叩開物理學(xué)史之門開啟智慧之旅

季健

在蘇科版初中物理的第十八章有《能源利用與社會(huì)發(fā)展》這么一節(jié)內(nèi)容，這節(jié)內(nèi)容在很多老師眼中，是讀書課、訓(xùn)練課，大部分教師將書本中的內(nèi)容在通過(guò)閱讀、提問(wèn)等形式得以實(shí)現(xiàn)，然后將常見能源進(jìn)行強(qiáng)化式的訓(xùn)練，達(dá)到服務(wù)于中考的目的。但是，本節(jié)課的價(jià)值卻遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于這些，教師如果能精心備課，認(rèn)真挖掘其中的內(nèi)涵，共同與學(xué)生一起叩開物理學(xué)史之門，和學(xué)生一起經(jīng)歷人類利用能源的發(fā)展歷程，一起分享智慧、一起體驗(yàn)困惑、一起收獲喜悅、一起邁向發(fā)展，最終促使學(xué)生的智力增長(zhǎng)。

情景再現(xiàn)、體驗(yàn)火的重要性

就鉆木取火、摩擦起火這一知識(shí)點(diǎn)，教師只需要短短一分鐘就可以讓學(xué)生明白其中的能量轉(zhuǎn)化關(guān)系，即機(jī)械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，人類采用做功的方式來(lái)獲取內(nèi)能。而筆者則是通過(guò)圖片、視頻再現(xiàn)人類祖先的生活情景，每個(gè)情景的呈現(xiàn)都有其特殊的教學(xué)價(jià)值。

情景1：猿人類過(guò)著和動(dòng)物一樣的生活，他們捕獵生食動(dòng)物。

價(jià)值1：讓每個(gè)學(xué)生都感受到猿人類生活的艱辛、困苦。

情景2：一場(chǎng)森林大火，燒了幾天幾夜，燒掉了森林里的所有動(dòng)物、生物，幸存下的人們沒有食物可以食用，只好吃被燒焦的動(dòng)物，而奇跡發(fā)生了……

價(jià)值2：學(xué)生的思維能深刻感受到猿人類在火災(zāi)中無(wú)奈和絕望，而無(wú)奈和絕望中又發(fā)現(xiàn)了新的生機(jī)和新的機(jī)遇，發(fā)現(xiàn)被燒過(guò)的食物比生的食物更好吃，也感受到人類在發(fā)現(xiàn)和利用能源歷程的漫長(zhǎng)和曲折。

情景3：猿人類發(fā)現(xiàn)火可以讓食物變的更加美味，于是他們開始尋找、保存火種，而火種卻很難保存，猿人類就應(yīng)用他們的智慧和勤勞發(fā)現(xiàn)了摩擦起火的方式，從而開啟了自主取火、用火的歷程。從此食用燒熟的食物，更有營(yíng)養(yǎng)，讓人更聰明、更強(qiáng)壯。

價(jià)值3：在這個(gè)過(guò)程中，學(xué)生進(jìn)一步感受到智慧的價(jià)值，也讓學(xué)生感受到火的利用，可以讓人和其他低級(jí)動(dòng)物區(qū)分開來(lái)，開展人類文明發(fā)展的第一步。

情景4：人類文明繼續(xù)往前推進(jìn)，此時(shí)經(jīng)歷了一個(gè)非常漫長(zhǎng)的過(guò)程，此時(shí)老師給學(xué)生呈現(xiàn)人類利用人力、獸力、風(fēng)力、水力來(lái)進(jìn)行生產(chǎn)和生活……

價(jià)值4：這一幕情景讓學(xué)生感受到了人類文明進(jìn)步的同時(shí)，也感受到人類發(fā)展的緩慢，人力、獸力、風(fēng)力、水力等進(jìn)行生產(chǎn)和生活的效率比較低，而這種現(xiàn)狀也開啟了人類不斷努力和探索，深刻地感受到能源利用的艱難，也感受到效率的價(jià)值所在和意義。

實(shí)驗(yàn)再現(xiàn)、感受內(nèi)能的力量

在200多年前的很長(zhǎng)一段歷史，人類開始利用火，利用各種燃料的燃燒來(lái)獲取內(nèi)能，而內(nèi)能的使用主要用來(lái)加熱食物和取暖、照明，卻不能解決人類進(jìn)步的機(jī)械能。在18世紀(jì)，一位來(lái)自英國(guó)的小朋友瓦特在和他祖母一起做飯，發(fā)現(xiàn)鍋蓋被水蒸氣噴開來(lái)，啟發(fā)了他的思考和進(jìn)一步探究實(shí)驗(yàn)，從而發(fā)明了蒸汽機(jī)，開啟人類利用內(nèi)能向機(jī)械能轉(zhuǎn)化的過(guò)程。為了讓學(xué)生再次感受到內(nèi)能可以轉(zhuǎn)化為機(jī)械能，而且可以獲取很大的機(jī)械能，我們可以再次給學(xué)生演示（圖1）的實(shí)驗(yàn)，讓學(xué)生通過(guò)實(shí)驗(yàn)再現(xiàn)，看到燃燒酒精，將它的化學(xué)能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，再通過(guò)傳遞的形式傳遞給水和水蒸氣，最終將內(nèi)能轉(zhuǎn)化為活塞的機(jī)械能，飛的很遠(yuǎn)。

到此，人類開始利用內(nèi)能獲取更多的機(jī)械能，直接促使人類利用能源的二次革命，也正是因?yàn)闄C(jī)械能的大量獲取，汽車、輪船等交通工具得以發(fā)明和使用，第一次工業(yè)革命也隨之接踵而至。為了獲取大量的燃料，人類開始大量的開采化石燃料，煤、石油、天然氣等等，并開始大量的使用，成為社會(huì)能源的主要組成部分。為了起到良好的渲染效果，我們?cè)俅纬尸F(xiàn)第一代的汽車、輪船，還有工業(yè)革命的圖片等等。

歷程再現(xiàn)、深悟電力與文明

在上一環(huán)節(jié)，學(xué)生看到圖片中的工業(yè)的發(fā)展，也帶來(lái)了新的困惑，比如，煤、石油等化石燃料在運(yùn)輸?shù)倪^(guò)程中比較困難，能量也不宜儲(chǔ)備和轉(zhuǎn)移，在困惑面前，人類繼續(xù)用自己的智慧和勤勞開啟了新的能源利用的旅程。此時(shí)，我們?cè)俅螌v史掠影重現(xiàn)給學(xué)生，奧斯特和他的實(shí)驗(yàn)（圖2），實(shí)驗(yàn)讓電能轉(zhuǎn)化了機(jī)械能。

圖文并茂的呈現(xiàn)，不僅僅給學(xué)生傳遞了歷史背景下人類的進(jìn)步，更用這種老照片渲染一種歲月的痕跡，讓科學(xué)家們當(dāng)年的智慧與艱辛展現(xiàn)給大家。

從此，電成為人類社會(huì)生產(chǎn)和生活不可缺失的能源，此時(shí)，我們把課堂再次還給學(xué)生，讓學(xué)生舉例生活中和電有關(guān)的用電器，分別從生活、生產(chǎn)、交通等方面進(jìn)行，學(xué)生在參與思考和回答的過(guò)程中，感受到電能可以轉(zhuǎn)化為人類生產(chǎn)和生活所需要的各種能量，而且傳輸更便捷、使用更方便。而且隨著技術(shù)的進(jìn)步，電的利用也開始了信息時(shí)代的到來(lái)，開啟了人類文明的新歷程。

危機(jī)再現(xiàn)、感悟能源與未來(lái)

在學(xué)生學(xué)得很開心的時(shí)候，教室投影屏幕呈現(xiàn)了黑屏，告訴學(xué)生，人類出現(xiàn)了嚴(yán)重的能源危機(jī)，隨之而來(lái)的還有環(huán)境污染問(wèn)題，現(xiàn)在怎么辦呢？請(qǐng)同學(xué)們交流討論一下。

此時(shí)，每個(gè)學(xué)生都參與到相應(yīng)的思維之中，他們結(jié)合自己已有的知識(shí)與技能、經(jīng)驗(yàn)和認(rèn)知開始思考如何改變這種現(xiàn)狀。學(xué)生基本可以獲知以下幾點(diǎn)：①開發(fā)新能源，比如太陽(yáng)能、風(fēng)能等；②節(jié)約使用已有能源。節(jié)能意識(shí)滲透到每個(gè)地球公民的意識(shí)中，通過(guò)每個(gè)公民的行為來(lái)達(dá)成節(jié)約能源的效果；③提高能源使用效率，通過(guò)科技手段提高機(jī)械的能源使用效率，如汽車使用的過(guò)程中，如何減少尾氣排放過(guò)程中熱量的流失等等。

教師借助學(xué)生討論出來(lái)的結(jié)果，向?qū)W生介紹幾種常見的新能源，比如核能、氫能，讓學(xué)生了解這些能源已經(jīng)逐漸被人類所開發(fā)和利用，而且人類還在進(jìn)行進(jìn)一步的開發(fā)和利用。

概念自構(gòu)、開啟閱讀與自學(xué)

了解好人類利用能源的歷程，感受這些歷程和社會(huì)發(fā)展的關(guān)系，接下來(lái)，我們就引導(dǎo)學(xué)生自主閱讀，讓學(xué)生了解能源的分類標(biāo)準(zhǔn)和分類性質(zhì)。這個(gè)過(guò)程是還原學(xué)生在課堂中的自主學(xué)習(xí)的空間和時(shí)間，讓學(xué)生學(xué)會(huì)學(xué)習(xí)，學(xué)會(huì)分析。隨后，教師采用問(wèn)題鏈的形式來(lái)了解學(xué)生對(duì)相應(yīng)概念的建構(gòu)情況。

問(wèn)題1：你知道水能是可再生能源還是不可再生能源嗎？

生：可再生能源。

問(wèn)題2：為什么水能是可以再生的能源？

生：因?yàn)樗芟囊院筮€能自己生成，可以循環(huán)使用。

問(wèn)題3：那么水能是新能源還是常規(guī)能源？為什么

……

教師采用“是什么？”“為什么？”問(wèn)題的形式來(lái)幫助學(xué)生對(duì)剛才閱讀過(guò)程中自己建構(gòu)起來(lái)的概念進(jìn)行鞏固和提升。也在能源分類的鞏固和提升的過(guò)程中，慢慢滲透能源利用過(guò)程中要堅(jiān)持可持續(xù)發(fā)展的原則，慢慢提升本節(jié)課的內(nèi)在價(jià)值。

這樣的一節(jié)課非常地充實(shí)，學(xué)生在收獲知識(shí)的同時(shí)，更收獲了情感，讓學(xué)生深刻地感悟到能源利用與社會(huì)發(fā)展的關(guān)系，也讓學(xué)生知道在今后的能源利用和社會(huì)發(fā)展的過(guò)程中，善于利用智慧和勤勞開啟一條可持續(xù)發(fā)展的道路。

（作者單位：江蘇省常熟市外國(guó)語(yǔ)初級(jí)中學(xué)）endprint