對“功和能”教學(xué)設(shè)計中細節(jié)的處理

劉曉鋒

摘 要 本文以“功和能”為例，闡述了自己的設(shè)計理念和設(shè)計細節(jié)，提出了物理教學(xué)重視“過程”的重要性。

關(guān)鍵詞 功和能 設(shè)計 過程

中圖分類號：G424 文獻標(biāo)識碼：A

On the Details of "Power and Energy" Instructional Design

LIU Xiaofeng

（Gong'an No.2 Middle School， Jingzhou， Hubei 434300）

Abstract In this paper， take "power and energy" for example， presented their design concepts and design details of the proposed emphasis on the importance of physical education "process".

Key words power and energy； design； process

1 設(shè)計初衷

對于本節(jié)內(nèi)容的教學(xué)，其教學(xué)目的是使學(xué)生知道做功的過程伴隨著能量的轉(zhuǎn)化，理解功是能量轉(zhuǎn)化的量度，并能分析一些實際問題，從整章內(nèi)容來看它起一個過渡的作用。通過閱讀一些教學(xué)參考資料不難發(fā)現(xiàn)通常情況下，我們會把這一節(jié)內(nèi)容設(shè)計成這樣：先看一些多媒體實例，比如：流動的河水推動水輪機、重錘打樁、彈簧彈物體等。然后逐一討論講解這些實例過程中的能量轉(zhuǎn)化和做功，確定顯而易見的關(guān)系。最后由學(xué)生自己舉例分析，以達到幫助學(xué)生確定和理解功和能量轉(zhuǎn)化之間關(guān)系的目的。筆者認為這樣的教學(xué)設(shè)計無論在教學(xué)目標(biāo)的達成上還是在學(xué)生分析問題能力的提高上，其作用是客觀存在的，但過程卻是比較主觀和無助的。尤其是青年教師，在教學(xué)經(jīng)驗不足的情況下，如果僅僅套用常規(guī)做法，對教材不進行深入的認真的思考。很容易進入實例堆積的怪圈，而無法駕御教材并最終無法達到教學(xué)目標(biāo)。

鑒于以上幾點的教學(xué)思考，筆者在教學(xué)實踐中嘗試了如下的設(shè)計。

2 關(guān)于細節(jié)的處理

2.1 確定功和能之間存在關(guān)系

傳統(tǒng)的物理課堂教學(xué)，教師的備課往往比較重視對教材的鉆研，自己深刻的理解所教的物理知識，比較重視怎樣在把物理知識在課堂上講清講透。但是重視學(xué)生參與和知識再現(xiàn)過程的備課，需教師在自己深刻理解所教的物理知識基礎(chǔ)上，研究學(xué)生獲得物理知識時，經(jīng)歷怎樣的過程，獲得怎樣體驗，“過程”中有哪些收獲，特別是對學(xué)生終生帶來影響的收獲。要了解認識兩個事物（概念）之間的關(guān)系，首先應(yīng)該確認它們之間確實存在關(guān)系，然后再通過一定的方法明確它們之間的關(guān)系。 在科學(xué)認識活動中，類比方法具有啟發(fā)思路、提供線索、舉一反三、觸類旁通的作用。將這一方法應(yīng)用于物理學(xué)習(xí)中，會十分有助于對物理知識的理解和掌握。

引課中筆者讓學(xué)生對能量進行思考，通過無約束的討論讓他們講對能量的認識。由于知識的限制，雖然展開的是無約束討論，但學(xué)生的認識還是主要集中在以下兩個方面：能量的類型和能量守恒定律。這兩點正是下面教學(xué)過程中要圍繞的要點。再簡單回憶剛剛學(xué)過的功的知識。筆者通過引導(dǎo)學(xué)生分析一種能量（熱能）的單位，再和功的單位進行比較，很容易得到兩者之間的一個共同點——單位相同。從而確定兩者之間確實存在聯(lián)系。

在實際教學(xué)過程中，筆者發(fā)現(xiàn)學(xué)生很容易根據(jù)單位相同這一點，得到功和能一樣，功就是能的常見的錯誤結(jié)論。在此筆者告訴學(xué)生：判斷兩個事物是否相同并不能單單看一個方面，要分析事物之間的關(guān)系一定要全面，現(xiàn)在從單位這個角度來看，我們可以知道功和能之間有密切關(guān)系這一個結(jié)論。

2.2 通過理想實驗過程探尋功和能之間的（定性）關(guān)系

學(xué)生走過的是題海，跳過的是“過程”。沒有“經(jīng)歷（感受）、感受（體會）、探索”的過程。又怎么會對一件事物產(chǎn)生興趣呢？在課堂教學(xué)中筆者設(shè)計了如下的理想實驗過程：輕彈簧把原來靜止在光滑水平面上的物體彈出去（實驗一）和物體做自由落體（實驗二）這兩個實驗。

實驗一：分析彈簧和物體的受力情況和運動情況，彈簧受到墻對彈簧向右的力和物體對彈簧向左的力分別設(shè)為F0和F1，物體受到彈簧對物體向右的力和向右的外力設(shè)為F2和F3，其中F1和F2是作用力和反作用力，F(xiàn)3是使物體在實驗前處于靜止?fàn)顟B(tài)的外力，實驗開始后將撤去F3。

圖1

圖2

學(xué)生分析彈簧和物體在運動過程中的受力情況（圖1-2）

其中F1和F2的大小相同。容易得到表1：

學(xué)生分析得到F1對彈簧做負功，F(xiàn)2對物體做正功。從能量角度可以發(fā)現(xiàn)從初狀態(tài)到末狀態(tài)彈簧的能量減少，而物體的能量（動能）卻在增加。根據(jù)能量守恒讓學(xué)生思考彈簧減少的勢能去哪里了，物體的動能又從何而來。（下轉(zhuǎn)第168頁）（上接第136頁）學(xué)生很容易得到彈簧把能量給了物體。再讓學(xué)生思考彈簧勢能減少的原因是什么呢？通過對問題的思考和討論我們得到：

表1

結(jié)論一：物體間的能量轉(zhuǎn)移伴隨著做功，而做功越多，能量轉(zhuǎn)移也越多。

實驗二：物體做自由落體，讓學(xué)生分析物體的受力情況得到物體只有重力作用，再看能量的情況，物體的動能增加，而勢能卻在減少，其中也伴隨著重力在做功。而且重力做功的多少和物體勢能減少的原因是相同的，都是由物體下落的位移唯一所決定。所以做功越多，能量從一種形式到另一種形式的變化也多。再通過討論得到：

結(jié)論二：物體內(nèi)的能量變化伴隨著做功，而做功越多，能量變化也越多。

通過兩個定性的理想實驗得到：能量的轉(zhuǎn)化（轉(zhuǎn)移和變化）伴隨著做功，而且功是能量轉(zhuǎn)化的量度。

2.3 通過講解實例，使學(xué)生對這一對關(guān)系的理解上升到物理意義上

在教學(xué)實踐中，通過講解書中機械能與內(nèi)能的轉(zhuǎn)化的例子以加深理解。首先讓學(xué)生先閱讀課文內(nèi)容，提出實例：列車在機車牽引下加速運動。

學(xué)生參與討論，共同分析說明：列車在機車的牽引下加速運動，列車的機械能增加，同時機車的熱機消耗內(nèi)能，牽引力對列車做了多少功，就有多少內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機械能。

小結(jié)：能量轉(zhuǎn)化過程中，轉(zhuǎn)化能量的多少可以由作功的多少來度量。

2.4 學(xué)以致用

筆者讓學(xué)生尋找生活中的能量轉(zhuǎn)化過程，并分析出其中的做功過程，以達到加深理解功和能量轉(zhuǎn)化之間的關(guān)系，但是很不幸，生活中有太多的伴隨著做功過程的能量轉(zhuǎn)化，比如電風(fēng)扇通電轉(zhuǎn)動、日光燈發(fā)光等等，雖然能量轉(zhuǎn)化明顯，但尋找其中的做功過程或者對做功過程的描述卻不容易，從而使教學(xué)陷入困境。

當(dāng)然課后思考發(fā)現(xiàn)要解決這一問題，也很容易——我們只要讓學(xué)生先找做功的實例，再分析其中的能量變化，嘗試后發(fā)現(xiàn)完全可以達到預(yù)計的效果。所以在教學(xué)設(shè)計的時候，考慮問題一定要周到。就算是兩個環(huán)節(jié)的前后順序問題都可能影響整堂課的教學(xué)效果。

3 設(shè)計感悟

設(shè)計教學(xué)過程時，要注重調(diào)動學(xué)生的積極性和主動性，力求從探究的角度去安排教學(xué)內(nèi)容，將知識本身的嚴(yán)謹(jǐn)性邏輯性同發(fā)現(xiàn)知識的各種可能性有機的結(jié)合起來，使教學(xué)包含探索的因素。當(dāng)然，教學(xué)策略具有動態(tài)生成性、選擇性、靈活性、創(chuàng)新性等特點，教師應(yīng)根據(jù)新課改的目標(biāo)、教學(xué)內(nèi)容、師生實際、學(xué)校條件等因素設(shè)計課堂教學(xué)的策略，最大限度地促進學(xué)生的有效學(xué)習(xí)。

“過程”能實現(xiàn)學(xué)生的參與，知識的再現(xiàn)，也是學(xué)生情感體驗的保證。我們在強調(diào)學(xué)生參與過程，知識再現(xiàn)過程的同時，都離不開教師在備課、情景、問題等方面的準(zhǔn)備過程，沒有“過程”，學(xué)生也就失去實踐、探索體驗。學(xué)生參與知識再現(xiàn)過程的多少，是衡量一節(jié)課是否成功的標(biāo)準(zhǔn)，所以在新課程標(biāo)準(zhǔn)下要特別注重學(xué)生與“過程”、教師與“過程”、知識與“過程”的關(guān)系。

參考文獻

[1] 王較過，陶麗娟.美國高中物理教科書中“功和能”內(nèi)容呈現(xiàn)方式及啟示.內(nèi)蒙古師范大學(xué)學(xué)報（教育科學(xué)版），2009（6）.