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[摘 要]文章以“几种常见的磁场”的教学为例，探讨了类比法、微元法、叠加法等科学方法的教学，以此强调教师应该善于以物理知识的探索为载体，引导学生感悟隐含于其中的方法和思想，这样不但有助于学生理解知识，更有助于培养学生的能力。
[关键词]磁场；科学方法；核心素养
[中图分类号] G633.7 [文献标识码] A [文章编号] 1674-6058（2018）32-0044-02
如果和高中生就“物理学习难在何处”进行交流，那么大部分学生会说：“电场和磁场是物理学习中难度最大的内容。”原因是，太过抽象，也正因为其非常抽象，在教学中就必然涉及大量的科学研究方法。运用相应的科学方法进行教学，一方面能降低该节内容的学习难度，另一方面可以此为契机，让学生较为充分地接受科学方法的教育。对学生而言，在他们的后续发展中，他们也许很难再系统化地接触物理知识，但是沉淀在他们思维中的科学方法将指引他们在自己的人生道路上稳步前行，所以我们有必要抓住契机，做好科学方法教育。
一、通过类比法，帮助学生认识磁感线
磁感线是研究磁场最有效的一种手段，它是对磁场的一种具体化描述，学生在初中阶段也接触过，但是时过境迁，不少学生已经遗忘了。为此，我们就必须考虑到学生已经对电场线有了较好的认识，所以我们可以指导学生由此出发，通过类比来认识和理解磁感线。当然，就类比法来讲，我们一方面要让学生发现知识点之间的相似之处，另一方面也要指导学生发现二者之间的差别。这样的处理可以让学生的认识更加清晰，且能避免思维定式的干扰。教学中，我们可以由电场线来组织提问，由此切入正题，我们可以这样来组织问题：
（1）电场线是怎样画出来的？它真实存在吗？怎样从电场线发现电场特点？电场线有着怎样的基本规律？
（2）我们应怎样描述磁场？
（3）如何从磁感线上看出磁场的特点？
通过以上三个问题，引导学生从类比的角度完成切入，讓学生初步接纳磁感线，然后通过铁粉实验模拟磁体外侧磁感线的存在，从而让学生形成一个相对形象化的认识。最后，还要让学生在讨论中完成对磁感线和电场线的对比，以加深学生的理解。
二、通过微元法，让学生区分通电直导线和环形电流的磁场特点
电流的磁场是学生学习的重点，具体操作中需要用到安培定则，但是对通电直导线和环形电流这两种情况，学生不易把握，同样是使用右手，但是基本对应关系有差别。当我们采用安培定则判断通电直导线所产生的磁场时，是用右手握住直导线，伸直的拇指对应着电流的方向，弯曲的四指对应周围磁感线的环绕方向；如果是用安培定则分析环形电流所产生的磁场，则是用右手去握环形电流，弯曲的四指对应环形电流的方向，伸直的拇指则对应环形电流轴线处磁感线的方向。
上述两种操作，很容易让初次接触的学生产生混乱，长期如此，学生将无法精准把握住四指和拇指分别对应什么。对此，可以引导学生采用微元法分析，让他们充分意识到长直导线和环形导线之间的关联，即可以对环形电流进行分割，只要分割的段落足够短，那么就可以将其视为一段段直导线，然后可采用直导线磁场的判断方法来处理，最终将所有直导线磁场的结论进行叠加即可完成任务。
在物理研究过程中，很多问题的处理都要用到微元思想，在上述问题的处理过程中，可引导学生展开分析和比较，促使学生发现两种不同形式电流之间的关联，避免学生的认识发生混淆，同时还可以训练学生的思维，提升他们对微元法的理解。为了让学生在学习过程中能够自主发现相关方法的应用，笔者认为可以这样设计问题：在学习过用安培定则判断直线电流产生磁场的前提下，应如何分析环形电流，然后采用类似的方法来分析它所产生的磁场。这样的问题直接将学生的思维导向“化曲为直”的微元法，学生主动而积极地探求联系、形成结论。最后，我们再将安培定则有关环形电流的分析呈现出来，让学生比较并掌握知识的脉络。
三、通过叠加法，让学生从环形电流的磁场认识通电螺线管磁场
很多教师在引导学生认识通电螺线管的磁场时，很是含糊，这是什么原因呢？笔者认为，这可能是部分教师认为，学生在初中阶段重点学习过通电螺线管，而且强调过用右手螺旋定则判断磁场方向。所以，很多教师认为一笔带过即可，但是笔者认为，教材关于这块内容，先讲直线电流，再讲环形电流，最后讲通电螺线管，是有深意的，在实际教学中，教师需要引导学生由环形电流磁场的分析发展到通电螺线管磁场的分析，由此让学生自己发现关联，体会隐含在其中的科学方法——叠加法。
为了帮助学生联想，我们可以提出问题：当你们已经明确环形电流的磁场特点之后，该如何研究通电螺线管的磁场特点呢？这句话的潜台词就是需要学生将思维迁移一下，借助已有结论完成问题的解释。学生自然也就想到，环形电流其实就是最特殊的通电螺线管，只是其匝数只有一匝而已。因为通电螺线管可视为是环形电流的串联结构，所以有关环形电流的判断结果经过叠加处理后，可以适用于通电螺线管。
上述方法有助于学生理解相关知识，在电磁感应中，经常需要将多匝线圈视为多个单匝线圈的串联，甚至视为多个电源的串联。在这一章节渗透这一思想方法，有助于学生提前认识，这样在后续内容的学习过程中，学生的理解和分析会更加高效。
四、通过归纳法，引导学生总结磁感线的特点
归纳法是总结和提炼物理知识规律的重要手段，在本节内容的学习过程中，学生会接触到若干种磁场，对应这些磁场，教师一方面要指导学生理解其基本特点，比如要记住条形磁铁的磁场分布、匀强磁场的磁场分布等；另一方面也要指导学生结合这些具体磁场的实际情况，展开总结，最终提炼出较为普遍的结论。
磁感线是本节较为重要的内容，在教学过程中，我们可以将一些典型磁场的磁感线投影在屏幕上，引导学生展开比较分析，指导他们自主展开归纳思考。当然，有的内容，学生可能无法一眼看穿，教师要引导学生有针对性地观察和分析，比如学生很少考虑磁体内部的磁场特征，我们就可以直接告诉学生：通电螺线管的磁场分布和条形磁铁存在相似性，由此我们还可以借助通电螺线管内部的磁场特点来研究条形磁铁内部的磁场特征。学生在此基础上形成结论：磁感线是一根封闭的曲线，在磁体的外部，磁感线由N极出发，终止于S极；在磁体的内部，磁感线由S极出发，终止于N极。结合诸如此类的分析，学生能更加主动地归纳出磁感线的基本特点，并自发地完成磁感线和电场线的比较：（1）这两种线都是人们为了理解抽象对象而设想出来的；（2）这两者的切线方向都对应场的方向，疏密程度反映场的强度；（3）磁感线是封闭的曲线。
以上是实施科学方法教育的一个例子，在日常物理课堂上，教师要善于发掘科学方法教育的素材，并巧妙设计，将某些方法进行显化处理，引导学生在科学探究的过程中，主动而自发地运用相关方法分析问题。长此以往，学生将反复经历科学方法和理性思维的洗礼，他们的思维品质将因此而提升，探究意识也将更加强烈，同时他们对物理知识也将形成更加深刻而本质的认识和理解。
[ 参 考 文 献 ]
乔通，邢红军.初中物理教学中应用物理知识的科学方法教育内容研究[J].物理教师，2011（1）：18-19 21.
（责任编辑 易志毅）
[关键词]磁场；科学方法；核心素养
[中图分类号] G633.7 [文献标识码] A [文章编号] 1674-6058（2018）32-0044-02
如果和高中生就“物理学习难在何处”进行交流，那么大部分学生会说：“电场和磁场是物理学习中难度最大的内容。”原因是，太过抽象，也正因为其非常抽象，在教学中就必然涉及大量的科学研究方法。运用相应的科学方法进行教学，一方面能降低该节内容的学习难度，另一方面可以此为契机，让学生较为充分地接受科学方法的教育。对学生而言，在他们的后续发展中，他们也许很难再系统化地接触物理知识，但是沉淀在他们思维中的科学方法将指引他们在自己的人生道路上稳步前行，所以我们有必要抓住契机，做好科学方法教育。
一、通过类比法，帮助学生认识磁感线
磁感线是研究磁场最有效的一种手段，它是对磁场的一种具体化描述，学生在初中阶段也接触过，但是时过境迁，不少学生已经遗忘了。为此，我们就必须考虑到学生已经对电场线有了较好的认识，所以我们可以指导学生由此出发，通过类比来认识和理解磁感线。当然，就类比法来讲，我们一方面要让学生发现知识点之间的相似之处，另一方面也要指导学生发现二者之间的差别。这样的处理可以让学生的认识更加清晰，且能避免思维定式的干扰。教学中，我们可以由电场线来组织提问，由此切入正题，我们可以这样来组织问题：
（1）电场线是怎样画出来的？它真实存在吗？怎样从电场线发现电场特点？电场线有着怎样的基本规律？
（2）我们应怎样描述磁场？
（3）如何从磁感线上看出磁场的特点？
通过以上三个问题，引导学生从类比的角度完成切入，讓学生初步接纳磁感线，然后通过铁粉实验模拟磁体外侧磁感线的存在，从而让学生形成一个相对形象化的认识。最后，还要让学生在讨论中完成对磁感线和电场线的对比，以加深学生的理解。
二、通过微元法，让学生区分通电直导线和环形电流的磁场特点
电流的磁场是学生学习的重点，具体操作中需要用到安培定则，但是对通电直导线和环形电流这两种情况，学生不易把握，同样是使用右手，但是基本对应关系有差别。当我们采用安培定则判断通电直导线所产生的磁场时，是用右手握住直导线，伸直的拇指对应着电流的方向，弯曲的四指对应周围磁感线的环绕方向；如果是用安培定则分析环形电流所产生的磁场，则是用右手去握环形电流，弯曲的四指对应环形电流的方向，伸直的拇指则对应环形电流轴线处磁感线的方向。
上述两种操作，很容易让初次接触的学生产生混乱，长期如此，学生将无法精准把握住四指和拇指分别对应什么。对此，可以引导学生采用微元法分析，让他们充分意识到长直导线和环形导线之间的关联，即可以对环形电流进行分割，只要分割的段落足够短，那么就可以将其视为一段段直导线，然后可采用直导线磁场的判断方法来处理，最终将所有直导线磁场的结论进行叠加即可完成任务。
在物理研究过程中，很多问题的处理都要用到微元思想，在上述问题的处理过程中，可引导学生展开分析和比较，促使学生发现两种不同形式电流之间的关联，避免学生的认识发生混淆，同时还可以训练学生的思维，提升他们对微元法的理解。为了让学生在学习过程中能够自主发现相关方法的应用，笔者认为可以这样设计问题：在学习过用安培定则判断直线电流产生磁场的前提下，应如何分析环形电流，然后采用类似的方法来分析它所产生的磁场。这样的问题直接将学生的思维导向“化曲为直”的微元法，学生主动而积极地探求联系、形成结论。最后，我们再将安培定则有关环形电流的分析呈现出来，让学生比较并掌握知识的脉络。
三、通过叠加法，让学生从环形电流的磁场认识通电螺线管磁场
很多教师在引导学生认识通电螺线管的磁场时，很是含糊，这是什么原因呢？笔者认为，这可能是部分教师认为，学生在初中阶段重点学习过通电螺线管，而且强调过用右手螺旋定则判断磁场方向。所以，很多教师认为一笔带过即可，但是笔者认为，教材关于这块内容，先讲直线电流，再讲环形电流，最后讲通电螺线管，是有深意的，在实际教学中，教师需要引导学生由环形电流磁场的分析发展到通电螺线管磁场的分析，由此让学生自己发现关联，体会隐含在其中的科学方法——叠加法。
为了帮助学生联想，我们可以提出问题：当你们已经明确环形电流的磁场特点之后，该如何研究通电螺线管的磁场特点呢？这句话的潜台词就是需要学生将思维迁移一下，借助已有结论完成问题的解释。学生自然也就想到，环形电流其实就是最特殊的通电螺线管，只是其匝数只有一匝而已。因为通电螺线管可视为是环形电流的串联结构，所以有关环形电流的判断结果经过叠加处理后，可以适用于通电螺线管。
上述方法有助于学生理解相关知识，在电磁感应中，经常需要将多匝线圈视为多个单匝线圈的串联，甚至视为多个电源的串联。在这一章节渗透这一思想方法，有助于学生提前认识，这样在后续内容的学习过程中，学生的理解和分析会更加高效。
四、通过归纳法，引导学生总结磁感线的特点
归纳法是总结和提炼物理知识规律的重要手段，在本节内容的学习过程中，学生会接触到若干种磁场，对应这些磁场，教师一方面要指导学生理解其基本特点，比如要记住条形磁铁的磁场分布、匀强磁场的磁场分布等；另一方面也要指导学生结合这些具体磁场的实际情况，展开总结，最终提炼出较为普遍的结论。
磁感线是本节较为重要的内容，在教学过程中，我们可以将一些典型磁场的磁感线投影在屏幕上，引导学生展开比较分析，指导他们自主展开归纳思考。当然，有的内容，学生可能无法一眼看穿，教师要引导学生有针对性地观察和分析，比如学生很少考虑磁体内部的磁场特征，我们就可以直接告诉学生：通电螺线管的磁场分布和条形磁铁存在相似性，由此我们还可以借助通电螺线管内部的磁场特点来研究条形磁铁内部的磁场特征。学生在此基础上形成结论：磁感线是一根封闭的曲线，在磁体的外部，磁感线由N极出发，终止于S极；在磁体的内部，磁感线由S极出发，终止于N极。结合诸如此类的分析，学生能更加主动地归纳出磁感线的基本特点，并自发地完成磁感线和电场线的比较：（1）这两种线都是人们为了理解抽象对象而设想出来的；（2）这两者的切线方向都对应场的方向，疏密程度反映场的强度；（3）磁感线是封闭的曲线。
以上是实施科学方法教育的一个例子，在日常物理课堂上，教师要善于发掘科学方法教育的素材，并巧妙设计，将某些方法进行显化处理，引导学生在科学探究的过程中，主动而自发地运用相关方法分析问题。长此以往，学生将反复经历科学方法和理性思维的洗礼，他们的思维品质将因此而提升，探究意识也将更加强烈，同时他们对物理知识也将形成更加深刻而本质的认识和理解。
[ 参 考 文 献 ]
乔通，邢红军.初中物理教学中应用物理知识的科学方法教育内容研究[J].物理教师，2011（1）：18-19 21.
（责任编辑 易志毅）