摘 要：为了探究影响电磁铁磁力大小的因素，利用生活中常见的材料自制一套磁力大小检验装置。通过一定根据的假设找出可能影响电磁铁磁力的因素并利用自制教具科学严谨的控制变量设计对比实验，让学生经历：提出问题-作出假设-设计实验-实验验证-分析数据-得出结论这样完整的较深入的科学学习过程。
关键词：电磁铁；自制教具；磁力大小；控制变量
1、实验在教材中的地位作用
教科版小学科学六年级上册《能量》单元从学生熟悉的电和磁入手逐步展开对能量的认识，认识到不同形式的能量之间可以相互转化。此时学生已经知道电可以生磁，在学会通过缠绕线圈，制作简易电磁铁的基础上，认识到磁力大小可以改变，并开始对电磁铁的磁力进行研究。本单元通过第三、四课的学习深入探究影响电磁铁磁力大小的因素，明确磁力大小可以改变，设计并完善电流大小、线圈数量及缠绕方式、铁芯粗细等因素和电磁铁磁力大小关系的对比实验。为了达成这一教学目标，设计了两个方面的教学环节:
（1）有一定根据的进行假设，寻找可能影响电磁铁磁力的因素；
（2）科学的控制变量检验这些因素对电磁铁磁力大小的影响。
教学活动始终体现小组合作贯穿课堂，亲历实验过程，直观形象的实验有助于学生理解，实验是本节的核心和难点。在实验中能够搜集、整理、分析实验数据，得出结论，既培养兴趣又提高能力，也是本节教学内容的关键和重点。
2、实验原型的不足之处
（1）线圈缠绕操作费时费事
在研究线圈数量及缠绕方式对电磁铁磁力大小影响时，需要学生多次缠绕导线，但线头固定不住,线圈就会松动或脱落。由于需要缠绕的线圈较多，学生有时会绕错、绕反，操作中消耗大量的实验时间。而且线圈圈数差别不大时吸引大头针的数量区别较小，很难反应电磁铁磁力大小的变化。
（2）铁芯容易被磁化影响实验效果
有时因为电磁铁反复实验铁芯容易被磁化，铁芯仍有余磁导致实验数据不准确。
（3）电路短路存在安全隐患
教材中呈现的电路属于短路，虽然有提示学生不可通电时间过长，但是学生分组操作，时长不好掌控。接触时间长，没有绝缘保护的导线端头会发热，存在着安全隐患。在电学实验中不符合科学严谨的操作规范，也不能很好地培养学生的安全意识。
（4）实验选材效果不明显
利用吸引的大头针数量反应电磁铁磁力大小，由于吸引的大头针数量很多会勾连错结，清点麻烦，数据不准确。而且针尖锋利，学生在操作时存在一定的安全隐患。
为了使电磁铁磁力的大小更直观更方便地呈现，减少学生操作的困难，让学生在轻松愉快的氛围中进行实验探究。能在同一个装置中进行比较分析电磁铁在不同因素条件下的磁力大小情况，增强直观对比效果，更能提高实验效率，经过反复思考和实验，笔者决定对教材实验原型进行以下改进和教具制作。
3、自制磁力大小检验装置及说明
（1）制作材料
废旧网线内芯线、软铁钉、pvc套管、鱼嘴夹导线、钢珠、自制装置支架及底座、塑料瓶盖等。
（2）实验原理
A、电磁铁通电有磁性，断电无磁性。
B、电磁铁将电能转化为磁能。
C、通过科学严谨的控制变量来完成探究“影响电磁铁磁力大小因素”的对比实验。
（3）自制教具的改进及创新点
改进一、优化线圈，便于组合
在电和磁教学的系列环节中需要多次让学生缠绕线圈，但是线头不容易固定，最初我们用螺母将线头固定，但是学生手提导线和铁钉操作非常麻烦，经过改进将废旧塑料瓶盖固定在PVC管一端，在瓶盖的打孔处将线头从中穿过卡住，防止脱落。并连接金属片作为导线接触点。瓶盖当作手柄，学生可以拿在手中进行操作。只需将铁芯插入，接通电源，即可完成实验。（图1）同时，提前为学生准备不同匝数、不同缠绕方式的线圈套管(图2)，40圈、80圈、120圈、160圈，单层缠绕和多层缠绕，只需改变接入的线圈即可完成“改变线圈验证磁力大小”的对比实验，操作简单方便，效果明显。（图3）
图1 磁力大小检验装置 图2 优化组合的线圈套管 图3 学生操作对比试验
改进二、精选铁芯，控制磁力
由于铁钉容易被磁化，退磁较慢，影响实验的效果。经过反复选材，发现在线圈断电后软铁的磁性极易消失，于是在线圈套管中插入粗细不同的软铁芯，保证电磁铁磁力可控制的同时可以完成“探究铁芯粗细对磁力大小影响”的对比实验。
改进三、使用学生电源减少电池消耗，达到电流均衡，保证实验公平。还可以完成“通过调节电流验证电流大小对磁力影响”的对比试验。
改进四、开关控制，方便调节
将学生的关注度更多的集中在实验效果上。
改进五、改用钢珠，增强可视性
由于电磁铁的磁力较强，吸引的大头针数量很多会勾连错结，清点麻烦(图4）。而且针尖锋利，学生在操作时存在一定的安全隐患，改用较大的钢珠，保证安全的同时取用方便，增强实验效果的可视性（图5）。
图4 传统实验吸引大头针清点麻烦 图5 改进用钢珠增强可视性
4、自制磁力大小检验装置在电磁铁教学中的作用
（1）创新装置 提高效率
通过一套创新型实验装置能够完成本单元“改变条件验证影响磁力大小因素”的所有对比实验，增强直观对比性，提高实验效率。
（2）创新结构 增强效果
教具结构简单、轻便灵巧，利用框架结构支撑，还可手握瓶盖进行操作，能够清晰地展现实验结果，现象明显，减少误差，准确衡量电磁铁磁力大小变化。
（3）创新材料 提升素养
采用废旧材料，废旧网线、废旧瓶盖儿、废旧PVC套管、学生亲自动手参与制作，体验成功的快感，感受到变废为宝的乐趣，增强环保意识。师生在使用时充分体验探究的乐趣，让实验变得简单、易操作，培养学生不拘泥于教材勇于改进和创新的思维能力,提升了师生的科学素养。
参考文献
[1] 郁波.义务教育课程标准实验教科书六年级上册[M].北京：教育科学出版社，2014.
[2]吕夏青.开展小学科学拓展课程的尝试[J]吉林教育.2016（19）：6.
