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《电磁场与电磁波》探究教学设计的前后思考

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《电磁场与电磁波》探究教学设计的前后思考

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《电磁场与电磁波》探究教学设计的前后思考


问题1:小灯泡发光,意味着什么?——学生很快意识到B环中有电流。
问题2:B环中的有电流又意味着什么?——相互讨论之后,认识到是电子的定向移动。
问题3:什么力驱动B环中电子做定向移动?——学生感到困惑,但是学生从电子带电这一特征,还是猜想电子可能是受电场力的驱动作用。
问题4:电场力需要电场存在,A中电流只产生磁场,哪电场又从何而来?——这个问题是一个关键问题。也是一个疑惑不已的问题,一番讨论之后,终于有个别学生将信将疑地猜测,难道是磁场产生了电场?
此时,有学生立刻反驳,第一次A中电流也产生了磁场,如果磁场产生了电场,那第一次情况下,B中也应该有电流,小灯泡也应该会亮。
  学生之间激烈争论着,学生之间不同的思想火花互相碰撞着,终于有学生看到第一次与第二次实验差别之处,正是这种差别的认识,学生的认识得到了提高,猜想往前推进了一步,意识到可能是变化的磁场产生了电场。
  尽管还有不少学生感到不可思议,但我提醒学生将第一个探究情境中的猜想与第二个情境中的猜想作一对比,学生立刻感觉到两个情境中所引发的猜想有不谋而合之处。相互印证,学生疑惑顿开,感觉分析有道理,变化磁场应该会产生电场。
  有了认识上的突破,我“乘胜追击”,通过电场与磁场现象的类比分析,学生很快大胆提出了相反的猜想,即变化的电场也应该会产生磁场。
  为了论证这一猜想正确性,我建议学生能否设计一个实验加以验证。学生你一言我一语提出各自的想法,终于有了一个设计刍型,经老师完善之后,其实验装置如下图所示。原理是电子感应圈产生的交变电压加到两平行金属板上,两板之间产生了一个交变的电场,若交变的电场产生了变化磁场,则置在其中的线圈中应有感应电流,串在线圈中的微安表指针要发生偏转。
  原理分析完毕,我忙于器材的连接,教室一片寂静,学生的目光聚焦在我的一举一动之上,从学生脸部表情,读出了学生焦急期待的心情。我接通电子感应圈电源的瞬间,投影到大屏幕上电流表的指针果然发生了偏转,一种期待成功的心愿得到的实现,发自内心的激动,学生暴发出阵阵掌声,师生情感交流得到了升华,探究气氛达到一个高潮。至此,学生深信无疑麦克斯韦电磁场理论的正确性。
三.发挥传统媒体和多媒体的优势互补作用

   电磁波的形成过程的“细节”用真实的实验是无法展现的,它是看不见,摸不着。也
图  多媒体展示电磁波的形成过程
  因为这一点,所以它神秘、抽象。故考虑用多媒体技术在这一方面的优势来弥补实验的不足。在这一教学环节,利用电磁振荡现象设计了一段多媒体动画(大致如上图所画),来大致摸拟电磁波的形成和传播过程。因为是用逐帧逐渐向两侧淡出的表现手法,呈现出由近及远的缓慢传播过程,所以对帮助学生形象地建立电磁波的形成过程有很大好处。
  如何探究电磁波传播的速度问题是我教学中考虑的另一个问题,情境设计的难度相当大,原因是电磁波的速度等于光速,通常的传播距离都很有限,无法觉察到电磁波速度这一问题。于是我巧妙地应用两地电视现场转播这一情境来解决这一问题。我录制一段录像在课堂上播放,场景是:中央电视台节目主持人与深圳记者之间的现场股评报导场面。其中有中央电视台主持人和深圳记者同在一个电视画面上的镜头,每主持人向记者提出问题后,记者反应都明显滞后,学生能估测出交流的滞后时间大约有1s左右,这种反应上滞后,学生能感受到不是来自人生理的因素。于是我抓住这个现象,给了学生一个提示,即两地间的电视信号是通过同步卫星传输的,并且用多媒体动画展示了传输过程(大致如上图所示的画面)。之后,我提出如下问题
问题1:这现象说明了什么?——电磁波传播有一定的速度。
问题2:已知同步卫星的高度为3.6×107m,能否利用这个现象,估算出电磁波的速度大小?
学生动笔做了计算,主要有如下两种表现,老师适时做了点评。
第一种:V=S/t≈2×3.6×107m/1s=7.2×107m/s——错!
第二种:V=S/t≈4×3.6×107m/1s=1.4×108m/s——正确!
学生在初中已经学过光学基本知识,知道的光速大小是3.0×108m/s,电磁波的速度估算值与光速数量级相同,学生很是惊奇!是巧合还是有内在联系?由此引发了学生更深层次的猜想:电磁波的速度与光速是否相等?光是否也是电磁波?
四.教后几点反思
     这是一节公开课,在正式上课之前,在教学的各个环节上花了比较长时间进行了思考与推敲,方案可以说是变了又变,改了又改,在前前后后的反反复复的实践中,有了很多感悟。归纳起来有如下几点感受颇深。
  公开课最后的亮相,其实不是最重要的。最重要的是紧张准备的过程中,对教学有了更多的思考和深刻的领悟,对自己有了精益求精的要求。而这些内容和体验在书本中是难以深刻读懂的。现在留于形式的种种继续教育该怎么做?该追求什么样效益?值得反思。所以我个人认为公开课、观摩课之类的活动是青年教师成长的最好实践平台之一。
  探究教学活动最重要是什么?引发学生猜想的问题可能是最重要,这个问题应该恰到好处地、巧妙地的设置在一个情境中,让问题有血有肉,不是一个干吧吧的问题,否则就激不起学生兴趣,学生能有进一步探究的动力吗?
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