本文首先分析了物理教材的具體教學任務，將有趣的物理實驗引入到課堂中，充分調動學生的好奇心和欲望，利用微電流放大原理和發光二極管的單向導通性制作探究實驗教具，更加直觀明確的反映出感應電流的方向，并且結合自制教具，設置相關問題情景，引導學生通過運用科學方法突破“理解感應電流的磁場方向與原磁場方向的關系”的教學難點，為學生物理學習提供幫助。

　　關鍵詞：楞次定律,教學設計,探究式教學,微電流放大

　　探究性課堂教學是基礎教育課程改革的主線，因為探究過程是產生創造思維的最佳途徑，教學過程的設計必須符合學生的認知發展。“感應電流方向規律探究”的教學過程一般是根據靈敏電流計指針的偏轉情況，間接判斷感應電流的方向，然后運用右手螺旋定則判斷出感應電流的磁場方向，并與原磁場方向對比，總結得出感應電流方向規律即楞次定律的內容。但該教學過程僅僅是在驗證楞次定律，并沒有體現探究過程，學生不能直觀地觀察到感應電流的方向，更不能體驗到知識產生的過程與方法。

　　1 教學任務分析

　　1.1 教材分析和學情分析

　　“楞次定律”這節內容既是上一節“感應電流產生的條件”的進一步延伸，也為下一節“法拉第電磁感應定律”奠定了基礎。但本節內容涉及的物理概念與物理規律多而繁，給教師的教和學生的學帶來了很大難度。學習該部分內容之前，學生已經初步掌握了研究電磁感應現象的基本方法，并具有一定實驗操作、數據分析和總結歸納的能力;但對“電生磁”“磁生電”的現象描述、電磁感應現象的空間想象仍具有一定的困難。

　　1.2 教學目標和教學重難點分析

　　通過實驗和理論分析，體驗“感應電流方向規律”的實驗探究過程和基本思路，加深學生對楞次定律內容的理解，并能夠熟練地應用楞次定律判斷感應電流的方向;通過對感應電流方向的實驗探究讓學生關注實驗現象的個性，找出實驗現象的共性，培養學生的抽象思維能力和對實驗數據總結歸納的能力，掌握科學探究的基本方法，發展和提高學生的科學素養。

　　由于感應電流方向的規律不易得出，因此如何設計實驗進行科學探究是教學的重點。在實驗探究過程中，如何進行科學猜想、數據分析和總結出感應電流的方向規律，同時充分地引導學生理解感應電流的磁場方向與原磁場方向之間的關系是該教學任務的難點。

　　2 教具設計與優化

　　由于感應電流的方向不易從實驗中直接觀察到，在傳統的楞次定律探究儀的基礎上，將銅管或鋁管改為開口的銅環或鋁環，在開口處連接電流傳感器來觀測感應電流，但現象上仍然不夠直觀。本文中的教具通過發光二極管發出帶顏色的箭頭表示感應電流的方向，實驗現象明顯。就能將感應電流的不可見的性質轉換為人眼能夠直接觀察到的物理現象，使學生更清楚、直觀地感受其方向，更好地理解楞次定律的本質。

　　該教具利用二極管的正向導通性，將多個發紅光的二極管串聯后，再與多個串聯后的發綠光的二極管并聯，最后與線圈相連。由于感應電流較小，不足以使多個二極管發光，于是在電路連接過程中加入微電流放大器使電流放大，其并不會改變電流的方向。當感應電流向下流動時，發紅光;當感應電流向上流動時，發綠光。在條形磁鐵插入與拔出線圈的過程中，兩并聯電路會顯示出向下或向上的箭頭，直觀地顯示出感應電流的流向。

　　3 初設情境，引發思考

　　實驗1 如圖3，將一根染成黑色的銅管與一根塑料管均豎直放置在規格相同的玻璃片上，然后將兩規格相同的金屬塊分別從兩管頂端相同高度由靜止釋放。

　　師：觀察到什么實驗現象?

　　生：塑料管下端的玻璃片被砸壞了，銅管下端的玻璃片沒有被砸壞。

　　師：是什么原因導致金屬塊在銅管中下落后沒砸壞玻璃片?

　　設計意圖 通過現象明顯的對比實驗吸引了學生的注意力，對比法的使用激發了學生探究現象產生原因的欲望，從而調動學生學習的積極性，同時也為新課教學做了鋪墊，埋下伏筆。

　　4 提出問題，引發猜想

　　4.1 復習舊知，提出問題

　　師：感應電流的產生需要什么條件?

　　生：當穿過閉合回路的磁通量發生變化時，這個閉合回路中就有感應電流產生。

　　4.2 觀察實驗，提出猜想

　　實驗2 如圖4，螺線管與電流表連成一個閉合回路，把條形磁鐵插入與拔出線圈。提醒學生帶著以下問題觀察實驗現象。

　�、匐娏鞅淼闹羔樖欠衿�轉，向哪邊偏轉?

　�、陔娏饔嬛羔樒�轉說明什么，偏轉方向不同說明什么?

　　師：觀察到了什么現象?原因是什么?

　　生：在條形磁鐵插入與拔出的過程中指針均發生了偏轉，但偏轉的方向卻不一樣。原因是在條形磁鐵插入與拔出的過程中，螺線管中磁通量發生了變化，產生了感應電流，所以指針偏轉了。

　　師：說明了什么問題?

　　生：在條形磁鐵插入與拔出的過程中，回路中均可以產生感應電流，但是感應電流的方向卻不一樣。

　　師：什么因素影響了感應電流的方向?

　　生1：與插入和拔出這兩個動作有關。

　　生2：插入與拔出的不同之處在于螺線管中磁通量的變化，所以可能和磁通量的變化有關。

　　師：很好!下面根據磁通量的變化，將實驗分成N極向下插入螺線管、S極向下插入螺線管、N極向上拔出螺線管、S極向上拔出螺線管，分組實驗，將實驗結果填入在表1中。

　　師：從磁通量的變化分析實驗數據，能得出什么結論?影響感應電流的因素有哪些?

　　生1：原磁通量變化相同時，原磁場方向不同，感應電流方向不同。

　　師：猜想1：原磁場的方向是影響感應電流方向的因素。

　　生2：原磁場方向相同時，原磁通量變化不同，感應電流方向不同。

　　師：猜想2：原磁通量的變化是影響感應電流方向的因素。

　　師：非常好!下面我們根據原磁通量變化的兩種情況，通過自制教具進一步探究原磁場的方向和原磁通量的變化與感應電流方向之間具體的關系。

　　【設計意圖】 教師演示，讓學生有目的地觀察電流表指針的偏轉情況，并將實驗結果記錄在表格中，在演示和學生觀察的過程中恰當地發揮教師的主導作用。針對觀察結果對學生的實驗觀察能力進行評價，激發學習的成就感，有目的地觀察保證了實驗的有效性;針對實驗結果進行有效提問，引導學生分析實驗數據，得出實驗結論，體現了教師的主導作用和學生的主體地位。

　　5 設計實驗，驗證猜想并得出結論

　　實驗3 【介紹實驗教具與實驗原理】 為使全班學生都能直觀地觀察到感應電流的方向，使用自制教具探究感應電流的方向。利用二極管的正向導通性，將多個發紅光的二極管串聯后，再與多個串聯后的發綠光的二極管并聯，最后與線圈相連。當感應電流向下流動時，發紅光;感應電流向上流動時，發綠光。在條形磁鐵插入與拔出線圈的過程中，兩并聯電路會顯示出向下或向上的箭頭，直觀地顯示感應電流流向。

　　師：根據原磁通量的變化，仍然將實驗分成N極向下插入螺線管、S極向下插入螺線管、N極向上拔出螺線管、S極向上拔出螺線管四個分實驗，同學們認真觀察實驗現象，并將實驗結果填入表2中(教師利用自制教具進行演示實驗)。

　　師：現在線圈中同時存在兩個磁場，一個是原條形磁鐵產生的磁場，用B0表示;另一個是感應電流產生的磁場，用B表示，現在大家觀察一下，B與B0具有怎樣的關系?

　　生：當螺線管中原磁通量增加時，感應電流的磁場與原磁場方向相反;當螺線管中原磁通量減少時，感應電流的磁場與原磁場方向相同。

　　師：方向相同與相反這其中隱含著什么意義?

　　生：B0穿過線圈的磁通量正在增大時，B與它反向，阻礙原磁通量的增加;B0穿過線圈的磁通量正在減小時，B與它同向，阻礙原磁通量的減少。

　　師：非常好!現在把四種情況合在一起可以概括出：感應電流具有這樣的方向，即感應電流的磁場總要阻礙引起感應電流的磁通量的變化，這就是楞次定律。

　　設計意圖 應用自制的實驗教具幫助學生突破難點——感應電流的方向規律。實驗前向學生詳細地介紹實驗裝置與實驗裝置電路圖，使學生明白實驗裝置原理，教具將物理與生活和技術相聯系，符合新課程標準的要求。教具中用發光的箭頭表示方向，直觀性強，有視覺上的沖擊效果，學生可沿著箭頭的指向輕松判斷出感應電流的方向。實驗中利用微電流放大法、實驗觀察法和總結歸納法，引導學生觀察并分析原磁通量的變化和感應電流方向之間的關系。

　　6 應用知識，解決問題

　　師：回顧課前所做實驗，用所學知識解釋是什么原因導致金屬塊在銅管中下落后沒砸壞玻璃片?(提示：該金屬塊是一枚磁鐵)

　　生：小磁鐵在銅管中下落時，銅管中產生的感應電流阻礙了磁鐵的下落。

　　師：【補充解釋實驗現象】 如圖5所示，實驗中的金屬是一枚磁鐵。下落過程中，銅管相當于無限多個閉合回路，磁鐵上面附近銅管中的磁通量減少，由楞次定律可知，感應電流的磁場向下，會向上吸引磁鐵，磁鐵下面附近銅管中的磁通量增加，感應電流的磁場向上，會向上排斥磁鐵。磁鐵在銅管中的下落過程就會一直受到這樣的阻礙作用，故下落較慢，玻璃片就不會砸壞。

　　設計意圖 教師先讓學生嘗試應用楞次定律解釋課前引入實驗的現象，接著教師結合生動形象的動畫解釋實驗現象，在解答學生心中困惑的同時使學生更加深刻地理解楞次定律。教學設計首尾呼應，讓學生體驗物理源于生活并走向生活的事實。

　　7 小結與教學反思

　　感應電流的方向探究涉及的變量很多，容易造成實驗效果不直觀、思維鏈條過長、教學邏輯不連續等教學困境。該教學設計通過簡單的實驗創設合適的物理情境，引導學生有目的地觀察實驗現象，利用基于微電流放大的自制教具把抽象的物理現象轉化為直觀的實驗現象，實驗效果明顯。教師通過引導學生經歷“提出問題，引出猜想，通過自制教具進行實驗，現象記錄，分析并歸納出實驗結果”的科學探究過程，培養了學生的科學素養。整個課堂注重思維的連續性，在循序漸進中構建知識，符合建構主義的學習觀。課堂中主要利用了比較法、實驗觀察法、分析與綜合、歸納與演繹的科學方法，有利于培養學生科學的思維方法和研究方法。

　　參考文獻：

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　　[3]邢紅軍，寧成，胡揚洋.楞次定律教學的高端備課[J].中學物理教學參考，2013，42(4)：18-20.

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