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【摘 要】中学物理学科核心素养培养中，科学思维训练对学生学科综合能力提升起着至关重要的作用。在教学中培养学生思考与分析、推理与论证、归纳与总结等科学思维素养，是中学物理教学的主要任务之一。实践表明，日常的课堂教学是学生科学思维形成的重要环节。那么在课堂教学与设计中，如何实现学生科学思维的有效培养呢？
【关键词】楞次定律；课堂教学；科学思维；培养；实践与思考
【中图分类号】G633.7 【文献标识码】A 【文章编号】1671-8437（2020）34-0057-02
在物理学科核心素养中，科学思维是学生学好物理的必备条件。然而学生思考与分析、推理与论证、归纳与总结等科学思维的形成不是一蹴而就的，需要学生在一些特定的生活与学习环境中长期学习与积累。实践表明，平时的课堂教学是学生科学思维形成的重要环节[1]。
人教版普通高中课程标准实验教科书，物理选修3-2的第四章第3节——楞次定律，是本章教学难点。定律内容抽象，如定律中“阻碍变化”等抽象的物理现象，学生很难理解。楞次定律的解题步骤也较为复杂。笔者教学中发现：实验现象容易得到，但对现象的分析研究、寻找关系，学生明显感觉有困难。笔者在多年教学中得到启发，越是理解难度大的教学内容，越是有助于学生抽象思维能力的培养，重要的是教师如何研究和设计解决问题的方法，以帮助学生提高学习效率[2，3]。笔者通过实验探究，结合物理学科核心素养的理念，有针对性地设计了楞次定律教学方案，不仅能有效培养学生的科学思维，课堂教学效果较好，现作简要阐述。
1 情境导入
为激发学生学习兴趣，同时为下面的学习做铺垫，教师设计了以演示实验导入新课。实验准备：一节旧的2号电池、一个电流表、数根导线。用“试触法”判断电流表中电流的流向与电流表指针偏转方向之间的关系。引导学生观察：在导线碰触电池的瞬间，电流的流向和电流表指针的偏转方向，标明两者间的关系；互换电池的正负极，再演示，记下电流表指针偏转和电流流向的关系。学生分析归纳得出，电流从电流表的哪个接线柱流入，电流表的指针就会向那边接线柱方向偏转。教师及时提问：“利用逆向思维，你能否根据电流表指针的偏转方向，判断出通过电流表的电流的流向呢？”学生思考回答：“能够判断出。”
逆向思维习惯和能力的培养，有助于提高学生思维的灵活性和全面性，在物理问题中有较多地方可以提高学习效率。
教师将电流表的简图画到黑板上，旁边注上电流流向和电流表指针偏转的关系，便于学生在后面的实验中前后联想、判断感应电流的方向。
2 实验探究
设问过渡：“法拉第研究发现了‘磁生电’现象，人们后来通过实验进一步总结出感应电流的产生条件。请思考，感应电流和磁通量之间是否还存在着其他某种相互影响的关系？为探究它们之间的关系，通过以下实验来继续研究。请注意观察和记录。”
2.1 实验一
将条形磁铁插入线圈,观察感应电流的方向。实验器材：条形磁铁、线圈、演示用电流计各一个。连接好电路，教师演示实验，并要求学生观察思考：①当将N极快速插入线圈时，根据电流计指针是否偏转，判断线圈中是否有电流；②如果有电流，能否根据电流计指针的偏转方向，判断线圈中电流的流向？
观察演示实验，小组讨论判断线圈中的感应电流方向。演示结束后，依照线圈的绕线方向，將线圈图靠近前面的电流表简图画在黑板上，便于学生比较和联想。
教学中将线圈的两个接线柱用红、黑表示，但和电流计的接线柱保持断开，让导线连接缺失，以让学生有更多的想象空间，有助于培养学生的抽象思维能力。
实验现象分析总结：N极向下插入线圈，电流计指针向右偏转。
教师说：“请同学们根据线圈中感应电流的方向，利用前面学过的安培定则，画出感应电流的磁场方向。”教师可简单回顾安培定则内容。画好后，让学生比较感应电流磁场和原磁场的方向关系。学生比较容易混淆的地方是原磁场和感应电流磁场，要特别强调说明两个磁场的区别以及来源。原磁场就是实验中条形磁铁产生的磁场；感应电流磁场就是线圈中感应电流产生的磁场。引导学生分析探究感应电流磁场的方向，探寻二者之间的关系。教师要给出充分的比较分析与合作探究的时间，提示学生可以通过画过程图或建立表格来寻找规律。最后师生共同分析讨论，教师利用画好的过程图来展示推导步骤，培养学生逻辑推理和探究的能力。
实验归纳：当条形磁铁N极向下插入线圈时，线圈中感应电流的磁场方向向上，与条形磁铁的磁场方向刚好相反。
2.2 实验二
S极向下插入线圈，研究电流计指针的偏转方向。教师布置任务：①根据指针偏转和电流流向的关系，讨论产生的感应电流的方向；②根据安培定则，判断感应电流产生的磁场的方向；③比较感应电流磁场和原磁场的方向关系。实验中学生观察到实验现象，电流计的指针向左偏转。要求学生根据分析的步骤，继续画出过程图来分析研究。教师巡视学生完成的情况，注意典型问题的收集，并集中点评，也可以安排学生展示自己的分析过程，让其他学生分析其对错。学生小组归纳：当S极向下插入线圈时，感应电流磁场方向与磁铁的磁场方向依然相反。
3 猜想质疑
根据实验结论，当N极或S极向下插入线圈时，线圈中感应电流的磁场方向都与磁铁的磁场方向相反。教师及时提问：“能否判断实验中感应电流的磁场方向始终和原磁场的磁场方向相反呢？”引导学生假设、猜想和归纳实验结果，既有利于引出之后的教学内容，也有利于培养学生大胆猜想和勇于质疑的科学态度和科学思维。
教师请各小组展示讨论结果。各小组开始讨论和交流两个磁场的方向，有的说根据实验结果就应该相反，也有的说还是可能存在相同，教师要求学生说出自己的理由。认为两个磁场方向可能相同的学生发言：“在前面两个实验中，观察到在条形磁铁抽出线圈时，电流计指针与磁铁插入线圈时的方向朝相反方向偏转，表明感应电流的方向与磁铁插入时的方向也相反。”老师及时给予学生表扬肯定，并介绍说：“很多重大物理成就都是在大胆的质疑之后发现的，如伽利略发现了物体运动并不需要力来维持，力是改变物体运动状态的原因。” 4 实验验证
教师说：“物理学是一门以实验为基础的学科，当对已有的结论存有疑问和猜想时，最好的办法是通过实验来检验质疑，通过实验来回答猜想是否有存在可能。当然，有些情况下也可以用已经被公认正确的定理和规律来证明观点正确与否。”
4.1 实验情境
教师演示，将条形磁铁N极向下缓慢插入线圈中，放置不动，待电流计指针稳定后，教师引导学生观察。①当把条形磁铁N极快速从线圈中向上抽出时，观察电流计指针的偏转情况；②根据前面的实验结论，分析线圈中感应电流的方向；③利用安培定则，分析线圈中感应电流所产生的磁场方向。
4.2 推导证明
让学生进行小组讨论，并尝试展示逻辑推导过程。通过实验观察，学生发现电流计指针向左偏转，表明电流从左边流入，根据安培定则判断，感应电流磁场方向向下。
4.3 自主归纳
当N极向上抽出线圈时，感应电流的磁场方向与磁铁的磁场方向相同。实验表明，感应电流的磁场方向，并非始终和原来条形磁铁的磁场方向相同。
教师问：“如果将S极向上抽出线圈时，又会是什么结果呢？”先让学生继续大胆的猜想，然后对学生不同的猜想结论不予及时回答，而是安排学生进行分组实验，自行通过实验去探究自己的猜想结果。
4.4 实验验证
教师安排学生进行分组实验验证，当S极向上抽出时，观察电流计指针偏转和感應电流方向，并探究感应电流磁场方向和磁铁磁场方向的关系。学生兴趣盎然，积极动手实验，并很快得出：感应电流磁场方向向上，与磁铁的磁场方向相同。
5 归纳总结
得到以上的实验现象和结论后，按照认知理论和学生现有水平，学生并不能很快从现象和结论中总结出清晰的规律。这也是楞次定律学习的一个难点，尤其是关于“阻碍变化”的规律总结。此时教师可指导各小组构建表格，把实验信息填入表格进行比较研究，探寻规律。提前布置要求每一小组都要到台上展示本组的成果，其他学生给每个小组评分，选出最佳结果小组，培养各小组的合作意识。当学生总结出的规律和教材上规律基本相同时，探求知识的热情和信心受到激发，有利于学习兴趣的培养。让学生成为课堂教学中真正的主体，在探究与合作中培养其科学思维，形成对学生终身有益的学科核心素养。
【参考文献】
[1]王建中.中学物理教学设计与案例研究[M].北京:科学出版社,2012.
[2]崔允漷.有效教学[M].上海:华东师范大学出版社,2009.
[3]李铁章.中学生物理质疑意识和能力培养初探[J].物理之友,2016(6).
【关键词】楞次定律；课堂教学；科学思维；培养；实践与思考
【中图分类号】G633.7 【文献标识码】A 【文章编号】1671-8437（2020）34-0057-02
在物理学科核心素养中，科学思维是学生学好物理的必备条件。然而学生思考与分析、推理与论证、归纳与总结等科学思维的形成不是一蹴而就的，需要学生在一些特定的生活与学习环境中长期学习与积累。实践表明，平时的课堂教学是学生科学思维形成的重要环节[1]。
人教版普通高中课程标准实验教科书，物理选修3-2的第四章第3节——楞次定律，是本章教学难点。定律内容抽象，如定律中“阻碍变化”等抽象的物理现象，学生很难理解。楞次定律的解题步骤也较为复杂。笔者教学中发现：实验现象容易得到，但对现象的分析研究、寻找关系，学生明显感觉有困难。笔者在多年教学中得到启发，越是理解难度大的教学内容，越是有助于学生抽象思维能力的培养，重要的是教师如何研究和设计解决问题的方法，以帮助学生提高学习效率[2，3]。笔者通过实验探究，结合物理学科核心素养的理念，有针对性地设计了楞次定律教学方案，不仅能有效培养学生的科学思维，课堂教学效果较好，现作简要阐述。
1 情境导入
为激发学生学习兴趣，同时为下面的学习做铺垫，教师设计了以演示实验导入新课。实验准备：一节旧的2号电池、一个电流表、数根导线。用“试触法”判断电流表中电流的流向与电流表指针偏转方向之间的关系。引导学生观察：在导线碰触电池的瞬间，电流的流向和电流表指针的偏转方向，标明两者间的关系；互换电池的正负极，再演示，记下电流表指针偏转和电流流向的关系。学生分析归纳得出，电流从电流表的哪个接线柱流入，电流表的指针就会向那边接线柱方向偏转。教师及时提问：“利用逆向思维，你能否根据电流表指针的偏转方向，判断出通过电流表的电流的流向呢？”学生思考回答：“能够判断出。”
逆向思维习惯和能力的培养，有助于提高学生思维的灵活性和全面性，在物理问题中有较多地方可以提高学习效率。
教师将电流表的简图画到黑板上，旁边注上电流流向和电流表指针偏转的关系，便于学生在后面的实验中前后联想、判断感应电流的方向。
2 实验探究
设问过渡：“法拉第研究发现了‘磁生电’现象，人们后来通过实验进一步总结出感应电流的产生条件。请思考，感应电流和磁通量之间是否还存在着其他某种相互影响的关系？为探究它们之间的关系，通过以下实验来继续研究。请注意观察和记录。”
2.1 实验一
将条形磁铁插入线圈,观察感应电流的方向。实验器材：条形磁铁、线圈、演示用电流计各一个。连接好电路，教师演示实验，并要求学生观察思考：①当将N极快速插入线圈时，根据电流计指针是否偏转，判断线圈中是否有电流；②如果有电流，能否根据电流计指针的偏转方向，判断线圈中电流的流向？
观察演示实验，小组讨论判断线圈中的感应电流方向。演示结束后，依照线圈的绕线方向，將线圈图靠近前面的电流表简图画在黑板上，便于学生比较和联想。
教学中将线圈的两个接线柱用红、黑表示，但和电流计的接线柱保持断开，让导线连接缺失，以让学生有更多的想象空间，有助于培养学生的抽象思维能力。
实验现象分析总结：N极向下插入线圈，电流计指针向右偏转。
教师说：“请同学们根据线圈中感应电流的方向，利用前面学过的安培定则，画出感应电流的磁场方向。”教师可简单回顾安培定则内容。画好后，让学生比较感应电流磁场和原磁场的方向关系。学生比较容易混淆的地方是原磁场和感应电流磁场，要特别强调说明两个磁场的区别以及来源。原磁场就是实验中条形磁铁产生的磁场；感应电流磁场就是线圈中感应电流产生的磁场。引导学生分析探究感应电流磁场的方向，探寻二者之间的关系。教师要给出充分的比较分析与合作探究的时间，提示学生可以通过画过程图或建立表格来寻找规律。最后师生共同分析讨论，教师利用画好的过程图来展示推导步骤，培养学生逻辑推理和探究的能力。
实验归纳：当条形磁铁N极向下插入线圈时，线圈中感应电流的磁场方向向上，与条形磁铁的磁场方向刚好相反。
2.2 实验二
S极向下插入线圈，研究电流计指针的偏转方向。教师布置任务：①根据指针偏转和电流流向的关系，讨论产生的感应电流的方向；②根据安培定则，判断感应电流产生的磁场的方向；③比较感应电流磁场和原磁场的方向关系。实验中学生观察到实验现象，电流计的指针向左偏转。要求学生根据分析的步骤，继续画出过程图来分析研究。教师巡视学生完成的情况，注意典型问题的收集，并集中点评，也可以安排学生展示自己的分析过程，让其他学生分析其对错。学生小组归纳：当S极向下插入线圈时，感应电流磁场方向与磁铁的磁场方向依然相反。
3 猜想质疑
根据实验结论，当N极或S极向下插入线圈时，线圈中感应电流的磁场方向都与磁铁的磁场方向相反。教师及时提问：“能否判断实验中感应电流的磁场方向始终和原磁场的磁场方向相反呢？”引导学生假设、猜想和归纳实验结果，既有利于引出之后的教学内容，也有利于培养学生大胆猜想和勇于质疑的科学态度和科学思维。
教师请各小组展示讨论结果。各小组开始讨论和交流两个磁场的方向，有的说根据实验结果就应该相反，也有的说还是可能存在相同，教师要求学生说出自己的理由。认为两个磁场方向可能相同的学生发言：“在前面两个实验中，观察到在条形磁铁抽出线圈时，电流计指针与磁铁插入线圈时的方向朝相反方向偏转，表明感应电流的方向与磁铁插入时的方向也相反。”老师及时给予学生表扬肯定，并介绍说：“很多重大物理成就都是在大胆的质疑之后发现的，如伽利略发现了物体运动并不需要力来维持，力是改变物体运动状态的原因。” 4 实验验证
教师说：“物理学是一门以实验为基础的学科，当对已有的结论存有疑问和猜想时，最好的办法是通过实验来检验质疑，通过实验来回答猜想是否有存在可能。当然，有些情况下也可以用已经被公认正确的定理和规律来证明观点正确与否。”
4.1 实验情境
教师演示，将条形磁铁N极向下缓慢插入线圈中，放置不动，待电流计指针稳定后，教师引导学生观察。①当把条形磁铁N极快速从线圈中向上抽出时，观察电流计指针的偏转情况；②根据前面的实验结论，分析线圈中感应电流的方向；③利用安培定则，分析线圈中感应电流所产生的磁场方向。
4.2 推导证明
让学生进行小组讨论，并尝试展示逻辑推导过程。通过实验观察，学生发现电流计指针向左偏转，表明电流从左边流入，根据安培定则判断，感应电流磁场方向向下。
4.3 自主归纳
当N极向上抽出线圈时，感应电流的磁场方向与磁铁的磁场方向相同。实验表明，感应电流的磁场方向，并非始终和原来条形磁铁的磁场方向相同。
教师问：“如果将S极向上抽出线圈时，又会是什么结果呢？”先让学生继续大胆的猜想，然后对学生不同的猜想结论不予及时回答，而是安排学生进行分组实验，自行通过实验去探究自己的猜想结果。
4.4 实验验证
教师安排学生进行分组实验验证，当S极向上抽出时，观察电流计指针偏转和感應电流方向，并探究感应电流磁场方向和磁铁磁场方向的关系。学生兴趣盎然，积极动手实验，并很快得出：感应电流磁场方向向上，与磁铁的磁场方向相同。
5 归纳总结
得到以上的实验现象和结论后，按照认知理论和学生现有水平，学生并不能很快从现象和结论中总结出清晰的规律。这也是楞次定律学习的一个难点，尤其是关于“阻碍变化”的规律总结。此时教师可指导各小组构建表格，把实验信息填入表格进行比较研究，探寻规律。提前布置要求每一小组都要到台上展示本组的成果，其他学生给每个小组评分，选出最佳结果小组，培养各小组的合作意识。当学生总结出的规律和教材上规律基本相同时，探求知识的热情和信心受到激发，有利于学习兴趣的培养。让学生成为课堂教学中真正的主体，在探究与合作中培养其科学思维，形成对学生终身有益的学科核心素养。
【参考文献】
[1]王建中.中学物理教学设计与案例研究[M].北京:科学出版社,2012.
[2]崔允漷.有效教学[M].上海:华东师范大学出版社,2009.
[3]李铁章.中学生物理质疑意识和能力培养初探[J].物理之友,2016(6).