解决高中物理电磁学学习困难的路径选择

王海丽

【内容摘要】为解决高中学生物理电磁学学习困难的问题，很多一线教师和学者都进行了不懈的努力。电磁学概念抽象而引起的学习困难可以用类比法得到有效化解，教师在电磁学规律的教学中要注重实验教学，培养学生正确分析和理解物理问题的能力，要有一定的数学工具作为辅助条件的思想，并对学生电磁学典型问题解法的迁移能力进行培养。

【关键词】电磁学  类比法  实验教学  迁移能力

电磁学知识是高中物理的重要组成部分，也是教学的难点，与力学相比，电磁学知识在概念上更抽象、在计算上更复杂，因而在认知难度、认知方式、构建层次等方面都有较大的难度。多年来，很多一线教师和学者一直在围绕高中物理电磁学知识的教学开展各类研究工作，并取得了一定成效。但由于电磁学知识较为抽象，很多学生对电磁学有畏惧心理从而导致失去学习兴趣。如何切实地解决高中学生学习电磁学的困难，激发学生学习兴趣是值得关注的问题。

一、类比法在电磁学概念教学中应用的路径

由于电磁学概念抽象而引起的学习困难可以用类比法得到有效化解。所谓的类比法，其实质就是根据两个对象之间所存在某种相同或是相似的地方，从而推广出它们在其他的地方也可能具有这种属性的一种常见的物理推理方法。电磁学概念的学习往往抽象，不易想象和理解，充分运用类比的方法，可以将抽象的物理概念具体化，降低对概念学习的难度。

例如在“电场”这一节的学习中，“场”的概念是学生第一次接触，因为它看不见，摸不着，但确是一种客观存在的东西。所以教师在对学生进行电场的教学时，可以通过类比的思想，将之转化为学生熟悉的事物。首先对于电场的感知上，教师可以将其类比为在一个封闭的玻璃房子里面如何判断屋外是否有风，这个时候学生就会联想到在屋外放置一个物体，诸如纸带、树叶等任何可以飘动的东西，假如外界的参考物在飘动则是有风，反之无风;如果屋外没有任何物体，则不能判断是否有风。学生比较容易联想，可将电场与这种情况的风类比，得出电场的分析方式。在电场中放入一个试探电荷，通过对试探电荷的受力情况以及能量的分析便可以反向推断出该处电场的基本特点，从而对电场的特性有一定程度的掌握。

在实际的教学活动中，不仅可以将所学的抽象概念与生活中常见的模型类比，而且新学的概念与已学的概念之间也可以有效类比，比如后面学习到的磁场也可以通过类比的方法降低理解的难度，更可以将电场与磁场做比较，还可以发现两个电磁学核心概念的差异，从而更有效的化解学习困难。

二、电磁学相关规律的实验教学应用路径

通过对电磁学规律的导出方法以及电磁学规律的相关教学措施进行分析和总结可以看到，电磁学规律都是在实验的基础上总结归纳出来的。对于抽象难懂的电磁学规律来说，实验的应用对帮助学生理解相关规律、克服学习困难的重要性不言而喻。实验不仅可以帮助学生把抽象的知识感官化、形象化，让学生更加深刻理解电磁学概念和定律，还可以利用实验激发学生的学习兴趣。因此，教师在电磁学规律的教学中要注重实验教学的应用。主动带领学生认真完成实验，还可以通过自制演示实验或传统实验器材，让学生感受物理就在生活中。

例如，在对楞次定律进行教学时，教师首先通过视频展示“铜管实验”进行课题引入，引发学生的思考，同时激发学生的兴趣;进而将视频中的“铜管实验”换成“铝环实验”，教师进行实际的实验操作，学生思考并对实验结果进行总结，分析和归纳，导出楞次定律，再用接电流表的线圈和自制的并联在一起的但方向不同的二极管实验进行验证，最后通过相关题目的练习巩固楞次定律，让学生加深对楞次定律的理解。在这样的教学过程中，通过实验不仅可以激发学生的学习兴趣，还能让学生在实验的过程中通过实验和理论分析，对楞次定律有个基本的认识，知道该从哪些方面进行判断感应电流方向从而形成物理观念;有效突破难点。体验探究感应电流方向规律的过程和基本的设计思路，从而进一步提高学生的探究能力和科学思维;同时运用生活中常见的材料如可以在易拉罐中获取铝环制作实验器材，通过自制教具让学生体会物理与生活息息相关，帮助學生养成保护环境的习惯及物理核心素养的形成。

三、学生解决电磁学问题能力的培养路径

1.正确分析和理解物理问题的能力

解决物理问题需要的最基本的能力是能够正确地理解题意、确定研究对象、找出问题中的隐含条件、分析研究对象所受的外界影响及运动变化过程。学生在拿到一个电磁学的题目时，首先要快速的通读题目，充分利用和发挥自身分析和理解物理问题的能力，从题干中获取有效而且关键的信息，明确题目所讲所求，找好出发点，从而为正确解题打下坚实的基础。可以看到，正确分析和理解物理问题是能够正确完成题目的第一步，也是重要的基础。例如在分析一个带电粒子先经过加速电场中运动后再垂直进入一磁场中运动的情况，其中所隐含的就是要通过动能定理知道带电粒子出加速电场时的速度，再结合带电粒子所带的电性才能确定粒子在磁场的运动情况。

2.运用数学工具解决物理问题的能力

在物理学习的过程中，通过调查学生电磁学的学习现状发现，有很多的学生在解决题目的过程中并不能灵活的运用数学工具来解决实际的问题，即使他们可能将公式、定律或者是定理牢牢记住，但是仍然无法将物理问题转化为数学问题求解。在电磁学习题的解答过程中，其基本的思想就是将一个完全的物理问题经过分析其物理过程，物理规律等，然后转化为数学问题，利用诸如三角函数、几何图形等数学工具构建关系式求解，最后再回到物理问题本身之中，去了解更深层次的物理过程或规律，具体表现为物理问题→数学问题→物理问题的一个转化过程。例如带电粒子在磁场中的运动的相关习题练习的过程中，学生可以正确地分析出粒子在磁场中的运动方向和大致的运动轨迹，如果题目要求解答粒子在磁场中的运动轨迹半径、运动时间或者出磁场的位置等问题时，便需要在正确分析的基础上，运用几何图形或者是三角函数等数学工具，找出其中对应的数学关系，在通过列关系进行求解。

3.电磁学典型问题解法的迁移能力

涉及电磁学相关知识的题目数量繁多，很多的学生在解答电磁学的相关习题时，能够在课堂上听懂老师所讲的题目，但是在自己独立解答时便不知所措，无从下手，其原因为学生对解答题目的知识方法缺乏一定的迁移能力，或者是教师在电磁学的习题讲解过程中，更多的是针对题目去讲题目，没有对题目中所包含的知识方法有一个重点的突出，忽略了学生电磁学典型问题解法的迁移能力的培养。

在实际的教学活动中，教师不能因题而讲题，更要让学生掌握解决题目所包含的知识方法，从而由一个题到掌握一类题目的过渡。例如，带电粒子在有界磁场中的运动是一种常考的题型，针对这一类的题目，教师可以通过一个题目的深层次剖析，让学生领悟这种题型的具体解题方法和思路，再通过后续类似的题目加以练习和巩固。这类题目，具体的解题思路通常为“找圆心→作圆→构造三角形→解三角形”，常用的找圆心的方法有：第一，两条与速度方向垂直的垂线的交点为圆心;第二，弦的中垂线过圆心（已知圆上两点）;第三，速度偏向角的补角的角平分线过圆心。找出圆心后，按照这样的解题思路，作圆，构造三角形，再解三角形。通过这样的方法，学生不仅可以灵活掌握这种题型的一般解题思路，还可以了解粒子运动轨迹的圆心的确定方法，运用数学工具的能力也有一定的提高，从而达到这类典型问题的迁移，使学生可以做到举一反三。

【参考文献】

[1] 张雪、王文涛、龙玉梅 等. 电动力学观点下的高中物理电磁学典型问题研究[J]. 物理与工程，2019（8）.

[2] 王力昭. 高中物理电磁学知识在生活中的应用[J]. 中学物理教学参考，2019（10）.

[3] 杨孟圆. 利用信息技术在高中物理电磁学教学的实践与反思[J]. 现代经济信息，2019（11）.

[4] 张金平. 基于微课的高中物理电磁学教学探究[J]. 科学咨询（科技·管理），2020（4）.

（作者单位：江苏省贾汪中学）