王祥東

摘 要：新課程背景下，高中物理規(guī)律教學(xué)的設(shè)計(jì)一直是廣大教師關(guān)注的熱點(diǎn)問(wèn)題。以“通電導(dǎo)線在磁場(chǎng)中受到的力”一課的教學(xué)設(shè)計(jì)為例，結(jié)合建構(gòu)主義學(xué)習(xí)理論，從新課引入、定性猜測(cè)、定量研究和動(dòng)筆體驗(yàn)等方面展示規(guī)律教學(xué)設(shè)計(jì)有序化的邏輯處理策略。

關(guān)鍵詞：規(guī)律教學(xué)；邏輯化處理；有序化

中圖分類(lèi)號(hào)：G633.7 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1003-6148（2017）2-0005-4

物理規(guī)律是物理知識(shí)的核心，物理規(guī)律的教學(xué)是物理現(xiàn)象教學(xué)和物理概念教學(xué)的歸宿，是物理教學(xué)的重要內(nèi)容。由于長(zhǎng)期以來(lái)受應(yīng)試教育的影響，學(xué)生學(xué)習(xí)物理規(guī)律的方法簡(jiǎn)單、機(jī)械，甚至死記硬背，加上不少教師規(guī)律教學(xué)的方法單一，忽略學(xué)生的思維發(fā)展和心理發(fā)展規(guī)律，在規(guī)律教學(xué)的設(shè)計(jì)中，缺乏邏輯化處理的意識(shí)，邏輯層次顯得比較粗略，規(guī)律教學(xué)的效果也不太理想。

物理知識(shí)之間都是有著內(nèi)在邏輯關(guān)系的，知識(shí)的形成、學(xué)生的認(rèn)知也有規(guī)律。教學(xué)邏輯的有序化就是整合這些關(guān)系和規(guī)律，使教學(xué)流程具有合情合理的連貫性和邏輯性。將一節(jié)課的教學(xué)邏輯層次進(jìn)行有序化的設(shè)計(jì)，按照循序漸進(jìn)的原則進(jìn)行整體規(guī)劃。本文將從教學(xué)設(shè)計(jì)的有序化來(lái)探討規(guī)律教學(xué)的處理策略。

“通電導(dǎo)線在磁場(chǎng)中受到的力”是人教版教材中一節(jié)典型的規(guī)律教學(xué)課。在這節(jié)內(nèi)容學(xué)習(xí)之前，學(xué)生對(duì)電流周?chē)拇艌?chǎng)分布、磁感應(yīng)強(qiáng)度的概念等已有所了解。這部分教學(xué)內(nèi)容的重點(diǎn)是安培力大小和安培力方向的探究，對(duì)該部分教學(xué)內(nèi)容的處理策略將著重體現(xiàn)學(xué)生在實(shí)驗(yàn)探究的過(guò)程中自主學(xué)習(xí)、合作交流，以培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)驗(yàn)?zāi)芰涂臻g想象能力。這部分內(nèi)容的邏輯化處理順序如圖1所示：

設(shè)計(jì)意圖：這樣的教學(xué)邏輯設(shè)計(jì)是為了讓學(xué)生經(jīng)歷實(shí)驗(yàn)探究的過(guò)程，讓他們自主獲取知識(shí)，發(fā)展對(duì)科學(xué)的好奇心和求知欲。這樣既有助于突破教學(xué)難點(diǎn)，又能體現(xiàn)課程標(biāo)準(zhǔn)中要求培養(yǎng)學(xué)生自主性、探究性學(xué)習(xí)的精神。

1 導(dǎo)入新課——通過(guò)情景實(shí)驗(yàn)激發(fā)興趣

實(shí)驗(yàn)裝置：將氯化鈉水溶液倒入玻璃容器中，在容器中央和邊緣放上電極，使容器處在并排的蹄形磁鐵中，讓容器所處位置的磁感線沿豎直方向（如圖2所示）。

實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象：通電后溶液旋轉(zhuǎn)起來(lái)；改變磁場(chǎng)方向或電流方向溶液的轉(zhuǎn)向發(fā)生變化。

設(shè)計(jì)意圖：通過(guò)“通電氯化鈉水溶液旋轉(zhuǎn)”的情景實(shí)驗(yàn)來(lái)引入新課，這樣可以起到情景激學(xué)的目的，避免將規(guī)律公式直接告知學(xué)生，尊重學(xué)生認(rèn)知規(guī)律的發(fā)展，同時(shí)也為接下來(lái)定性、定量探究安培力的大小進(jìn)行鋪墊。

2 大膽猜測(cè)——定性探究安培力的大小

得出概念：由情景實(shí)驗(yàn)可看出，磁場(chǎng)中的導(dǎo)線（兩電極間的液體）在通電時(shí)會(huì)受到力的作用，導(dǎo)電溶液的受力方向會(huì)隨著磁場(chǎng)方向或電流方向的改變而改變，說(shuō)明電流在磁場(chǎng)中要受力的作用，磁場(chǎng)和電流的方向會(huì)影響力的方向。（通電導(dǎo)線在磁場(chǎng)中受的力叫安培力）

演示實(shí)驗(yàn)：通過(guò)如圖3所示的電路進(jìn)行演示實(shí)驗(yàn)（磁場(chǎng)中的導(dǎo)體通電后受到了力的作用；改變電流方向，通電導(dǎo)體受力方向改變；改變磁場(chǎng)方向，通電導(dǎo)體受力方向改變）。

大膽猜想：在做完“定性探究安培力大小的實(shí)驗(yàn)”之后進(jìn)行猜想，安培力的大小與導(dǎo)線的長(zhǎng)度、電流的大小以及磁場(chǎng)的強(qiáng)弱有關(guān)。

定性驗(yàn)證：上述圖3的實(shí)驗(yàn)可以通過(guò)改變導(dǎo)線長(zhǎng)度、電流大小和磁場(chǎng)強(qiáng)弱看安培力大小的變化，從而得出定性的結(jié)論（通電導(dǎo)線在磁場(chǎng)中的長(zhǎng)度長(zhǎng)則安培力大；電流大則安培力大；磁場(chǎng)強(qiáng)則安培力大）。

設(shè)計(jì)意圖：在感知“通電氯化鈉水溶液旋轉(zhuǎn)”實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，總結(jié)出安培力的概念，再進(jìn)一步通過(guò)課堂演示實(shí)驗(yàn)呈現(xiàn)影響安培力方向的因素。然后，又引導(dǎo)學(xué)生猜測(cè)影響安培力大小的因素。最后，回到實(shí)驗(yàn)探究得到安培力大小決定因素的定性結(jié)論。這樣，在學(xué)生認(rèn)知的“最近發(fā)展區(qū)”推進(jìn)實(shí)驗(yàn)、引導(dǎo)猜測(cè)、定性驗(yàn)證，邏輯上有序推進(jìn)、層層深入。

3 改進(jìn)實(shí)驗(yàn)——定量探究安培力的大小

設(shè)問(wèn)提示：怎樣確定安培力大小與通電導(dǎo)線長(zhǎng)度、電流大小以及磁場(chǎng)強(qiáng)弱的定量關(guān)系呢？在圖3實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，怎樣改進(jìn)方案來(lái)探究它們之間的定量關(guān)系呢？

改進(jìn)實(shí)驗(yàn)：如圖4所示，做成三角形的多匝線圈受力較大，效果明顯，同時(shí)也更穩(wěn)定。線圈較大，使其兩條上邊距磁鐵較遠(yuǎn)，以減小其受磁場(chǎng)力帶來(lái)的誤差。每次實(shí)驗(yàn)時(shí)，彈簧秤讀數(shù)時(shí)要調(diào)節(jié)其豎直高度，讓線圈的下邊與磁鐵的相對(duì)位置盡可能不變，且使它與磁場(chǎng)垂直放置。每次讀數(shù)時(shí)都應(yīng)由示數(shù)減去線圈重力對(duì)應(yīng)的初始讀數(shù)作為安培力的大小。

實(shí)驗(yàn)過(guò)程：由控制變量法的思想進(jìn)行三次定量的研究實(shí)驗(yàn)，對(duì)于影響安培力大小的B、I、L這三個(gè)因素，每次控制其中的兩個(gè)量保持不變，研究安培力F與另一個(gè)量的變化關(guān)系，得到“F與B、I、L分別成正比”的實(shí)驗(yàn)結(jié)果。

得出結(jié)論：根據(jù)上述實(shí)驗(yàn)結(jié)果得到“通電導(dǎo)線與磁感線垂直時(shí)有F=BIL”的結(jié)論。旋轉(zhuǎn)磁鐵使三角形線圈下邊與磁感線的夾角減小，會(huì)發(fā)現(xiàn)安培力也減小，由此得到“通電導(dǎo)線與磁感線平行時(shí)不受安培力”的結(jié)論。

設(shè)計(jì)意圖：由于影響安培力的因素很多，在實(shí)驗(yàn)探究的過(guò)程中，這樣的設(shè)計(jì)可以讓學(xué)生經(jīng)歷控制變量法的科學(xué)探究過(guò)程。同時(shí)，這一實(shí)驗(yàn)是可以分組進(jìn)行的，可以充分培養(yǎng)學(xué)生合作學(xué)習(xí)的精神。更為重要的是這樣的實(shí)驗(yàn)可以突破教材傳統(tǒng)的定性處理方法，獲得更有說(shuō)服力的定量大小的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，在邏輯上更加的嚴(yán)謹(jǐn)。

4 動(dòng)筆體驗(yàn)——自主探究安培力的方向

提問(wèn)思考：由圖2所示的情景實(shí)驗(yàn)可以感知電流和磁場(chǎng)的方向會(huì)影響溶液的旋轉(zhuǎn)方向（即導(dǎo)電溶液受安培力的方向）。再由圖3所示的實(shí)驗(yàn)進(jìn)一步觀察到了“改變電流或磁場(chǎng)的方向會(huì)使通電導(dǎo)體的安培力方向改變”這一事實(shí)。既然電流方向和磁場(chǎng)方向會(huì)影響安培力的方向，那么安培力的方向如何來(lái)確定呢？

共同探究：教師指導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行分組實(shí)驗(yàn)，探究改變電流方向、改變磁場(chǎng)方向和兩種方向都改變的三種情況（如圖5所示）。

動(dòng)筆體驗(yàn)：教師提示學(xué)生回憶通電導(dǎo)線、磁場(chǎng)方向、電流方向和受力方向在平面圖中的表示方法，再進(jìn)一步指導(dǎo)學(xué)生畫(huà)出各種情況的對(duì)應(yīng)關(guān)系圖（如圖6所示）。

發(fā)現(xiàn)規(guī)律：讓學(xué)生試著用左手的四指指向電流方向，同時(shí)讓掌心對(duì)著磁感線穿來(lái)的方向，然后伸出拇指，使手掌展平。如果用拇指的指向代表安培力的方向，上述圖6的各種情況是否都能得到吻合？在此基礎(chǔ)上，師生共同總結(jié)出左手定則（如圖7所示）。

[F][I][B][N][S]

設(shè)計(jì)意圖：在實(shí)際的教學(xué)中，不少教師是將左手定則直接告知學(xué)生的，學(xué)生的感知程度較弱。采用上述的處理策略，讓學(xué)生在動(dòng)筆體驗(yàn)的基礎(chǔ)上，再通過(guò)動(dòng)手來(lái)探究、驗(yàn)證，增強(qiáng)了直觀性，這樣會(huì)有利于將抽象的方向判定轉(zhuǎn)化為形象的實(shí)際體驗(yàn)，也更有利于教學(xué)難點(diǎn)的突破，同時(shí)能很好地提升學(xué)生的空間想象力。

5 學(xué)以致用——了解安培力的廣泛應(yīng)用

實(shí)物展示：玩具車(chē)上的小電動(dòng)機(jī)（如圖8所示）。

實(shí)際應(yīng)用：汽車(chē)的無(wú)極變速器（如圖9所示）。

前沿科技：電磁炮，如圖10所示是電磁炮的原理圖，在教學(xué)中可以用課件模擬電磁炮。

設(shè)計(jì)意圖：由于安培力的應(yīng)用在生產(chǎn)、生活中廣泛存在，在教學(xué)中介紹并分析電動(dòng)機(jī)、無(wú)極變速器和電磁炮等，不僅讓學(xué)生有學(xué)以致用的感知，也充分體現(xiàn)了教學(xué)內(nèi)容的時(shí)代性。

本文展現(xiàn)了“通電導(dǎo)線在磁場(chǎng)中受到的力”這一節(jié)教學(xué)設(shè)計(jì)的邏輯化處理策略，在理順?biāo)季S邏輯關(guān)系方面進(jìn)行了合理的設(shè)計(jì)：通過(guò)情景實(shí)驗(yàn)引入新課、激發(fā)興趣，再以演示實(shí)驗(yàn)定性探究安培力的大小，接著又改進(jìn)方案定量探究安培力的大小，然后讓學(xué)生通過(guò)實(shí)際體驗(yàn)總結(jié)出安培力方向的確定方法，最后了解安培力的廣泛應(yīng)用。因此，本文很好地體現(xiàn)了在規(guī)律課教學(xué)中實(shí)驗(yàn)先行的原則，以學(xué)生的認(rèn)知水平為基礎(chǔ)，按照學(xué)習(xí)過(guò)程整體規(guī)劃教學(xué)的邏輯層次，重演知識(shí)的發(fā)生，這正是物理教學(xué)有序化的邏輯處理策略在規(guī)律課中的具體應(yīng)用。

總之，教師在教學(xué)中要重視邏輯化設(shè)計(jì)的主動(dòng)性。首先，教師要有邏輯化意識(shí)，努力追求教學(xué)的最佳邏輯設(shè)計(jì)；其次，是要主動(dòng)充電，不斷提升專(zhuān)業(yè)知識(shí)水平；再次，是要積極與同行交流，運(yùn)用集體智慧，提升邏輯化教學(xué)設(shè)計(jì)的能力。當(dāng)然，教學(xué)有法但教無(wú)定法，也就是說(shuō)教師在進(jìn)行邏輯化設(shè)計(jì)的過(guò)程中，還應(yīng)該根據(jù)學(xué)生的實(shí)際情況注重設(shè)計(jì)的靈活性。

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（欄目編輯 趙保鋼）