电磁铁案例解析

案例解析

基于前概念物理知识的学习

宁显儒（哈尔滨市风华中学、中学高级教师）

一．前概念理论对教学的影响

受生活经验、学习环境等因素影响，初中生学习物理前已形成丰富的物理前概念。总体看来对于有的概念，大部分学生的想法都是正确的，并不像本人事先认为正确的前概念只为少数人所有。而也有一些概念几乎没有学生对此有正确前概念。教学实践证明：以学生为主体，针对学生的前概念，设计、实施探究式教学策略的方法，引发学生认知冲突、促进学生认知顺应、认知反馈等教学环节，促进学生头脑中的前概念发生转变，可以使学生在发展科学探究能力的同时更好地学习物理。而在平时的备课中我们往往把更多的精力放在了教材上，却没有注意到我们的教学对象是有丰富思想情感和不同生活经验与经历的人，因此，我们应该更多地去走进学生的内心世界，触及学生的心灵，拨动学生的心弦，去了解学生的真实想法，注意学生已有的前概念，并通过合理的教学设计，实现概念的正确转化。

二、教学片段与分析

[教学片段1：导入新课]

前概念：同学知道永磁铁能够吸引铁制品，永磁铁的磁性会长期保持，不会让吸引的铁制品直接掉下来，而视频中的磁铁磁性是可以消失的，与学生头脑中已有的知识产生强烈的矛盾冲突。为下面的学习创设了一个良好的情景。

老师：科技的进步，工业的发展，在给我们生活带来便利的同时也产生了大量垃圾，为了实现能源的可持续利用，如何有效地将垃圾分类处理就成为一个重要的课题。我们来看垃圾厂中分离铁制品的一个场景（屏幕马上播放电磁起重视频）

引入新课这一环节尽管时间不长，但意义重大。良好的开端等于成功的一半。播放视频时，同学们聚精会神的观看，眼神中充满了喜悦，注意力都集中到屏幕上。学生在欢快的心情中，一点点的步入教师预设的情景之中。

老师：在垃圾场里，这种起重机怎么能随意把铁吸住或放下呢？它的工作原理是是什么呢？

通过老师的引导和视频的播放，使同学们很自然的发现了电磁铁，成功的进行了引入，并且将电磁铁能产生很大的吸引力，及能够控制磁性的有无的特点，合理的利用视频进行展示，清晰的展示给同学们，为下一步教学做了铺垫。

理论：学生的前概念也是重要的教学资源，是教学设计的出发点。考虑到学生的困难，针对学生的错误前概念，可以利用多媒体的优越性，将实际生活中的有关现象以照片、录像等形式展现在学生面前。这样做，一方面给学生提供了实际经验和感性认识，为发现问题、展开探究活动和进行知识建构奠定了基础；另一方面也使学生认识到物理学的意义和

价值，体验到应用物理知识分析和解决多种问题的过程。这样不但可以提高学生学习的积极性，还有利于知识的迁移和实际应用。而后以问题为中心选择和设计指导学生开展探究活动和建构知识的教学策略。

效果：从生活走向物理，生活中处处都是物理知识，通过欣赏视频，观看形成强烈关于电磁铁对比效应的的画面，引导学生触境思考，归纳分析，这有效调动了学生学习的积极性。

[教学片段2：电磁铁原理的动画]

前概念：通电螺线管有磁性，为什么磁化后磁性会这么强，磁化是以什么方式来进行的。铁芯被磁化是一个微观、抽象的过程，学生不易理解。

老师：但刚才有的同学在分离大头针时先采用了通电螺线管，没有吸引上大头针，在螺线管中插入铁芯后却吸引上大头针，为什么插入铁芯后通电螺线管的磁性会增强呢？（播放视频）

通电螺线管周围存在磁场，但它的磁性很弱，在螺线管内插入一个铁芯，，铁芯内部每个原子可看做是一个微型小磁针，此时的铁芯可以看成由若干个杂乱无章的小磁针组成，铁芯没有磁性，当电流通过螺旋管时，螺旋管中的铁芯就被电流的磁场磁化成了磁体，也就是把铁芯内部的小磁针磁化成了同一方向，与通电螺线管的方向一致，这就大大增强了磁性，所以铁芯对磁性增强起了重要的作用，当螺线管中没有电流时，它们的磁性立即消失，电磁铁就是根据这个道理制作的。

理论：利用视频来辅助教学是一种行之有效的教学手段和方法，它可以起到调动学生的情感，激发学习兴趣；拓展学生积极思维的空间，培养创新精神；优化课堂教学结构；提供更多、更新、更广的知识点，开阔视野等作用。总的来说，图像和视频资源的使用是使教学效果更好，对教师的教学具有促进作用。因为这些资源是比较直观而且极富形象生动性。让学生将头脑中的前概念以某种形式清楚表达出来，鉴定出其中科学的成分和不科学的成分。另外尤其是中学生注意力没有那么集中，图像视频可以吸引他们的注意从而达到教学目的。

效果：同学们对电磁铁的原理有了充分的认识和理解，为下面学习电磁铁的特点做了一个很好的铺垫。

[教学片段3：电磁铁的磁性强弱和哪些因素有关]

前概念：电磁铁的与磁铁的结构不同，电磁铁的磁性可以控制；掌握了科学探究的基本方法，学会了小组合组学习

老师说：你们小组的电磁铁确实吸引了很多大头针，那么你们组的电磁铁和别的组有什么区别呢？除了吸得多外，在结构上还有区别吗？

学生说：我们的线圈缠的比较密。

老师说：哦，你们缠绕的匝数比较多。

每一组进行展示时，老师都要引导学生关注这一小组的电磁铁的特点，包括（由多少个电池组成的，电磁铁的漆包线有多长，缠了多少匝，电磁铁有无铁芯）

老师能够不露痕迹的刻意的引导学生观察每一小组的电磁铁的特点和吸引大头针的数目，在比较电磁铁磁性强弱的同时，分析影响电磁铁磁性强弱的因素，为后面知识的总结打下基础，

做了准备，这也是新课程理念的体现，在轻松的环境中，创设情境，优化了学生知识的生成结构，构建了生成知识的结构体系。

吸引大头针数最多的小组展示时，同学们在电磁铁已经明显吸引很多大头针的情况下，还不断地往电磁铁上放大头针。

老师说：他们这也是蜗牛的精神。

教师的教学很有策略，用幽默的语言对学生的行为加以评价，提醒学生注意展示的时间，同时也对学生进行了德育渗透教育。

这组同学展示中，导线断了，电磁铁上的大头针都掉了下来。

学生说：导线断了

老师说:那么，导线断了之后马上出现了什么现象？

学生说：大头针都掉下来了

老师说：为什么会掉？

学生说：电磁铁没有磁性了

老师说：电磁铁和条形磁铁比较有什么优点？

学生说：电磁铁的磁性强弱可以控制。

老师说：除了电磁铁的磁性强弱可以控制，还有什么可控制呢？

学生说：电磁铁的磁性的有无可以控制

教师及时抓住学生在展示中出现的小状况，对学生进行了追问，逐步的启发学生自己去发现电磁铁与普通磁铁的不同之处，并使学生非常自然的发现电磁铁的优点：磁性的有无可以控制，使学生顺利地完成了知识内化的过程，体现了课程标准和课程改革的思想。在这个片段中，老师的精心设计不仅激发了学生的学习兴趣，还有效地激发学生进行深入的思考。

理论：教学中肯定学生有关前概念中的科学的成分，并以此作为教学的基点。对不科学的成分，教师就要引导学生根据已有的物理知识和学习经验展开相互讨论，通过对所要探究的问题提出相应的“合理的”假设和猜想，设计探究实验对其进行验证。通过学生亲自动手实验、教师演示实验或逻辑的推理等方法，促使学生发现实验结论与最初的假设或客观事实矛盾，从而引发学生的认知冲突。

效果：在讲授的过程中，恰当地用对比法制造了物理现象的矛盾冲突，提高了学生探究的热情。这是合理、灵活运用教法的成功案例。

[教学片段4：电磁铁的应用]

前概念：知道电磁铁的构造及其特点并与磁铁的区别，但在实际应用并没有一个具体的动手操作过程。

老师：既然电磁铁在实际中应用这么广泛，我们学习就是为了应用，今天我们也来利用自制的电磁铁体会它在不同装置中的一些作用?。

学生:利用前面已经做好的电磁铁，和老师提供的部分器材制作电铃，拉力报警器，温度

报警器。

对于电磁铁的应用学生已经有了初步的了解，培养学生利用身边的物品进行制作的意识的目的已经达到，

理论：实现了对前概念的转化并不是学习的结束，学物理的目的是为了用物理，引导学生用物理概念解释日常自然现象，使学生不得不信服物理概念的正确性，同时物理概念也得到创生和活化。

效果：整个课堂教学中用到的教学器材，均来源于生活中常见的普遍的东西，增强了学生的新鲜感的同时，更能带给学生以身边处处有物理，身边的东西均可作为科学探究的器材，培养了学生利用生活中的物品进行探究的意识，解开科学探究的面纱，打破了科学探究和发明创造的神秘感，引导学生提高创新精神的意识。

整节课的每一个环节都能随着学生认知的深入而逐一加强，始终围绕电磁铁这一核心，通过多角度突破重点。又能通过精心设计的实验和典型例子来突破难点，各部分的教学时间分配也较为合理，较完美的体现了课堂教学的实效，高效、有效。多媒体资源的利用，充分挖掘学生生活中的现象和相关情景，引导学生进行自主学习，合作探究。整节课注重物理学方法的渗透，物理方法学习实质上是关注课程标准的“过程方法”，在过程中潜默移化的渗透了物理学的学习方法。