

聪明的学生发现磁铁吸引大头针是因为磁铁有磁性，现在通电的铜丝吸引大头针，难道通电的铜丝也有磁性吗？学生自己能提出问题，并做出猜想：通电的铜丝也有磁性。

第二个实验其实就是电流的磁场的应用：电磁铁。原有的设计是第一个实验，磁铁先吸引铁钉，铁钉再吸引大头针，正好与第一个实验形成鲜明对比，磁铁和通电铜丝属于不同仪器，其他铁钉、大头针在两个实验均有出现，起到的作用也相同。磁铁磁化铁钉，铁钉变成磁体吸引大头针，通电铜丝也能使铁钉磁化吸引大头针，说明通电的铜丝和磁铁的效果是一样的，这里既用到了对比法，也用到了等效替代法。但考虑到引入部分简洁明了可能更能保持学生的兴趣，所以选择现在的设计。

既然通电的铜丝也有磁性，那么，学生根据已知经验“磁体有磁性”，得出通电铜丝也是磁体，磁体周围有磁场。接着，学生做出猜想：通电导体周围存在磁场。

紧接着，第三个实验是拿掉第二个实验中的电源，再一次对比。学生观察到的现象是大头针掉落，不再被绕有铜丝的铁钉吸引。学生发现有电流大头针就被吸引，没电流大头针就不被吸引，难道是电流周围存在磁场吗？教师就此引出本节课的内容，并板书标题“第十六章第二节  电流的磁场——电流周围存在磁场吗？”

二、通电直导线周围存在磁场

首先，以最简单的模型——通电直导线来探究。

教师设计实验，提出问题：实验仪器需要哪些？

学生根据物理九年级上册的“电压是形成电流的原因”，得出：要有电流必须要有电源。紧接着，教师提出问题：用什么仪器来检验磁场是否存在？学生思考后回答：小磁针在磁场中会发生偏转，所以用小磁针放在通电直导线周围来判断是否存在磁场。

接着，教师演示实验：小磁针最初在地磁场的作用下会南北指向，将通电直导线摆在小磁针的上方，使通电直导线南北放置，即与小磁针南北极方向平行。学生观察实验现象，发现小磁针发生偏转，说明通电直导线周围存在磁场，改变电流方向，小磁针向相反方向偏转，说明磁场方向与电流方向有关。得出结论：电流周围存在磁场。板书把开始的“？”去掉，电流的磁效应：通电直导线周围存在磁场，磁场方向与电流方向有关。

“通电直导线周围存在磁场”这个结论最早是由丹麦物理学家奥斯特发现的，当时很多科学家都认为电与磁之间没有必然的联系，只有奥斯特根据自然生活中的种种现象，坚持认为电与磁之间一定有必然的联系，他花了将近十年的时间，为人类建立起了电与磁的联系。所以这个实验又叫奥斯特实验。现代生活中的电磁炉、磁悬浮列车、军事炮弹等都用到了电流的磁效应。

复习旧知时，教师问：如果想更进一步地知道通电直导线周围磁场的分布，应该怎么操作？学生答：在通电直导线周围铺一层铁屑或者围一周小磁针。学生分组实验，上台演示，发现通电直导线周围的磁场是在通电直导线垂直的平面内，以电流为圆心的一个个同心圆。在提升拔高阶段，教师提问：如果最初实验时通电直导线东西方向放置，小磁针会发生偏转吗？学生思考后回答：如果通电直导线东西方向放置，产生的磁场方向可能与小磁针北极所指的方向一致，小磁针不发生偏转，就不能检验磁场的存在，因此通电直導线选择南北放置而不选东西放置。

三、通电螺线管周围存在磁场

在日常生活和实验室中，导线通常都是弯的，所以环形电流周围的磁场分布是怎样的？由于这一块教材没做要求，所以播放视频让学生了解。设计这环形电流也是想让学生思维层层递进，为接下来的通电螺线管做铺垫。

通电螺线管周围存在磁场，磁场分布是怎么样的？同学们分组实验，一半人用铁屑，一半人用小磁针。学生上台演示，观察现象发现：通电螺线管周围的磁场分布和前面学过的条形磁体周围的磁场分布相似。教师提问：通电螺线管周围的磁场方向跟电流方向有关吗？如何检验是否有关呢？学生答：用小磁针检验，电流方向改变时，小磁针偏转方向发生改变，说明通电螺线管周围磁场方向与电流方向有关。

通电螺线管的磁场与条形磁体的磁场相似。教师拿出螺线管和条形磁体，两个水平分开放置，提问：在螺线管当中有没有条形磁体？学生答：没有。教师拿出一个纸质的矩形平面即条形平面，告诉学生既然通电螺线管与条形磁体的磁场相似，为了更好地描述通电螺线管的磁场，在其当中放置条形白纸。这个环节的设置是因为在接下来的安培定则中，图像里的螺线管中都有一个矩形，为了避免基础差的同学误认为通电螺线管中还有一个条形磁体，用实物模型演示讲解，学生能一讲就通。

根据实验现象，学生知道通电螺线管周围的磁场方向与电流方向有关。教师提问：磁场方向跟绕线方式有没有关系呢？教师演示实验，改变绕线方向，但保证螺线管上电流方向不变，发现小磁针偏转方向不变。说明通电螺线管的磁场方向只与螺线管上的电流方向有关，与绕线方式无关。

根据螺线管上的电流方向判断磁场方向，法国物理学家安培发明了一种方法：伸出右手，握住螺线管，让弯曲的四指所指的方向与螺线管上的电流方向一致，那么大拇指所指的那一端就为磁场的北极，这种方法叫作安培定则。

笔者请学生各拿出一支笔，用细绳绕在笔上，并猜想：假使电流方向向上，用手握一握，磁场方向向哪儿？笔者观察全班同学的操作情况，指导纠正学生。有学生拿左手握，有学生不会看电流方向，右手弯曲握拳有两种方式，一种眼睛看见四指，另一种眼睛看不见四指。学生在多次试错过程中发现，眼睛看见四指所指方向为电流方向，因此，握拳方式应该以看见四指为正确握法。

本节课内容以教师演示实验和学生实验为方法，以教师提出问题、学生思考后回答问题为核心，让学生在实验中思考问题，在问题中实验，将实验和问题结合，相辅相成，既培养了学生的动手操作能力，又提高了学生的思维能力，较好地完成了本节课的教学目标，从生活中走向物理，从物理走向社会。

参考文献：

[1]姚亮.以问题为核心、以素养为目标、打造课堂新活力：谈苏科版《运动的相对性》的教学策略达成[J].中学物理，2016（10）.

（责任编辑：奚春皓）