对“探究产生感应电流的条件”课题教学的质疑和改进

郑青岳

最近笔者参加一个课堂教学评比活动，一天之中听了6节课，课题都是“探究产生感应电流的条件”. 6节课的教学除了所采用的实验项目有所不同之外，总体设计没有太大的差异.由此萌生出一些想法，现整理出来，与同行交流.

一、一个普遍采用的教学设计

为了探究产生感应电流的条件，老师们普遍采用了这样一个教学方案：先回顾初中物理中导线切割磁感线运动产生感应电流的知识，并利用图1所示的装置演示导线沿不同方向运动的现象，强调“切割磁感线”这一条件.

在此基础上，教师提出问题：是否只有切割磁感线运动才能产生感应电流？还有哪些方法也可以使回路中产生感应电流呢？接着给学生如图2的器材，让学生通过分组活动，探究哪些操作能够使回路中产生感应电流.

在课堂中我们看到，各个小组都能顺利地连接如图2的电路.他们都能通过自主的活动发现：当闭合或打开开关时；当将小螺线管插入大螺线管，或从中拔出时；当将铁芯插入小螺线管，或从中拔出时；当开关闭合后来回移动变阻器的滑动触头时；当条形磁铁插入大螺线管，或从中拔出时，都能使大螺线管电路中产生感应电流，从而使电流表的指针发生偏转.

在学生活动的基础上，教师再引导学生概括上述各种操作（包括切割磁感线运动）的共同点：通过闭合回路的磁感量发生变化，由此得出产生感应电流的条件.

二、几点质疑

这样的教学设计表面看上去既周到又严密，似乎无懈可击.但从科学研究的进程和人认识事物的过程看，却是值得质疑的.

1.为什么我们在探究产生感应电流的条件时，一下子就会想到那么多.既有开关，又有磁铁、铁芯，还有滑动变阻器、大小螺线管，等等.好像在探究之前，什么都在我们的算计之中一样.人其实并没有那么聪明，人对事物的认识是逐渐深入，而不是一步到位的.我们之所以会这样做，那是因为我们事先已经知道问题的答案了.如果我们事先不知道问题的答案，我们是难以想到这样做的.但真正的探究是事先不知道答案的，站在未知答案的学生的角度思考该怎样做，会使我们的教学设计更接近真正的探究.

2.科学要根据所观察到的事实概括出一般性的原理，其过程通常是：根据有限的事实进行初步的概括，利用概括的结论（原理）做出新的预言——预见未曾观察到的事实，并用新的事实对概括进行检验.当新的事实支持概括时，则概括得到进一步肯定；当新的事实不支持概括时，概括就会受到否定，或需要加以修改和完善.但是，在上述教学设计中，我们对结论的获得却是一步到位的.这种对探索过程的人为的缩短，并不符合科学认识的逻辑，也使学生失去了体验科学过程的一个绝好的机会.

3.学生的学习应该遭遇一定的困难.物理教学根本的任务是发展学生的思维，而思维永远与解决问题的困难程度相关，困难越大，思维的要求越高；没有困难就没有思维.但在上述活动中，学生几乎是在毫无困难的情况下就能得到满意的结果.因为有开关，他们总会打开或闭合；因为有小螺线管，他们总会将它插入大螺线管或从中拔出；因为有铁芯，他们总会将它插入小螺线管或从中拔出；因为有滑动变阻器，他们总会移动它的滑动触头，等等.这些活动并不需要有太多的思维的参与，而缺少思维的活动其教育意义是不大的.

三、教学设计的改进

鉴于如上的质疑，我们对“探究产生感应电流的条件”课题的教学设计进行改进，其基本流程如下.

1.回顾初中闭合电路的一部分导体切割磁感线产生感应电流的相关知识，重做图1实验.

2.提出问题：是否只有导线切割磁感线才能产生感应电流？是否还有别的方法也能产生感应电流？

3.为了使新的方法与图1的方法差异尽可能大些，我们模仿当年法拉第使用过的方法，不用永磁铁，而是利用通电线圈来产生磁场；为了避免相对运动，我们把两个线圈都绕在同一个铁环上，如图3所示.这样，通电线圈产生的磁场也将通过另一个线圈.看看通电线圈的磁场能否使另一个线圈产生出电流来.

4.教师故意把电源和开关放在离电流表较远的地方，指出：为了避免电源对电流表的影响，我把电源和电流表相隔远一些.教师合下开关后，跑到电流表边上看电流表的指针是否发生了偏转.显然，教师看不到电流表指针偏转的现象.而学生却说：当开关刚合下瞬间，电流表指针偏转了一下.教师将电流表移近一些重新实验，发现开关闭合和打开的瞬间，电流表的指针会偏转.开关闭合或打开后，电流表指针不偏转.

5.分析新的实验现象，得出：当闭合回路中磁场从无到有，或从有变无的过程中，回路中也会产生感应电路.

6.将图1和图3两个实验转化成图4和图5，并引导学生进行比较：两个实验产生感应电流的方法完全不同.在图4实验中，磁场强度不变，而闭合回路的一部分导体做切割磁感线运动；在图5实验中，闭合回路不动，而穿过闭合回路的磁感应强度却发生变化.

教师指出：科学研究需要一种信念，比如，相信自然的规律是简单的，规律的形式是美的；不同的现象中有相同的结果，应该有相同的原因.既然两个实验都会产生感应电流这一相同的结果，它们之间应当存在相同的原因.只是这个相同的原因比较隐蔽，请同学们分组讨论：分析两个实验，看看它们有什么共同点.

7.学生通过分析比较，得出两个实验的共同点：通过回路的磁通量都发生变化.

8.教师指出：我们通过两个实验的比较，初步概括出一个结论：只要通过闭合电路的磁通量发生变化，闭合电路中将会产生感应电流.我们根据两个实验事实做出的这一概括是否正确，需要用进一步的实验进行检验.如果概括的结论是正确的，请做出预言，还有哪些操作也能使闭合回路中产生感应电流？哪些操作不能使闭合回路中产生感应电流？（要求学生分组讨论）我可以提供一个大的匀强磁场，以及电源、开关、条形磁铁、大的螺线管和小的螺线管（小螺线管可以插入大螺线管中）.你们还需要什么器材可以提出.

9.在教师的引导下，学生通过讨论做出预言（并要求学生说出理由）：

（1）将大的螺线管和电流表连接，将条形磁铁插入大螺线管，或从中拔出来时，螺线管中将产生感应电流.

（2）小的螺线管与电源、开关连接.将通电小螺线管条形磁铁插入大螺线管，或从中拔出来时，大螺线管中将产生感应电流.

（3）将小螺线管插入大螺线管中，闭合开关，或打开开关瞬间，大螺线管中将产生感应电流.

（4）将小螺线管插入大螺线管中，闭合开关后，取一铁芯插入小螺线管，或从中拔出来瞬间，大螺线管中将产生感应电流.

（5）再取一个滑动变阻器串联在小螺线管的电路中，闭合开关后，来回移动变阻器的滑动触头，大螺线管中将会产生感应电流.

（6）取一闭合线框，当它垂直放置在匀强磁场中，并在其内顺着磁感线运动，或做切割磁感线运动时，线框内将不会产生感应电流.当它做切割磁感运动，有一边处于磁场之外时，线框内将会产生感应电流.当线框整个处于磁场中，做旋转切割磁感线运动时，线框内将会产生感应电流.

10.学生利用分组实验检验预言（1）～（5）；预言（6）由教师采用演示实验进行检验.所有预言都在实验中得到证实.由此得出产生感应电流的条件：只要穿过闭合电路的磁通量发生变化，闭合电路中就会产生感应电流.

endprint

最近笔者参加一个课堂教学评比活动，一天之中听了6节课，课题都是“探究产生感应电流的条件”. 6节课的教学除了所采用的实验项目有所不同之外，总体设计没有太大的差异.由此萌生出一些想法，现整理出来，与同行交流.

一、一个普遍采用的教学设计

为了探究产生感应电流的条件，老师们普遍采用了这样一个教学方案：先回顾初中物理中导线切割磁感线运动产生感应电流的知识，并利用图1所示的装置演示导线沿不同方向运动的现象，强调“切割磁感线”这一条件.

在此基础上，教师提出问题：是否只有切割磁感线运动才能产生感应电流？还有哪些方法也可以使回路中产生感应电流呢？接着给学生如图2的器材，让学生通过分组活动，探究哪些操作能够使回路中产生感应电流.

在课堂中我们看到，各个小组都能顺利地连接如图2的电路.他们都能通过自主的活动发现：当闭合或打开开关时；当将小螺线管插入大螺线管，或从中拔出时；当将铁芯插入小螺线管，或从中拔出时；当开关闭合后来回移动变阻器的滑动触头时；当条形磁铁插入大螺线管，或从中拔出时，都能使大螺线管电路中产生感应电流，从而使电流表的指针发生偏转.

在学生活动的基础上，教师再引导学生概括上述各种操作（包括切割磁感线运动）的共同点：通过闭合回路的磁感量发生变化，由此得出产生感应电流的条件.

二、几点质疑

这样的教学设计表面看上去既周到又严密，似乎无懈可击.但从科学研究的进程和人认识事物的过程看，却是值得质疑的.

1.为什么我们在探究产生感应电流的条件时，一下子就会想到那么多.既有开关，又有磁铁、铁芯，还有滑动变阻器、大小螺线管，等等.好像在探究之前，什么都在我们的算计之中一样.人其实并没有那么聪明，人对事物的认识是逐渐深入，而不是一步到位的.我们之所以会这样做，那是因为我们事先已经知道问题的答案了.如果我们事先不知道问题的答案，我们是难以想到这样做的.但真正的探究是事先不知道答案的，站在未知答案的学生的角度思考该怎样做，会使我们的教学设计更接近真正的探究.

2.科学要根据所观察到的事实概括出一般性的原理，其过程通常是：根据有限的事实进行初步的概括，利用概括的结论（原理）做出新的预言——预见未曾观察到的事实，并用新的事实对概括进行检验.当新的事实支持概括时，则概括得到进一步肯定；当新的事实不支持概括时，概括就会受到否定，或需要加以修改和完善.但是，在上述教学设计中，我们对结论的获得却是一步到位的.这种对探索过程的人为的缩短，并不符合科学认识的逻辑，也使学生失去了体验科学过程的一个绝好的机会.

3.学生的学习应该遭遇一定的困难.物理教学根本的任务是发展学生的思维，而思维永远与解决问题的困难程度相关，困难越大，思维的要求越高；没有困难就没有思维.但在上述活动中，学生几乎是在毫无困难的情况下就能得到满意的结果.因为有开关，他们总会打开或闭合；因为有小螺线管，他们总会将它插入大螺线管或从中拔出；因为有铁芯，他们总会将它插入小螺线管或从中拔出；因为有滑动变阻器，他们总会移动它的滑动触头，等等.这些活动并不需要有太多的思维的参与，而缺少思维的活动其教育意义是不大的.

三、教学设计的改进

鉴于如上的质疑，我们对“探究产生感应电流的条件”课题的教学设计进行改进，其基本流程如下.

1.回顾初中闭合电路的一部分导体切割磁感线产生感应电流的相关知识，重做图1实验.

2.提出问题：是否只有导线切割磁感线才能产生感应电流？是否还有别的方法也能产生感应电流？

3.为了使新的方法与图1的方法差异尽可能大些，我们模仿当年法拉第使用过的方法，不用永磁铁，而是利用通电线圈来产生磁场；为了避免相对运动，我们把两个线圈都绕在同一个铁环上，如图3所示.这样，通电线圈产生的磁场也将通过另一个线圈.看看通电线圈的磁场能否使另一个线圈产生出电流来.

4.教师故意把电源和开关放在离电流表较远的地方，指出：为了避免电源对电流表的影响，我把电源和电流表相隔远一些.教师合下开关后，跑到电流表边上看电流表的指针是否发生了偏转.显然，教师看不到电流表指针偏转的现象.而学生却说：当开关刚合下瞬间，电流表指针偏转了一下.教师将电流表移近一些重新实验，发现开关闭合和打开的瞬间，电流表的指针会偏转.开关闭合或打开后，电流表指针不偏转.

5.分析新的实验现象，得出：当闭合回路中磁场从无到有，或从有变无的过程中，回路中也会产生感应电路.

6.将图1和图3两个实验转化成图4和图5，并引导学生进行比较：两个实验产生感应电流的方法完全不同.在图4实验中，磁场强度不变，而闭合回路的一部分导体做切割磁感线运动；在图5实验中，闭合回路不动，而穿过闭合回路的磁感应强度却发生变化.

教师指出：科学研究需要一种信念，比如，相信自然的规律是简单的，规律的形式是美的；不同的现象中有相同的结果，应该有相同的原因.既然两个实验都会产生感应电流这一相同的结果，它们之间应当存在相同的原因.只是这个相同的原因比较隐蔽，请同学们分组讨论：分析两个实验，看看它们有什么共同点.

7.学生通过分析比较，得出两个实验的共同点：通过回路的磁通量都发生变化.

8.教师指出：我们通过两个实验的比较，初步概括出一个结论：只要通过闭合电路的磁通量发生变化，闭合电路中将会产生感应电流.我们根据两个实验事实做出的这一概括是否正确，需要用进一步的实验进行检验.如果概括的结论是正确的，请做出预言，还有哪些操作也能使闭合回路中产生感应电流？哪些操作不能使闭合回路中产生感应电流？（要求学生分组讨论）我可以提供一个大的匀强磁场，以及电源、开关、条形磁铁、大的螺线管和小的螺线管（小螺线管可以插入大螺线管中）.你们还需要什么器材可以提出.

9.在教师的引导下，学生通过讨论做出预言（并要求学生说出理由）：

（1）将大的螺线管和电流表连接，将条形磁铁插入大螺线管，或从中拔出来时，螺线管中将产生感应电流.

（2）小的螺线管与电源、开关连接.将通电小螺线管条形磁铁插入大螺线管，或从中拔出来时，大螺线管中将产生感应电流.

（3）将小螺线管插入大螺线管中，闭合开关，或打开开关瞬间，大螺线管中将产生感应电流.

（4）将小螺线管插入大螺线管中，闭合开关后，取一铁芯插入小螺线管，或从中拔出来瞬间，大螺线管中将产生感应电流.

（5）再取一个滑动变阻器串联在小螺线管的电路中，闭合开关后，来回移动变阻器的滑动触头，大螺线管中将会产生感应电流.

（6）取一闭合线框，当它垂直放置在匀强磁场中，并在其内顺着磁感线运动，或做切割磁感线运动时，线框内将不会产生感应电流.当它做切割磁感运动，有一边处于磁场之外时，线框内将会产生感应电流.当线框整个处于磁场中，做旋转切割磁感线运动时，线框内将会产生感应电流.

10.学生利用分组实验检验预言（1）～（5）；预言（6）由教师采用演示实验进行检验.所有预言都在实验中得到证实.由此得出产生感应电流的条件：只要穿过闭合电路的磁通量发生变化，闭合电路中就会产生感应电流.

endprint

最近笔者参加一个课堂教学评比活动，一天之中听了6节课，课题都是“探究产生感应电流的条件”. 6节课的教学除了所采用的实验项目有所不同之外，总体设计没有太大的差异.由此萌生出一些想法，现整理出来，与同行交流.

一、一个普遍采用的教学设计

为了探究产生感应电流的条件，老师们普遍采用了这样一个教学方案：先回顾初中物理中导线切割磁感线运动产生感应电流的知识，并利用图1所示的装置演示导线沿不同方向运动的现象，强调“切割磁感线”这一条件.

在此基础上，教师提出问题：是否只有切割磁感线运动才能产生感应电流？还有哪些方法也可以使回路中产生感应电流呢？接着给学生如图2的器材，让学生通过分组活动，探究哪些操作能够使回路中产生感应电流.

在课堂中我们看到，各个小组都能顺利地连接如图2的电路.他们都能通过自主的活动发现：当闭合或打开开关时；当将小螺线管插入大螺线管，或从中拔出时；当将铁芯插入小螺线管，或从中拔出时；当开关闭合后来回移动变阻器的滑动触头时；当条形磁铁插入大螺线管，或从中拔出时，都能使大螺线管电路中产生感应电流，从而使电流表的指针发生偏转.

在学生活动的基础上，教师再引导学生概括上述各种操作（包括切割磁感线运动）的共同点：通过闭合回路的磁感量发生变化，由此得出产生感应电流的条件.

二、几点质疑

这样的教学设计表面看上去既周到又严密，似乎无懈可击.但从科学研究的进程和人认识事物的过程看，却是值得质疑的.

1.为什么我们在探究产生感应电流的条件时，一下子就会想到那么多.既有开关，又有磁铁、铁芯，还有滑动变阻器、大小螺线管，等等.好像在探究之前，什么都在我们的算计之中一样.人其实并没有那么聪明，人对事物的认识是逐渐深入，而不是一步到位的.我们之所以会这样做，那是因为我们事先已经知道问题的答案了.如果我们事先不知道问题的答案，我们是难以想到这样做的.但真正的探究是事先不知道答案的，站在未知答案的学生的角度思考该怎样做，会使我们的教学设计更接近真正的探究.

2.科学要根据所观察到的事实概括出一般性的原理，其过程通常是：根据有限的事实进行初步的概括，利用概括的结论（原理）做出新的预言——预见未曾观察到的事实，并用新的事实对概括进行检验.当新的事实支持概括时，则概括得到进一步肯定；当新的事实不支持概括时，概括就会受到否定，或需要加以修改和完善.但是，在上述教学设计中，我们对结论的获得却是一步到位的.这种对探索过程的人为的缩短，并不符合科学认识的逻辑，也使学生失去了体验科学过程的一个绝好的机会.

3.学生的学习应该遭遇一定的困难.物理教学根本的任务是发展学生的思维，而思维永远与解决问题的困难程度相关，困难越大，思维的要求越高；没有困难就没有思维.但在上述活动中，学生几乎是在毫无困难的情况下就能得到满意的结果.因为有开关，他们总会打开或闭合；因为有小螺线管，他们总会将它插入大螺线管或从中拔出；因为有铁芯，他们总会将它插入小螺线管或从中拔出；因为有滑动变阻器，他们总会移动它的滑动触头，等等.这些活动并不需要有太多的思维的参与，而缺少思维的活动其教育意义是不大的.

三、教学设计的改进

鉴于如上的质疑，我们对“探究产生感应电流的条件”课题的教学设计进行改进，其基本流程如下.

1.回顾初中闭合电路的一部分导体切割磁感线产生感应电流的相关知识，重做图1实验.

2.提出问题：是否只有导线切割磁感线才能产生感应电流？是否还有别的方法也能产生感应电流？

3.为了使新的方法与图1的方法差异尽可能大些，我们模仿当年法拉第使用过的方法，不用永磁铁，而是利用通电线圈来产生磁场；为了避免相对运动，我们把两个线圈都绕在同一个铁环上，如图3所示.这样，通电线圈产生的磁场也将通过另一个线圈.看看通电线圈的磁场能否使另一个线圈产生出电流来.

4.教师故意把电源和开关放在离电流表较远的地方，指出：为了避免电源对电流表的影响，我把电源和电流表相隔远一些.教师合下开关后，跑到电流表边上看电流表的指针是否发生了偏转.显然，教师看不到电流表指针偏转的现象.而学生却说：当开关刚合下瞬间，电流表指针偏转了一下.教师将电流表移近一些重新实验，发现开关闭合和打开的瞬间，电流表的指针会偏转.开关闭合或打开后，电流表指针不偏转.

5.分析新的实验现象，得出：当闭合回路中磁场从无到有，或从有变无的过程中，回路中也会产生感应电路.

6.将图1和图3两个实验转化成图4和图5，并引导学生进行比较：两个实验产生感应电流的方法完全不同.在图4实验中，磁场强度不变，而闭合回路的一部分导体做切割磁感线运动；在图5实验中，闭合回路不动，而穿过闭合回路的磁感应强度却发生变化.

教师指出：科学研究需要一种信念，比如，相信自然的规律是简单的，规律的形式是美的；不同的现象中有相同的结果，应该有相同的原因.既然两个实验都会产生感应电流这一相同的结果，它们之间应当存在相同的原因.只是这个相同的原因比较隐蔽，请同学们分组讨论：分析两个实验，看看它们有什么共同点.

7.学生通过分析比较，得出两个实验的共同点：通过回路的磁通量都发生变化.

8.教师指出：我们通过两个实验的比较，初步概括出一个结论：只要通过闭合电路的磁通量发生变化，闭合电路中将会产生感应电流.我们根据两个实验事实做出的这一概括是否正确，需要用进一步的实验进行检验.如果概括的结论是正确的，请做出预言，还有哪些操作也能使闭合回路中产生感应电流？哪些操作不能使闭合回路中产生感应电流？（要求学生分组讨论）我可以提供一个大的匀强磁场，以及电源、开关、条形磁铁、大的螺线管和小的螺线管（小螺线管可以插入大螺线管中）.你们还需要什么器材可以提出.

9.在教师的引导下，学生通过讨论做出预言（并要求学生说出理由）：

（1）将大的螺线管和电流表连接，将条形磁铁插入大螺线管，或从中拔出来时，螺线管中将产生感应电流.

（2）小的螺线管与电源、开关连接.将通电小螺线管条形磁铁插入大螺线管，或从中拔出来时，大螺线管中将产生感应电流.

（3）将小螺线管插入大螺线管中，闭合开关，或打开开关瞬间，大螺线管中将产生感应电流.

（4）将小螺线管插入大螺线管中，闭合开关后，取一铁芯插入小螺线管，或从中拔出来瞬间，大螺线管中将产生感应电流.

（5）再取一个滑动变阻器串联在小螺线管的电路中，闭合开关后，来回移动变阻器的滑动触头，大螺线管中将会产生感应电流.

（6）取一闭合线框，当它垂直放置在匀强磁场中，并在其内顺着磁感线运动，或做切割磁感线运动时，线框内将不会产生感应电流.当它做切割磁感运动，有一边处于磁场之外时，线框内将会产生感应电流.当线框整个处于磁场中，做旋转切割磁感线运动时，线框内将会产生感应电流.

10.学生利用分组实验检验预言（1）～（5）；预言（6）由教师采用演示实验进行检验.所有预言都在实验中得到证实.由此得出产生感应电流的条件：只要穿过闭合电路的磁通量发生变化，闭合电路中就会产生感应电流.

endprint