中職學生的科學素養(yǎng)的養(yǎng)成

摘 要：科學素養(yǎng)的培養(yǎng)和教育，是我們在青年學生的思想和技能培訓中重要和必須的基本工作。它是我們在教育和培訓的一條主線，無論點滴、分散的個例，還是系統(tǒng)的理論教學中，我們必須緊緊抓住，通過潛移默化加深和引導(dǎo)。

關(guān)鍵詞：學 思維 科學素養(yǎng)

中圖分類號：G71 文獻標識碼：A 文章編號：1673-9795（2013）04（a）-0098-01

處于15～20年齡段的學生群體，其思維的發(fā)展和變化是很快的、很不穩(wěn)定的，思維是發(fā)散的，對直觀的現(xiàn)象反映是比較強烈的。而作為今后工程技術(shù)人員的培養(yǎng)，科學的思維邏輯，科學的思維習慣、嚴謹?shù)乃季S養(yǎng)成，對于今后的工程實踐活動、作業(yè)方式都是一項不可或缺的基本素養(yǎng)。結(jié)合多年的教學實踐，我從能量轉(zhuǎn)換與守恒定律的教學中作一些總結(jié)和論述。

從中學開始，我們利用熱力學第一定律：△U=Q+W引入能量轉(zhuǎn)換與守恒定律的，這僅僅是一個比較抽象的認識，對該年齡段的學生來說，這種認識在其思維發(fā)展中，僅只是一個表層的淺淡反應(yīng)。而在中職教育中，從做功開始，引入機械能、機械能轉(zhuǎn)換、守恒，及結(jié)合動力學的應(yīng)用，還是后續(xù)的靜電學中帶電粒子的運動，全電路的歐姆定律的建立，直至回路定律的應(yīng)用，都貫穿著能量轉(zhuǎn)換與守恒的思想，而這階段正是他們思維可塑性最強、思維易于發(fā)散、專注度不穩(wěn)定的時期，課程的跨度在一到兩個學期，如何利用好這一段寶貴的時段，既完成教學任務(wù)，又給學生培養(yǎng)良好的思維習慣，養(yǎng)成一個基本的科學思維方式呢？下面我從機械能的教學做一論述。

1 機械能、機械能的相互轉(zhuǎn)換、機械能的守恒

能量：物體具有的做功本領(lǐng)。在機械運動范圍內(nèi)，它包含兩種形式。

1.1 動能

物體由于運動而具有的能量。若質(zhì)量為m的物體以速度v運動時具有的能量是

Ek=mv2.

現(xiàn)在我們討論它的引入，在一平直的公路上，汽車關(guān)閉發(fā)動機后，滑行距離s后停下來，在這一過程中，只有阻力Ff做功，或者說汽車克服阻力做功。那么，在這一過程中，需要強調(diào)的是汽車有克服阻力做功的這個能力。

同一汽車，重車和輕車它的做功能力是不同的。這是很直觀的，裝滿貨物的汽車和空車時做功的本領(lǐng)是截然不同的，對這階段的學生來說，是易于接受的。因此，汽車的動能與物體的質(zhì)量有關(guān)，Ek∝m。這是一種直觀性的思維，在思維上會引起較深的反應(yīng)。如再接合一些例子，滿載的大貨車，不容易停下來等，撞擊物體將引起巨大的破壞，將會加深這種反應(yīng)。

其次，汽車的速度越快，做功的本領(lǐng)也越大，且Ek∝v2。而速度是一個較抽象的概念，快與慢是人們對運動物體印象式的描述。它對大多數(shù)沒有親身駕駛體會的人來說，尤其是青年學生來說，更加籠統(tǒng)。

這需要上思維上的一個想象，它是思維層次培養(yǎng)的啟蒙點。在教學中，我們采用了先直觀，烙印強烈的反應(yīng)，然后再過度到想象，跳躍式的思維疊加上，使得注意力能夠非常專注。在腦海中既建立起概念來，又把其重要的因素和意義裝載在其思維中。

1.2 重力勢能

將一質(zhì)量為m的物體搬離地面一定高度h后，物體具有的做功本領(lǐng)。Ep=mgh.

同一物體，重物和輕物搬離地面同一高度，其具有的做功本領(lǐng)也是不同的，Ep∝m，輕重也是比較直觀的，它的討論和動能Ek的討論一樣。也可以看到，它們在與質(zhì)量的關(guān)系中是統(tǒng)一的、有相同的邏輯性。

其次，與高度有關(guān)，Ep∝h。高度是一個空間的概念，具有一定的空間想象，但它是一個較淺的思維認識。高與矮的認識，對青少年及成人來說，是比較直觀的。但我們的目的不在于此，而是要進行思維升華，勢能的本質(zhì)是：由于物體的位置變化，而具有了做功本領(lǐng)，著重在物體的位置變化，無論在此的教學，還是后續(xù)的電勢能的教學，都起著承上啟下的作用，從思維角度而言，它反映了思維的嚴密性、統(tǒng)一性、邏輯性。

1.3 機械能的轉(zhuǎn)換與守恒

物體具有的動能和勢能的總和，稱為機械能。即：

E=Ek+EP或E=mv2+mgh.

引入一個例子，一重物從離地某高處自由下落，速度越來越快，高度逐漸減少.啟發(fā)式討論：物體的動能、勢能如何轉(zhuǎn)換？靠什么做功來實現(xiàn)？

顯然，在這個實例中，能夠直觀地依靠對速度、高度的變化來判斷：速度增加，則動能Ek增加，高度減少，勢能減少。這兩個相反的變化是同時發(fā)生的，它們是緊密聯(lián)系在一起，必須同時來考慮。從思維角度來看，它們是兩個思維過程，卻必須在一個統(tǒng)一體中來考慮，它需要一個較深的專注，一個清晰的邏輯思考。對這階段的學生來說，是一個難點，我們在教學之中，既要注意直觀性，又要不斷啟迪，引導(dǎo)他們進行思維升華。

自由下落過程，僅受重力作用，只有重力做功。他們之間的轉(zhuǎn)換是通過重力做功來實現(xiàn)的：

兩種能量的變化△Ek=mv22-mv12，

△EP=mgh2-mgh1.

而WG=mg（h1-h2），Wk=△Ek

因此mv22-mv12=mg（h1-h2）

整理后，可以有：mv12+mgh1=mv22 +mgh2即E1=E2

或△EP=△Ek我們得到：在只有重力做功的條件下，各個位置的機械能相等。重力勢能和動能通過重力做功可以實現(xiàn)互相轉(zhuǎn)換。總的機械能保持不變。

可以看到，在能量轉(zhuǎn)換和守恒的討論中，它需要建立起思維的層次來，并且有較高的專注度，嚴密的邏輯思維判斷?？此坪唵蔚膯栴}，對思維的訓練、思維能力的培養(yǎng)其實是有很好作用的，對后續(xù)的思維發(fā)展、升華是非常重要的基礎(chǔ)。

參考文獻

[1]（美）庫珀，著.物理世界（上）[M].楊基方，等，譯.北京：海洋出版社，1981：158-172，93-102.

[2]東延民.中學物理教學參考[M].陜西：陜西師大出版社.

[3]（美）亨普爾，著.自然科學的哲學[M].張華夏，譯.北京：中國人民大學出版社，2006.