规律教学的逻辑化处理策略初探

王祥东

摘 要：新课程背景下，高中物理规律教学的设计一直是广大教师关注的热点问题。以“通電导线在磁场中受到的力”一课的教学设计为例，结合建构主义学习理论，从新课引入、定性猜测、定量研究和动笔体验等方面展示规律教学设计有序化的逻辑处理策略。

关键词：规律教学；逻辑化处理；有序化

中图分类号：G633.7 文献标识码：A 文章编号：1003-6148（2017）2-0005-4

物理规律是物理知识的核心，物理规律的教学是物理现象教学和物理概念教学的归宿，是物理教学的重要内容。由于长期以来受应试教育的影响，学生学习物理规律的方法简单、机械，甚至死记硬背，加上不少教师规律教学的方法单一，忽略学生的思维发展和心理发展规律，在规律教学的设计中，缺乏逻辑化处理的意识，逻辑层次显得比较粗略，规律教学的效果也不太理想。

物理知识之间都是有着内在逻辑关系的，知识的形成、学生的认知也有规律。教学逻辑的有序化就是整合这些关系和规律，使教学流程具有合情合理的连贯性和逻辑性。将一节课的教学逻辑层次进行有序化的设计，按照循序渐进的原则进行整体规划。本文将从教学设计的有序化来探讨规律教学的处理策略。

“通电导线在磁场中受到的力”是人教版教材中一节典型的规律教学课。在这节内容学习之前，学生对电流周围的磁场分布、磁感应强度的概念等已有所了解。这部分教学内容的重点是安培力大小和安培力方向的探究，对该部分教学内容的处理策略将着重体现学生在实验探究的过程中自主学习、合作交流，以培养学生的实验能力和空间想象能力。这部分内容的逻辑化处理顺序如图1所示：

设计意图：这样的教学逻辑设计是为了让学生经历实验探究的过程，让他们自主获取知识，发展对科学的好奇心和求知欲。这样既有助于突破教学难点，又能体现课程标准中要求培养学生自主性、探究性学习的精神。

1 导入新课——通过情景实验激发兴趣

实验装置：将氯化钠水溶液倒入玻璃容器中，在容器中央和边缘放上电极，使容器处在并排的蹄形磁铁中，让容器所处位置的磁感线沿竖直方向（如图2所示）。

实验现象：通电后溶液旋转起来；改变磁场方向或电流方向溶液的转向发生变化。

设计意图：通过“通电氯化钠水溶液旋转”的情景实验来引入新课，这样可以起到情景激学的目的，避免将规律公式直接告知学生，尊重学生认知规律的发展，同时也为接下来定性、定量探究安培力的大小进行铺垫。

2 大胆猜测——定性探究安培力的大小

得出概念：由情景实验可看出，磁场中的导线（两电极间的液体）在通电时会受到力的作用，导电溶液的受力方向会随着磁场方向或电流方向的改变而改变，说明电流在磁场中要受力的作用，磁场和电流的方向会影响力的方向。（通电导线在磁场中受的力叫安培力）

演示实验：通过如图3所示的电路进行演示实验（磁场中的导体通电后受到了力的作用；改变电流方向，通电导体受力方向改变；改变磁场方向，通电导体受力方向改变）。

大胆猜想：在做完“定性探究安培力大小的实验”之后进行猜想，安培力的大小与导线的长度、电流的大小以及磁场的强弱有关。

定性验证：上述图3的实验可以通过改变导线长度、电流大小和磁场强弱看安培力大小的变化，从而得出定性的结论（通电导线在磁场中的长度长则安培力大；电流大则安培力大；磁场强则安培力大）。

设计意图：在感知“通电氯化钠水溶液旋转”实验的基础上，总结出安培力的概念，再进一步通过课堂演示实验呈现影响安培力方向的因素。然后，又引导学生猜测影响安培力大小的因素。最后，回到实验探究得到安培力大小决定因素的定性结论。这样，在学生认知的“最近发展区”推进实验、引导猜测、定性验证，逻辑上有序推进、层层深入。

3 改进实验——定量探究安培力的大小

设问提示：怎样确定安培力大小与通电导线长度、电流大小以及磁场强弱的定量关系呢？在图3实验的基础上，怎样改进方案来探究它们之间的定量关系呢？

改进实验：如图4所示，做成三角形的多匝线圈受力较大，效果明显，同时也更稳定。线圈较大，使其两条上边距磁铁较远，以减小其受磁场力带来的误差。每次实验时，弹簧秤读数时要调节其竖直高度，让线圈的下边与磁铁的相对位置尽可能不变，且使它与磁场垂直放置。每次读数时都应由示数减去线圈重力对应的初始读数作为安培力的大小。

实验过程：由控制变量法的思想进行三次定量的研究实验，对于影响安培力大小的B、I、L这三个因素，每次控制其中的两个量保持不变，研究安培力F与另一个量的变化关系，得到“F与B、I、L分别成正比”的实验结果。

得出结论：根据上述实验结果得到“通电导线与磁感线垂直时有F=BIL”的结论。旋转磁铁使三角形线圈下边与磁感线的夹角减小，会发现安培力也减小，由此得到“通电导线与磁感线平行时不受安培力”的结论。

设计意图：由于影响安培力的因素很多，在实验探究的过程中，这样的设计可以让学生经历控制变量法的科学探究过程。同时，这一实验是可以分组进行的，可以充分培养学生合作学习的精神。更为重要的是这样的实验可以突破教材传统的定性处理方法，获得更有说服力的定量大小的实验数据，在逻辑上更加的严谨。

4 动笔体验——自主探究安培力的方向

提问思考：由图2所示的情景实验可以感知电流和磁场的方向会影响溶液的旋转方向（即导电溶液受安培力的方向）。再由图3所示的实验进一步观察到了“改变电流或磁场的方向会使通电导体的安培力方向改变”这一事实。既然电流方向和磁场方向会影响安培力的方向，那么安培力的方向如何来确定呢？

共同探究：教师指导学生进行分组实验，探究改变电流方向、改变磁场方向和两种方向都改变的三种情况（如图5所示）。

动笔体验：教师提示学生回忆通电导线、磁场方向、电流方向和受力方向在平面图中的表示方法，再进一步指导学生画出各种情况的对应关系图（如图6所示）。

发现规律：让学生试着用左手的四指指向电流方向，同时让掌心对着磁感线穿来的方向，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，上述图6的各种情况是否都能得到吻合？在此基础上，师生共同总结出左手定则（如图7所示）。

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

设计意图：在实际的教学中，不少教师是将左手定则直接告知学生的，学生的感知程度较弱。采用上述的处理策略，让学生在动笔体验的基础上，再通过动手來探究、验证，增强了直观性，这样会有利于将抽象的方向判定转化为形象的实际体验，也更有利于教学难点的突破，同时能很好地提升学生的空间想象力。

5 学以致用——了解安培力的广泛应用

实物展示：玩具车上的小电动机（如图8所示）。

实际应用：汽车的无极变速器（如图9所示）。

前沿科技：电磁炮，如图10所示是电磁炮的原理图，在教学中可以用课件模拟电磁炮。

设计意图：由于安培力的应用在生产、生活中广泛存在，在教学中介绍并分析电动机、无极变速器和电磁炮等，不仅让学生有学以致用的感知，也充分体现了教学内容的时代性。

本文展现了“通电导线在磁场中受到的力”这一节教学设计的逻辑化处理策略，在理顺思维逻辑关系方面进行了合理的设计：通过情景实验引入新课、激发兴趣，再以演示实验定性探究安培力的大小，接着又改进方案定量探究安培力的大小，然后让学生通过实际体验总结出安培力方向的确定方法，最后了解安培力的广泛应用。因此，本文很好地体现了在规律课教学中实验先行的原则，以学生的认知水平为基础，按照学习过程整体规划教学的逻辑层次，重演知识的发生，这正是物理教学有序化的逻辑处理策略在规律课中的具体应用。

总之，教师在教学中要重视逻辑化设计的主动性。首先，教师要有逻辑化意识，努力追求教学的最佳逻辑设计；其次，是要主动充电，不断提升专业知识水平；再次，是要积极与同行交流，运用集体智慧，提升逻辑化教学设计的能力。当然，教学有法但教无定法，也就是说教师在进行逻辑化设计的过程中，还应该根据学生的实际情况注重设计的灵活性。

参考文献：

[1]王安民.中学物理教学策略[M].重庆：重庆出版集团重庆出版社，2009：101-107.

[2]张慧作.高中物理教学逻辑的设计策略[J].中学物理教学参考，2015，44（8）：2-5.

[3]罗翀，廖柳清.感知·内化·延伸——“磁场对电流的作用”教学设计[J].物理教师， 2015， 36（6）：15-19.

[4]赵莹.猜想探究 自主构建——“几种常见的磁场”教学设计[J].物理教师，2015，36（2）：27-29.

（栏目编辑 赵保钢）