劉曉鋒

摘 要 本文以“功和能”為例，闡述了自己的設(shè)計(jì)理念和設(shè)計(jì)細(xì)節(jié)，提出了物理教學(xué)重視“過(guò)程”的重要性。

關(guān)鍵詞 功和能 設(shè)計(jì) 過(guò)程

中圖分類(lèi)號(hào)：G424 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)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(jì)初衷

對(duì)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(guò)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(shí)際問(wèn)題，從整章內(nèi)容來(lái)看它起一個(gè)過(guò)渡的作用。通過(guò)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(huì)把這一節(jié)內(nèi)容設(shè)計(jì)成這樣：先看一些多媒體實(shí)例，比如：流動(dòng)的河水推動(dòng)水輪機(jī)、重錘打樁、彈簧彈物體等。然后逐一討論講解這些實(shí)例過(guò)程中的能量轉(zhuǎn)化和做功，確定顯而易見(jiàn)的關(guān)系。最后由學(xué)生自己舉例分析，以達(dá)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(rèn)為這樣的教學(xué)設(shè)計(jì)無(wú)論在教學(xué)目標(biāo)的達(dá)成上還是在學(xué)生分析問(wèn)題能力的提高上，其作用是客觀存在的，但過(guò)程卻是比較主觀和無(wú)助的。尤其是青年教師，在教學(xué)經(jīng)驗(yàn)不足的情況下，如果僅僅套用常規(guī)做法，對(duì)教材不進(jìn)行深入的認(rèn)真的思考。很容易進(jìn)入實(shí)例堆積的怪圈，而無(wú)法駕御教材并最終無(wú)法達(dá)到教學(xué)目標(biāo)。

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

2 關(guān)于細(xì)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(duì)教材的鉆研，自己深刻的理解所教的物理知識(shí)，比較重視怎樣在把物理知識(shí)在課堂上講清講透。但是重視學(xué)生參與和知識(shí)再現(xiàn)過(guò)程的備課，需教師在自己深刻理解所教的物理知識(shí)基礎(chǔ)上，研究學(xué)生獲得物理知識(shí)時(shí)，經(jīng)歷怎樣的過(guò)程，獲得怎樣體驗(yàn)，“過(guò)程”中有哪些收獲，特別是對(duì)學(xué)生終生帶來(lái)影響的收獲。要了解認(rèn)識(shí)兩個(gè)事物（概念）之間的關(guān)系，首先應(yīng)該確認(rèn)它們之間確實(shí)存在關(guān)系，然后再通過(guò)一定的方法明確它們之間的關(guān)系。 在科學(xué)認(rèn)識(shí)活動(dòng)中，類(lèi)比方法具有啟發(fā)思路、提供線索、舉一反三、觸類(lèi)旁通的作用。將這一方法應(yīng)用于物理學(xué)習(xí)中，會(huì)十分有助于對(duì)物理知識(shí)的理解和掌握。

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

在實(shí)際教學(xué)過(guò)程中，筆者發(fā)現(xiàn)學(xué)生很容易根據(jù)單位相同這一點(diǎn)，得到功和能一樣，功就是能的常見(jiàn)的錯(cuò)誤結(jié)論。在此筆者告訴學(xué)生：判斷兩個(gè)事物是否相同并不能單單看一個(gè)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(gè)角度來(lái)看，我們可以知道功和能之間有密切關(guān)系這一個(gè)結(jié)論。

2.2 通過(guò)理想實(shí)驗(yàn)過(guò)程探尋功和能之間的（定性）關(guān)系

學(xué)生走過(guò)的是題海，跳過(guò)的是“過(guò)程”。沒(méi)有“經(jīng)歷（感受）、感受（體會(huì)）、探索”的過(guò)程。又怎么會(huì)對(duì)一件事物產(chǎn)生興趣呢？在課堂教學(xué)中筆者設(shè)計(jì)了如下的理想實(shí)驗(yàn)過(guò)程：輕彈簧把原來(lái)靜止在光滑水平面上的物體彈出去（實(shí)驗(yàn)一）和物體做自由落體（實(shí)驗(yàn)二）這兩個(gè)實(shí)驗(yàn)。

實(shí)驗(yàn)一：分析彈簧和物體的受力情況和運(yùn)動(dòng)情況，彈簧受到墻對(duì)彈簧向右的力和物體對(duì)彈簧向左的力分別設(shè)為F0和F1，物體受到彈簧對(duì)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(shí)驗(yàn)前處于靜止?fàn)顟B(tài)的外力，實(shí)驗(yàn)開(kāi)始后將撤去F3。

圖1

圖2

學(xué)生分析彈簧和物體在運(yùn)動(dòng)過(guò)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(duì)彈簧做負(fù)功，F(xiàn)2對(duì)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(dòng)能）卻在增加。根據(jù)能量守恒讓學(xué)生思考彈簧減少的勢(shì)能去哪里了，物體的動(dòng)能又從何而來(lái)。（下轉(zhuǎn)第168頁(yè)）（上接第136頁(yè)）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(shì)能減少的原因是什么呢？通過(guò)對(duì)問(wèn)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(shí)驗(yàn)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(dòng)能增加，而勢(shì)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(shì)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(guò)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(guò)兩個(gè)定性的理想實(shí)驗(yàn)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(guò)講解實(shí)例，使學(xué)生對(duì)這一對(duì)關(guān)系的理解上升到物理意義上

在教學(xué)實(shí)踐中，通過(guò)講解書(shū)中機(jī)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(shí)例：列車(chē)在機(jī)車(chē)牽引下加速運(yùn)動(dòng)。

學(xué)生參與討論，共同分析說(shuō)明：列車(chē)在機(jī)車(chē)的牽引下加速運(yùn)動(dòng)，列車(chē)的機(jī)械能增加，同時(shí)機(jī)車(chē)的熱機(jī)消耗內(nèi)能，牽引力對(duì)列車(chē)做了多少功，就有多少內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能。

小結(jié)：能量轉(zhuǎn)化過(guò)程中，轉(zhuǎn)化能量的多少可以由作功的多少來(lái)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(guò)程，并分析出其中的做功過(guò)程，以達(dá)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(guò)程的能量轉(zhuǎn)化，比如電風(fēng)扇通電轉(zhuǎn)動(dòng)、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(guò)程或者對(duì)做功過(guò)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(wèn)題，也很容易——我們只要讓學(xué)生先找做功的實(shí)例，再分析其中的能量變化，嘗試后發(fā)現(xiàn)完全可以達(dá)到預(yù)計(jì)的效果。所以在教學(xué)設(shè)計(jì)的時(shí)候，考慮問(wèn)題一定要周到。就算是兩個(gè)環(huán)節(jié)的前后順序問(wèn)題都可能影響整堂課的教學(xué)效果。

3 設(shè)計(jì)感悟

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

“過(guò)程”能實(shí)現(xiàn)學(xué)生的參與，知識(shí)的再現(xiàn)，也是學(xué)生情感體驗(yàn)的保證。我們?cè)趶?qiáng)調(diào)學(xué)生參與過(guò)程，知識(shí)再現(xiàn)過(guò)程的同時(shí)，都離不開(kāi)教師在備課、情景、問(wèn)題等方面的準(zhǔn)備過(guò)程，沒(méi)有“過(guò)程”，學(xué)生也就失去實(shí)踐、探索體驗(yàn)。學(xué)生參與知識(shí)再現(xiàn)過(guò)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(guò)程”、教師與“過(guò)程”、知識(shí)與“過(guò)程”的關(guān)系。

參考文獻(xiàn)

[1] 王較過(guò)，陶麗娟.美國(guó)高中物理教科書(shū)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(bào)（教育科學(xué)版），2009（6）.