反馈在物理实验教学中的应用——以“用磁感线描述磁场”教学片断为例

廖凌宏

（福州第三中学，福建 福州 350003）

反馈在物理实验教学中的应用
——以“用磁感线描述磁场”教学片断为例

廖凌宏

（福州第三中学，福建 福州 350003）

反馈式实验教学就是在物理实验教学中引入“反馈”这一环节，在实验过程中，学生真切感受实验，把外界知识内化成自己的知识，反馈式实验教学有助于提高课堂的教学效果和学生的学习效果。文章就“用磁感线描述磁场”教学中，以探究通电直导线周围磁感线分布为例，具体分析如何在教学中实施反馈式实验。

反馈式实验教学；磁感线；磁场

反馈是物理学中一个基本概念，其词义之一是在电子管或晶体管电路中，把输出电路中的一部分能量送回输入电路中，以增强或减弱输入讯号的效应。在物理实验教学中，拓展“反馈”这一概念，引入“反馈”这一环节，称为反馈式实验教学。［1］

反馈式实验教学与传统实验教学有着明显的区别。传统实验教学在课前把“注意事项”和“主要步骤”全部告诉学生，学生只需要记住这些，并在实验操作过程中避免犯这些错误。实施这种传统实验教学最主要是受课堂时间的制约，希望在有限的时间里，最大限度地完成实验任务。虽然这种实验教学方法，能够达到教学的知识目标，但其教学效果未必是最佳的。典型的问题是学生在一段时间之后，容易遗忘这些“注意事项”和“主要步骤”。最主要原因是这种教法忽略了学生的情感体验，剥夺了学生“犯错误”的机会，学生在实验中不能真切地感受到这些步骤的重要性，失去了自身的情感体验，自然，知识的遗忘率就比较高。

而在反馈式实验教学过程中，事先“隐藏”一些“注意事项”和“主要步骤”，允许学生在实验中“犯错误”，通过“反馈”这一环节，去主动发现“犯错误”的原因，找到解决问题的方案，真正体验到这些“注意事项”和“主要步骤”的重要性。实施反馈式实验教学的基本策略是“初步实验—反馈—再次实验—再反馈......”［1］在这个学习过程中，学生能真切地感受实验，把外界知识内化成自己的知识，反馈式实验教学有助于提高课堂的教学效果和学生的学习效果。

在“用磁感线描述磁场”教学中，学生在初中已经学过磁场的部分知识，对磁场的基本性质比较了解，能用磁粉或者小磁针探测磁铁周围的磁场分布情况，但是对于电流周围存在磁场仅是处于基本了解的程度，对其磁场分布情况一无所知。该节课常规的教法是采用演示实验教学方法：在通电直导线周围撒磁粉，来显示通电直导线周围的磁场分布情况。这种教学的优点在于能让学生快速得到结论，但这种教法，剥夺了学生学习过程中思考和自主学习的机会，同时这个演示实验，无法定性描述电流流向与磁感线绕向之间的关系。基于这两点的思考，根据新课程教学理念，教师应当通过创设情境让学生在充分感知的基础上，让学生通过自主学习实现对新知识的顺应，所以该节课应该采用探究式实验教学方法。该节课采用的探究式实验教学方法有以下两种：

一是分组实验探究。在通电直导线周围撒铁屑进行分组实验，得到磁感应线的大概分布，然后在通电直导线周围放小磁针使实验结果清晰化，再用标准的通电直导线周围磁感应线分布图与其进行对比，最后用安培定则验证电流流向与磁感线绕向之间的关系。［2］

二是演示实验与分组实验相结合的教学方法。在通电直导线周围放小磁针进行演示实验，判断磁场的性质，然后在通电直导线周围撒磁粉，进行分组实验，观察实验现象得到结论。［3］在这个过程，学生进行了实验前的分组讨论，完善方案，然后进行分组实验。学生学习的积极性得到较好调动，不再是简单地观察演示实验，而是主动地参与到实验讨论中，得到完善的方案后再进行实验。这种教学也存在一定的不足：用磁粉进行分组的实验，不能直观地进行电流流向与磁感线绕向之间关系的判断。实验前进行充足的讨论，虽然可以避免学生在实验中出差错，但是实验前把所有的“注意事项”描述的太清晰，也剥夺学生在实验中“犯错误”的机会，减少了学生对实验的体验感。

综合上述情况，笔者在探究实验的过程中引入“反馈”这一环节，即采用反馈式实验教学方法，完善探究的过程。学生在“初步实验—反馈—再次实验—再反馈......”过程中，在不断“犯错误”过程中，总结方法完成实验，最终获取知识。

实验室现有探究器材是磁粉、铁屑，由于使用磁粉、铁屑等进行实验，不够直观判断电流流向与磁感线绕向之间的关系。于是笔者购买纽扣指南针代替磁粉进行分组实验（每组6枚纽扣指南针），同时自制一些实验线圈。如图1所示为实验电路图与部分实物。下面具体分析在教学中如何实施反馈式探究实验。

该节实验探究有两个特别重要的注意事项：以直导线为中心，环形摆放指南针；电流流向决定了通电直导线周围的磁感线绕向（即电流流向与磁感线绕向之间的关系）。在该节课教学过程中，先不直接告诉学生这两个要点，学生通过初步实验—反馈—再次实验—再反馈的方法，进行有效实验探究，体会到这两个要点，完成该节课的知识学习。

图1 实验电路图与部分实物图

1.如何摆放指南针

（1）初步实验：6枚指南针摆放可以任意摆放，观察通电之后指南针N极的指向是否有规律。

初步反馈：在初做过程中，学生的实验也只是试探性的，不易观察指南针N极指向的排列规律。

设计初做实验环节，是因为学生使用的是教师自制、自备的实验器材，对实验器材比较陌生，学生可以通过初做实验以及反馈，体验这些实验器材的工作方式，便于初步观察实验现象。同时得到解决“如何摆放指南针”这一问题的方案：用铅笔在纸板上粗略描绘出N极指向的方法，进一步寻找摆放指南针的方法。

（2）再次实验：在实验过程中，用铅笔在纸板上描绘出N极指向，并观察、描述实验现象。

再次反馈：部分小组很快找到规律，另一部分同学则没能发现规律。

通过这次实验反馈，学生间展开交流，让学生教学生，并提出了以直导线为中心，环形摆放指南针的研究方案。这次反馈提供了学生之间相互学习的机会，大大激发了学生的学习兴趣。同时，学生在这次实验反馈之后，对直导线周围的磁感线分布有了初步、直观的认识，为进一步探究直导线电流流向与磁感线绕向之间的关系，提供了实验基础。

2.探究电流流向与磁感线绕向之间的关系

（1）初步实验：根据学生提出的方案，以直导线为中心，环形摆放指南针，进行再次实验，观察指南针N极指向的排列规律（俯视图）。

初步反馈：一部分学生描述指南针N极指向呈顺时针排序，另一部分学生观察到的则是逆时针排序。

这次实验的反馈环节，直观呈现学生实验结果的差异性，学生通过比对不同组之间的实验装置及操作，猜想引起不同实验结果的原因——电流流向不同。

（2）再次实验：改变电流方向，再实验，验证自己的猜想。

再次反馈：经过实验验证，电流流向不同是形成不同实验现象的原因。

在这个实验反馈环节中，学生不仅找到了引起不同实验现象的原因，而且进一步总结电流流向与与磁感线绕向的关系，即得出安培定则，顺利完成了教学重难点的突破。在该节课的教学过程中，通过这些实验反馈环节，把实验操作的机会还给学生，把发现问题、解决的问题的机会留给学生，激发了学生的学习兴趣，提高了学生的学习热情，让学生对所学的知识有了情感的体验，不易遗忘。

最后需要指明的是，为了在实验教学实施“反馈”这一环节，并不是所有的“注意事项”和“主要步骤”都不告诉学生，让学生进行没有目的性的摸索。相反，需要借助传统实验教学为基础，告诉学生基本实验的目的和步骤，同时“隐藏”几个重要“注意事项”和“主要步骤”，让学生在实验中“犯错误”，主动去发现问题、解决问题，只有经过学生体验的，才是学生自己的“注意事项”和“主要步骤”，才会记忆深刻。

［1］林杰.“初步实验→反馈交流→细致实验”分组实验策略研究［J］.教育评论，2014(8).

［2］吴春良.让自主探究真正融入物理课堂——《几种常见的磁场》第一课时教学设计［J］.教学仪器与实验，2012(6).

［3］张欣.高中物理探究性教学模式的教学实践——以《用磁感线描述磁场》教学为例［J］.中学教学参考，2012(29).

（责任编辑：詹国荣）

福建省普通教育教学研究室立项课题（项目编号：MJYKT2015-103）。