【核心素养目标】4.5《电磁铁》教学设计

中小学教育资源及组卷应用台
5.电 磁 铁
【核心素养目标】
科学观念：通过探究影响电磁铁磁性强弱因素的实验，理解电磁铁磁性强弱与线圈匝数、电流大小等有关，体会结构与功能的一致性。
科学思维：运用综合分析归纳的方法，得出电磁铁的磁性强弱与线圈匝数、电流大小有关：匝数少磁性弱，匝数多磁性强；电流小磁性弱，电流大磁性强。
探究实践：在探究电磁铁磁性强弱影响因素实验中，能识别并控制变量，设计对比实验，讨论改进，并实施方案。通过经历完整的探究过程，能够用探究过程中的数据作为证据支持自己的观点，培养证据意识。
态度责任：在探究影响电磁铁磁性强弱因素过程中，能合作改进实验方案，进行实验，养成实事求是、规范实验的科学态度；在研讨交流过程中，能基于证据发表自己的见解，学会倾听，养成反思的习惯。体会交流与讨论的必要性。
【教学重难点】
重点：探索电流大小、线圈匝数对电磁铁磁性强弱的影响。
难点：设计对比实验，探索电流大小、线圈匝数对电磁铁磁性强弱的影响。
【教学准备】
教师：1.教学课件；2.电磁铁成品和半成品各一个。
学生：1.三节干电池、三个电池盒、三根两端裸露的漆包线、三枚退火的8cm铁钉、1盒大头针、塑料盘等，2.学习记录单。
【教学过程】
一、问题聚焦：激发兴趣、揭示课题（预设5分钟）
材料准备：课件，电磁铁
1.游戏导入：
比一比，谁能最快制作一个能吸引大头针的电磁铁。
说一说，对比分析吸引大头针的枚数，有什么发现？不同的电磁铁，吸起大头针的数量不一样，是什么因素引起的？引出本课探究的核心问题，电磁铁的磁性强弱与哪些因素有关呢？
全班交流，提出可研究的科学问题，从线圈、铁芯、电流这三个方面进行归纳，并预测具体关系。
【设计意图】通过游戏活动体验，一方面让学生学习运用已学知识达到复习巩固之目的，同时激发学生学习兴趣；另一方面，让学生从真实的活动数据中产生疑问，发现、聚焦并尝试提出科学问题，自然导入本课的研究主题。
探究研讨（预设30分钟）
材料准备：课件，学习记录单，三节干电池、三个电池盒、三根两端裸露的漆包线、三枚退火的8cm铁钉、1盒大头针、塑料盘等。
1.合作探究：探究电磁铁磁性强弱与线圈匝数、电流大小的关系。
（1）提出问题：电磁铁磁性强弱与线圈匝数多少有什么关系？
电磁铁磁性强弱与电流大小有什么关系？
（2）作出假设
谈话：从线圈方面看，电磁铁的磁性强弱与哪些因素有关，有什么关系，理由是什么。从铁芯和电流方面看，电磁铁的磁性强弱又与哪些因素有关，有怎样的关系，理由是什么。
过渡：为了验证我们的假设，我们需要设计、动手实验来收集证据。我们收集什么证据呢？也就是说用什么来判断电磁铁的磁性强弱？
（3）制定研究计划
设疑：我们怎样来设计这个对比实验，收集支持假设的证据呢？
学生分组讨论：制定研究计划，完成表1和表3。
全班交流研究计划：你觉得在这个实验中要改变的条件是什么？（线圈的匝数、电流大小）如何改变线圈的匝数（电流大小）？绕多少匝合适？实验做几次？为什么？每次应该相差多少匝呢？（一般要相差20匝及以上，效果才比较明显）
讨论：刚才我们讨论了实验中需要改变的条件，为了实验的公平，应当控制不变的条件有哪些？如何控制这些条件不变呢？小组修改完善研究计划。
（4）实验探究
实验指导：观看微课。
学生分组实验：各小组根据实验计划进行实验探究，并记录实验结果，教师巡视指导。
2.交流研讨
汇总各小组实验数据，小组代表汇报分析，其它组质疑补充说明。
3.归纳结论：通过实验我们发现：在其它条件不变的前提下，电磁铁的磁性强弱与线圈的匝数有关，线圈匝数越多，磁性越强；线圈匝数越少，磁性越弱；电流越大，磁性越强；电流越小，磁性越弱。
【设计意图】以学生的认知基础为学习起点，从学生的问题出发，从根据已有经验猜测到作科学的假设，培养学生作出假设的能力。电磁铁能吸铁孩子们已经很熟悉，但是一部分孩子还不能把它作为证据支持自己的假设，用什么来判断电磁铁的磁性强弱？这个问题一方面培养孩子将实验数据转化为证据的能力，另一方面问题以孩子的认知为基础，又具有一定的开放性，培养孩子的发散性思维。
三、总结延伸、生活运用（预设5分钟）
1.反思总结
提问：我们今天探究电磁铁的磁性强弱与线圈匝数、电流大小之间的关系，经历了哪些研究过程？有哪些收获？
2.生活应用
提问：你知道电磁铁在生活中，有哪些应用吗？请举例并解释。
3.拓展
出示ppt图片：你觉得这个电磁起重机为什么磁性那么强，竟能吸起一辆小汽车呢？（学生发言）课后可以去查查资料，看看你的解释是否有道理。
【设计意图】通过反思总结，帮助学生初步理解科学探究的一般过程，发展学生科学探究能力。通过应用拓展环节，联系学生生活实际，促使学生迁移运用所学知识，提高学生基于真实情境解决真实问题的能力。
四、板书设计
【疑难解答】
1.铁钉不够长，线圈匝数多了后，绕不下，怎么办？
教师在选用导线的时候，尽量用比较细的导线，并且提前下水实验，尽可能在铁钉上能绕上100匝，也可以用漆包线，受材料限制实在绕不下的，也可以绕两层。
2.线圈匝数、电池数量等很多条件都相同的电磁铁，吸引的大头针数量为什么不同？
在学生实践过程中，不同小组在线圈匝数、电池数量等很多条件都相同的情况下，还会出现吸引的大头针数量不同的现象，此时教师可以鼓励学生分析影响电磁铁磁性大小更多的原因，例如电池电量，操作方法，电磁铁导线接触不良等。
5.电磁铁