探秘电磁

李春藜　张丹

“探秘电磁”项目是依托重庆科技馆馆校结合综合实践活动平台，基于基础科学展厅磁电展区展品开展的系列探究课程。课程以电磁学发展史为线索，在“做中学，玩中学”理念的指导下，以探究式学习方式，再现科学家的经典实验，体现情景式教学，充分激发青少年的科学兴趣，更加突出青少年的主体地位，补充学校科学教育资源的不足。

项目概况

重庆科技馆的馆校结合综合实践活动自2015年10月正式实施以来，以满足学校需求为导向，以启迪好奇心、培育想象力、激發创造力为目标，依托科技馆展品资源，开发多层次、多样化的展教产品线，现累计已有117门自主研发的课程项目。同时，采用科技馆特色的教育方式，以适应学校学科方向、课程标准、课时和班级组织形式开展综合实践活动，满足学校1—9年级学生的不同需求。其中，“探秘电磁”系列课程就是馆校结合项目打造的精品课程之一。

探秘电磁项目系列课程的目标受众为7 9年级的初中学生。课程以义务教育物理课程标准中电和磁部分的内容为基础，着重把电和磁的科学史及知识点进行融合拓展。例如：奥斯特和法拉第是如何发现电和磁的关系的，安培如何发现安培定则……收集这一时期各个科学家的发现与成果并设计相应课程，学习探素者的科学思想、科学方法、科学态度和科学精神，帮助学生了解电磁学发展史的整个构架，辅助学生在学校电磁课程的学习。同时注重加强课程内容与学生生活、现代社会和科技发展的联系，了解电磁学的发展对生活社会的巨大影响。

系列课程介绍

探秘电磁

探秘电磁课程基于展品“不听话的小磁针”“直导线切割磁力线”等开展探究活动，再现奥斯特电生磁、法拉第磁生电的经典实验。通过课程让青少年获取直接经验，并结合课堂探究与生活经验制作简易电动机模型，培养学生的STEAM素养。

第1阶段：激发兴趣。利用生活中常见的线圈、电池、磁铁，现场展示“电池小火车”在线圈中奔跑的现象，吸引学生的注意。探究电池小火车可以奔跑的原因，通过观察分析使用的制作材料，找到电和磁2种能量，激发学生的探究欲望。

第2阶段：提出问题。电和磁有没有关联？它们存在什么关系？

第3阶段：实验探究。教师介绍约200年以前人类对于电和磁的关系的认识，当时的科学家和现在的同学们一样深陷谜团。请同学们运用实验道具，即展品“不听话的小磁针”和“直导线切割磁力线”进行实验，再现奥斯特与法拉第的实验，探究电和磁的关系并完成学习单，总结讨论得出电能生磁、磁能生电的关系。

第4阶段：理论与实践相结合。伟大的科学发现往往会极大促进生产力的发展。结合工程学、数学建模，运用所学知识自主设计并制作电动机模型。

“电学中的牛顿”——安培

课程以探秘电磁课程为起点，在奥斯特发现电能生磁后，引导学生思考磁极间的相互作用，7—9年级的初中学生已知永磁铁磁极间存在相互作用：同极相斥、异极相吸。既然电能生磁，通电导体产生的磁场又存在什么样的相互作用呢？引导学生设计实验探究科学家安培的伟大发现，并学习其勇于实践的精神。

第1阶段：激发学生兴趣，提出研究问题。教师演示通电锡箔纸可以隔空相斥或相吸的实验现象，且同向电流相互吸引、异向电流相互排斥，这与学生已知的磁极间相互作用“同极相斥、异极相吸”相互矛盾。实验现象引起学生好奇，从而提出研究问题：通电导体问的相互作用与磁铁问的相互作用是否为一种作用力？为什么与磁极间相互作用相反？

第2阶段：实验探究。教师通过引导学生分析磁铁的明显特征，如可以与另外的磁铁相互作用、可以使小磁针转动等，如果通电导体问的相互作用与磁铁间相互作用是一种作用力，则通电导体产生的磁场也具备磁铁的性质。为学生提供条形磁铁、小磁针、电池、螺线管等道具，鼓励学生自主制订研究方案并进行实验。

第3阶段：总结规律。通过记录不同电流方向、不同缠绕方向时通电螺线管的南北极分布，尝试总结右手螺旋定则，解释同向电流相吸、异向电流相斥的问题。

“对话”电磁波

课程以生活中常见的手机和收音机为切入点，寻找能够屏蔽手机信号的材料，解释生活中如电梯里手机没有信号的原因，再通过重要线索寻找电磁波大家族的成员及其在生活中的广泛应用，了解电磁波理论的发展过程，以及科学家赫兹与麦克斯韦作出的卓越贡献。

第1阶段：问题引入。联系学生生活经验，寻找收音机和手机的共同点，如都需要接收信号。提出问题：为什么手机会出现没信号的情况？哪些材料会阻挡手机信号的传播？

第2阶段：学生制订方案并进行实验。为学生提供泡沫盒、硬纸盒、塑料盒、锡箔纸、铁盒等材料，分别测试这些材料能否使手机拨打不通。

第3阶段：认识电磁波。教师介绍电磁波及人类认识电磁波的过程，了解科学家赫兹和麦克斯韦对电磁理论建立所作出的贡献。

第4阶段：寻找电磁波大家族的成员。通过展品“电磁波大家族”视频观看，以游戏的形式寻找电磁波大家族的成员及其在生活中的广泛应用。

总结与反思

教师与学生评价反馈

每次课程结束后分别对学生和学校负责教师进行满意度调查，“馆校结合教学活动观众满意度调查表”包含活动的总体满意度和知识性、趣味性、亲和力、课时达标等分项。调查结果显示，学校教师对课程以学生为主的探究式教育模式充分肯定，通过课程的体验对学生的思维拓展、动手能力等均有很大的帮助，同时也希望课程能更紧密联系课程标准，为学生在学校的系统学习打下基础。

学生作为课程实施的主体调查相对详细，为了解课程是否做到了激发学生学习兴趣，是否加深了学生对电磁体系的认识，是否对学生学习电磁学科有所帮助，我们为每一门课程分别设计了“学生反馈意见调查表”。调查结果显示，通过课程体验均能使学生对该时期电磁学发展有相应的认知和了解，而课程中最受学生欢迎的环节多为实验探究环节。

后期课程实施中我们将结合学校教师与学生的反馈，保持优势，弥补欠缺，逐步完善项目课程。

系统课程开展的连续性

探秘电磁项目系列课程现已开发3门，每门课程均已实施多次，但同一个班级体验全部3门课程的情况较少。分析原因，一是初中学生课外实践学习机会较少，二是每学期学校组织学生参加1次馆校结合综合实践活动，部分中学出行半天，只能体验2门课程。后期在系列课程的连续性开展问题上还要加强与学校沟通，确保更加连续完整地开展项目课程。