“探究影响感应电流方向的因素”的微课程设计

    荣争辉 姚蕊 蔡武德

    

    

    

    摘 要：文章从微课程的要素和特点出发，以“探究影响感应电流方向的因素，总结楞次定律”为例，对探究影响感应电流方向的因素的学习指导单、教学设计单、微视频及课件进行设计。

    关键词：感应电流;微课程;设计

    “微课程”一般为5～8分钟（最长不宜超过10分钟），符合视觉驻留规律和中小学生的认知特点[1]。学习者可以根据自己的需要在合适的时间进行学习，教师也可将其用作课堂辅助教学资源。“楞次定律”是高中物理学习中的一个重要知识点，2017版新课标对这一内容的要求是：探究影响感应电流方向的因素，理解楞次定律[2]。为了符合微课程的特点，可将“楞次定律”这一教学内容分成三个微课程单元，分别为“探究影响感应电流方向的因素，总结楞次定律”“楞次定律的应用”“右手定则”。本文以“探究影响感应电流方向的因素”为例，开展微课程设计。

    1 微课程的要素

    微课程主要分为两个模块，其要素及相互关系如图1所示[3]。模块1属于教师方面，主要包括教学设计单及课件。模块2属于学习者方面，主要包括学习指导单、微视频、测试题以及辅助资源等。

    2 探究影响感应电流方向的因素的学习指导单

    学习指导单的设计重点要从知识结构，学习方法、学习任务等方面考虑。从知识结构方面看，“探究影响感应电流方向的因素”是“楞次定律”主题单元中起承上启下的作用的单元。因此在学习方法上可让学习者先观看教师录制的“演示楞次环实验”微视频，并回答相关问题。学习任务是学生在通过观看微视频，了解楞次环的结构;根据磁铁“同性相斥，异性相吸”的性质判断感应电流的磁场方向;根据感应电流的磁场方向，运用右手螺旋定则去判断感应电流的方向，总结楞次定律。

    3 探究影响感应电流方向的因素的教学设计单

    微课程的教学设计要保证在尽量简短的时间内，将知识点讲授得完整、清晰、易于理解;同时也要尽量体现现代教育理念和技术，引发学生积极深入思考;同时，还要有较强的吸引力，能将学生的注意力和兴趣点调动起来，让学生可持续地主动学习[4]。整个设计应该包括教材及学生分析、教学目标、教学重难点、教学过程等等。

    以“探究影响感应电流方向的因素”为例：

    教材及学生分析：“探究影响感应电流方向的因素”是人教版选修3-2第四章第三节“楞次定律”的一部分内容，学习者为高中二年级学生，对于感应电流的产生条件以及运用右手螺旋定则判断感应电流的方向具有一定的基础。此外，处于该阶段的学生已具有进行科学实验的基本能力，可以自主地进行探究实验。

    教学目标：利用楞次环实验，探究感应电流的方向与磁通量变化的关系，分析总结得出楞次定律。

    教学重难点：通过楞次环实验，总结并理解楞次定律。

    教学过程主要包括复习引入新课、展示楞次环、进行实验、分析实验记录表，总结楞次定律、应用新知等。

    活动一：复习引入新课

    为了帮助学生回忆感应电流的条件，制作微视频1。展示磁铁插入线圈，观察电流计的表针变化。（在闭合回路中，当磁通量发生改变时会产生感应电流。）

    提出问题：

    （1）为什么不同情况下，电流计表针偏转变化是不同的？（學生思考回答是因为感应电流的方向不同。）

    （2）闭合回路中磁通量发生变化与产生感应电流的方向有什么关系？

    活动二：展示楞次环

    为了帮助同学认识楞次环的结构，制作微视频2。展示楞次环，知道楞次环是由两个铝环组成，一个闭合，一个不闭合，横梁可以绕支点转动。

    活动三：进行实验

    为了帮助同学清楚观看实验过程及现象，制作微视频3。主要内容为演示楞次环实验，如图2、3所示，用磁铁N极进行实验，之后换成S极重复图2、图3。记录数据，完成下表。

    活动四：分析实验记录表，总结楞次定律

    为了帮助学生分析实验记录表，总结出楞次定律，制作微视频4。学生知道，N极靠近A环时，通过闭合铝环的磁通量增加，A环远离磁极;N极离开A环时，通过闭合铝环的磁通量减少，A环会追随磁极。同理，将N极换成S极，与之前观察到的现象一致。但是将A环换成非闭合B环时，并无现象发生。

    观察磁极与铁环相对运动的实验现象，得出“来拒去留”。根据磁铁“同性相斥，异性相吸”，当闭合回路中磁通量增加，铝环会“阻碍”磁通量的增加，两个磁场的方向是相反;磁通量减少时，铝环会“阻碍”磁通量的减少，两个磁场的方向是相同的，总结得出“增反减同”。

    利用右手螺旋定则，判断感应电流的方向，补充完成上表。

    根据表格总结楞次定律。感应电流具有这样的方向，即感应电流的磁场总要阻碍引起感应电流的磁通量的变化。

    活动五：应用新知

    为了加深学生对楞次定律的理解，制作微视频5。完成练习，如图4所示，当线框向右移动时，判断线圈中感应电流的方向。

    设计意图：运用楞次环实验来代替书本上的四组螺线管实验，可以让学生仔细观察实验现象，理清其中的思路，总结出有关规律，减轻学生的负担，并且实验易做易观察，学生比较容易接受。

    4 探究影响感应电流方向的因素的微视频设计

    微视频1：展示磁铁插入线圈，观察电流计的表针变化。

    微视频2：观察楞次环结构。

    微视频3：磁铁靠近或远离闭合铝环及非闭合铝环的实验演示。

    微视频4：总结楞次定律。

    微视频5：应用新知。

    5 探究影响感应电流方向的因素的课件设计

    微课程课件的制作一般采用的软件为Powerpoint。根据教学设计单内容，搜集有关素材，分为片头、主体和片尾三部分。片头为课程介绍;主体部分如图5所示，主要包括五部分内容，在每部分标题上设置超链接，学习者根据需要点击相关标题，即可跳转到相关页面，进行知识的学习，学习完成后，可以返回主页面，继续选择学习，对于需要全部学习的学生，直接直接点击下一页就可以。片尾通过文字结合图片的形式呈现楞次发现楞次定律的过程，结合物理学史，激发学生学习兴趣。

    6 结语

    本节微课程的设计是采用“楞次环实验”来代替“四组螺线管实验”，使整个教学思路简单起来，学生可以理清磁通量的变化、感应电流的磁场及感应电流的方向三者之间的关系，理解“阻碍”的含义。学生可将微课程作为课前学习资源、课中补充资料或课后复习资料，使用方式灵活，而教师也可以适当引入微课程来辅助教学，从而能够提高课堂教学的效率。

    参考文献：

    [1]胡铁生.“微课”：区域教育信息资源发展的新趋势[J].电化教育研究，2011（10）：63-67.

    [2]焦宝聪，苏古杉，陈楠.微课程设计的三重属性和六大要素[J].现代远程教育研究，2015，6：89-95.

    [3]中华人民共和国教育部.普通高中物理课程标准（2017年版）[S].北京：人民教育出版，2018.

    [4]马秀芳.高校微课的设计与应用[J].中国教育网络，2013，（10）：26-27.