“神奇的小电动机”实验改进

夏梦琼

Experimental Improvement of“Magic Small Motor”

XIA Mengqiong

（Wuhan Optics Valley No.1 Primary School， Wuhan， Hubei 430073）

中图分类号：G424文献标识码：ADOI：10.16400/j.cnki.kjdk.2021.18.044

“神奇的小电动机”主要是通过观察，与前面学习的“电磁铁”建立联系，能基于认识推测小电动机的原理。对于六年级学生来说，这个目标是有挑战性的，教师要给学生搭建清晰简单的“脚手架”易于他们理解和学习。但是，在教材中，有以下不足：实验原件小而复杂，小电动机尺寸小而复杂（8.3 mm×12.9 mm），其中连接部件被遮挡，肉眼无法直接识别；换向器和电刷连接部分没有完全暴露，学生很难直观建立联系。模拟的实验装置成功率低，教材中的实验装置是用皮筋和透明胶组合固定软质的塑料瓶和铁丝，这些部件稳定性差，学生搭建步骤复杂，很难成功模拟电动机的转动。

改进思路

细节最大化：将原理主要作用的零件细节放大，促进学生产生联想、触发思维。

内部结构外显：换向器、电刷的模拟部分直观呈现构造，降低难度。

材料可拆解组合：材料在本单元内容中可以贯穿使用，使学生的脑海中形成连贯的知识脉络，推动其螺旋式上升。

材料容易获得：使用的器材成本低、可复制性强；运用身边的材料建构模型，引导学生利用身边的材料思考设计。

基于以上思考，笔者尝试对原装置进行改造（如图1）。

实验改进

1.梭芯导线圈的改进

在“能量”单元的前面两课《电磁铁的磁力（一）》《电磁铁的磁力（二）》中，对“电磁铁的磁力与线圈圈数的关系”加以研究，用魔术贴叠加可以直接成倍改变线圈的数量；在线圈中加入铁芯时，可以直接插入，不用重新绕线（如图2）。

2.装置组装

改进后的实验材料，是为了更好地模拟小电动机的内部构造。教学时，学生利用它认识小电动机原理的学习过程分为三个步骤：探索电流流向、安装线圈和让转子转动起来。

（1）探索电流流向。按照改造后的实验器材，电流走向为接线柱（羊角钉）—电刷（铜丝）—换向器（铜片）—接线柱（铜丝）—线圈（如图3）。

（2）安装线圈。根据前面利用梭芯导线圈学习“电磁铁”时获得的概念，学生将梭芯导线圈模拟小电动机的方向安装，利用方便拆卸、组合的魔术胶带进行固定或重组（如图4）。

（3）让转子转动起来。学生用磁铁接近通电线圈，模拟磁铁与电磁铁的相互作用使转子转动，从而解开小电动机转动的秘密；同时，红、蓝、白三种颜色的二极管并联三个电磁铁线圈，通过明暗直接反映电流通过的线圈（电磁铁），从而进一步证明了电流走向。

实验优点

改进后的装置，能讓学生充分运用实验器材深入地认识和研究小电动机的原理，为他们突破难点搭建了良好的“脚手架”。

1.实验效率提升：教学效率=质量/时间

（1）效果的最大化。小电动机中工作的有效部分约1平方厘米，其中线圈为0.01毫米。要想让学生根据构造与电动机的原理建立联系，就必须帮助他们攻克“小”的问题，将模拟实验材料最“大”化，让他们进一步认清复杂结构的功能。

（2）节约时间成本。在模拟实验材料的选择上，不断优化，使学生能较快完成模拟的装置，将时间充分运用在观察和思考以及动手改进中；同时，给学生提供容易成功的实验材料，让他们目睹通过自己的实践使转子快速转动，能大大提升学生的自信心和学习兴趣。

2.思维方式提升

在课堂效率提升的基础上，为学生的思维培养奠定了较坚实的基础，同时，灵活组装的实验材料，能给学生充分的空间将他们的“思考”变成“现实”，提升学生的创新能力，使他们在优化迭代的过程中不断成长！