“能量”知識教學(xué)探索

1、“能量”知識教學(xué)探索一、提出問題根據(jù)對幾輪教學(xué)過程的回顧與反思，及對幾屆學(xué)生的教學(xué)觀察，在教“能量”這個概念時，遇到的主要問題有：為什么要學(xué)習(xí)能量，找不到一個適合學(xué)生認(rèn)知需要的理由；基于“能是做功的本領(lǐng)”的抽象描述，難以讓學(xué)生真正理解并掌握能量概念；沒有一個能夠讓學(xué)生易于接受的、分析能量轉(zhuǎn)化的方法；判斷能量的增減時，只能基于具體能量的影響因素（如動能與物體的質(zhì)量和速度有關(guān)）進行教學(xué)。相應(yīng)的，學(xué)生學(xué)習(xí)能量概念時出現(xiàn)的主要問題有：學(xué)生知道了有“能量”這個概念，卻不知道為什么要建立這個概念；記熟了能量定義后，多數(shù)學(xué)生仍不知能量的真實含義；在研究能量的轉(zhuǎn)移與轉(zhuǎn)化時，學(xué)生一般只能機械地根據(jù)影響因素來判斷

2、，缺少感性認(rèn)識。常用的解決問題的辦法也不外乎通過習(xí)題訓(xùn)練，讓學(xué)生在多次重復(fù)中加強機械記憶，加上中學(xué)階段對能量的考查要求并不高，因此不影響學(xué)生的考試成績。但如何合乎邏輯地建立能量概念，如何讓能量概念在學(xué)生的思維中得到內(nèi)化，這是一個值得認(rèn)真思考的問題。 二、分析問題我們對能量概念進行分析后發(fā)現(xiàn)，根據(jù)現(xiàn)行教材的描述與編排，能量是一個比較抽象概念，它比功的概念更抽象。要知道，對于中學(xué)生尤其是初中生而言，力的概念本身就是抽象的，建立在力的基礎(chǔ)上的功的概念則更是抽象學(xué)生學(xué)習(xí)功時已經(jīng)遇到了很多困難。而能量概念偏偏又是以功為基礎(chǔ)的“能是做功的本領(lǐng)”或“一個物體如果能夠?qū)ν庾龉?，我們就說這個物體具有能”。以抽象

3、概念為基礎(chǔ)建立起來的概念，其抽象性可想而知。將抽象的對象形象化是化解此類困難的不二法門，我們提出猜想：可否將能量概念及能量的轉(zhuǎn)化過程形象化、“物化”，使“能量”在學(xué)生的頭腦中是一個可以“加工”的形象“物件”，從而順利建立能量及其轉(zhuǎn)化的概念。三、理論參考真的是很巧！有了這個想法后，恰好又讀到初中物理教科書中的能量概念比較研究一文（譚曉，彭征，課程教材教法2008年第12期）。此文對筆者來說，無異于雪中送炭。該文比較了中、英、德三國的教材對能量概念的處理，通過閱讀該文，我們可以管窺到英國教材中的能量概念非常生活化，而嚴(yán)謹(jǐn)?shù)牡聡滩膶δ芰恐R的處理則非常系統(tǒng)。尤其是后者提出的“能量攜帶者”、“能量轉(zhuǎn)

4、換器”等說法，也滌清筆者原本有些混沌的思考，簡直就是“山重水復(fù)”之際的“柳暗花明”。筆者當(dāng)即產(chǎn)生一個想法：用“能量攜帶者”、“能量轉(zhuǎn)換器”（后在教學(xué)實踐中改為“能量轉(zhuǎn)化器”）等有形的物體來化抽象為形象，化解學(xué)生學(xué)習(xí)的困難。順便說一下的是，江蘇科學(xué)技術(shù)出版社出版的物理9年級下冊很可貴地提到了“能量轉(zhuǎn)換器”的概念，只因是出現(xiàn)在習(xí)題中，教師一般不大注意。四、實踐研究與思考在思考相對成熟后，筆者進行了實踐，梳理如下：（一）“能量攜帶者”概念的建立。教學(xué)現(xiàn)場：師：電、煤、食物等物品對于我們的生活是必不可少的，因為它們對人類具有利用價值，這種價值體現(xiàn)在哪里呢？生1：用電才可以看電視，燈才能亮。生2：煤可以

5、用來取暖。師：呵，你抱著煤取暖??？（生笑）生2：點燃了取暖。生3：不吃食物人就會死，所以食物的價值最大。師：“能量”一詞同學(xué)們聽說過嗎？ 生（眾）：聽說過，奧特曼有能量（很巧的是，學(xué)生大都想到這個例子，說明媒體已經(jīng)成為學(xué)生“學(xué)習(xí)共同體”的重要組成部分，其中亦有研究的價值。）師：剛才我們舉的三個例子里有哪些能呢？生：光能、熱能（本著尊重學(xué)生的先前經(jīng)驗，這里暫不糾正為“內(nèi)能”）、電能師：一定程度上，能量用來表示物體對人類的使用價值，同學(xué)們剛才所說的能量形式是正確的。請繼續(xù)思考，煤在燃燒前有熱能嗎？生：沒有。師：那沒有燃燒的煤有能量嗎？生（眾）：沒有。師：沒有能，那就沒有利用價值了，人們干嘛還要花錢

6、買煤呢？生：會不會原來沒有能量，一燃燒就有能量了呢？師：一燃燒就憑空產(chǎn)生了能??？生：是啊。師：關(guān)于這個問題，科學(xué)家進行了長時間的研究，由于時間關(guān)系，這里我們暫不展開論述，但科學(xué)家研究出的結(jié)論我可以先告訴大家能量是不會憑空產(chǎn)生的。所以，沒有燃燒的煤也是具有能量的，這種能常被稱之為“化學(xué)能”。生思考。師總結(jié)：其實，像煤、電、食物等很多物體，人們之所以利用它，是因為它們有利用價值，這種價值就體現(xiàn)在能為人類活動提供能量，我們把這些物體叫做“能量攜帶者”。同學(xué)們想想，生活中還有哪些物體是能量攜帶者？都攜帶著哪些能量呢？生思考、討論、交流；師適時提醒、總結(jié)。（具體略。）教學(xué)思考：考慮到能量概念學(xué)生已經(jīng)有所

7、認(rèn)識，所以，本環(huán)節(jié)沒有側(cè)重于能量定義的教學(xué)，而是引導(dǎo)學(xué)生根據(jù)生活經(jīng)驗，去思考哪些物體攜帶有能量。在學(xué)生思考、討論交流的過程中，學(xué)生能夠?qū)⒛芰繑y帶者從生活經(jīng)驗中提取出來，教師的適時提醒與點撥也讓學(xué)生知道了還有“化學(xué)能”等形式的能量，這為后面更廣泛地討論能的轉(zhuǎn)化打下了基礎(chǔ)。（二）能量的轉(zhuǎn)移該部分知識相對簡單，限于篇幅，不再贅述。（三）“能量轉(zhuǎn)換器”概念的建立教學(xué)現(xiàn)場：師：我們接著討論上面的例子。燈泡發(fā)光時，有光能出來了，光能是從哪兒來的呢？要知道，只要燈泡不熄滅，光能可是源源不斷地出來哦！生思考片刻之后。生1：我知道了，是電。師：說清楚點。生1：是電能變過來的。有學(xué)生在下面反駁：你怎么知道的？你看

8、見它變的呀？生1：那你家用電給不給電費呀？下面的學(xué)生：當(dāng)然給了，我不給你幫我給呀。生1：你給電費是因為你消耗了電能，電能變了光能。（盡管白熾燈實際上是將電能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，當(dāng)燈絲達到白熾狀態(tài)時，開始發(fā)光，但此時仍不宜過早地告知學(xué)生這一點。否則，學(xué)生尚未建立的認(rèn)知平衡又會被打破，不利于學(xué)生的學(xué)習(xí)。）師：同學(xué)們思考一下，看有沒有道理。（一段時間之后，多數(shù)學(xué)生表示認(rèn)同。）師：我們再來分析另外幾個例子，如使用干電池時的能量轉(zhuǎn)化情況（略）師總結(jié)：剛才我們分析的例子中的燈泡等家用電器、干電池等物體，它們能將一種形式的能“變”（加重口氣）成另外形式的能，這種“變”我們叫做“轉(zhuǎn)化”，這些物體我們就叫它“能量轉(zhuǎn)化器

9、”。同學(xué)們想想，在我們的生活中，哪些物體是“能量轉(zhuǎn)化器”，并說明它們是將什么能量轉(zhuǎn)化為什么能量。生討論交流過程略。教學(xué)思考：多年的教學(xué)經(jīng)驗提醒我們，如果憑空地講能量的轉(zhuǎn)化，學(xué)生會覺得非常抽象，學(xué)生雖然能在多次重復(fù)之后說出某個過程中的能量轉(zhuǎn)化過程，卻難以理解轉(zhuǎn)化的真實含義。而借助于生活中不同的“能量轉(zhuǎn)化器”這樣一個有形的物體，學(xué)生就可以在“進去的是什么能”、“出來的是什么能”的思考過程中建立能量轉(zhuǎn)化的模型，從而理解其真實含義。五、效果評估我們對兩個班上各個層次的部分學(xué)生進行了抽樣調(diào)查，以對這種教學(xué)嘗試進行評估。結(jié)果表明，學(xué)生在口頭表達能量概念及能量轉(zhuǎn)化過程時，思路比較清晰，基本都能夠一下子說出不同物體在不同狀態(tài)下具有的能量形式（這說明學(xué)生已經(jīng)有了比較好的直覺），能夠準(zhǔn)確說出能量轉(zhuǎn)化前后的能量形式及轉(zhuǎn)化過程。而不是像往年一樣需要強行記憶或重復(fù)訓(xùn)練才能達到同一水平。此外，學(xué)生的作業(yè)與考試情況也表明，在建立了“能量攜帶者”和“能量轉(zhuǎn)化器”概念之后，學(xué)生在