自編題在《能的轉化與守恒》教學中的應用

摘 要： 習題的教學是有效教學的一個重要組成部分，本文主要從自編題中關注預習性練習的設置，對課堂重要內容的生成性練習的開發，對知識的總結進行自編題的設置，利用自編題來關注學生學習上知識難點的突破，以及關注自編題對教材進一步開發等進行論述。

關鍵詞： 科學教學 自編題 預習性練習 課堂生成性練習

教師在教學中根據教和學的需要而有針對性地編一些練習題，促進教師的教和學生的學。好的自編題，就好像是傳遞知識和能力的橋梁或者像化學反應的催化劑降低反應所需的活化能，大大提高教和學的效率，同時大大減輕學生的作業負擔。

現浙教版科學九年上冊第三章，《能的轉化和守恒》這一章是初中物理部分核心內容，知識的綜合性大，難度高。這一部分知識是學生學習出現好差分化的分水嶺。教學上稍不注意，程度差一點的學生就會失去學習物理的興趣，對以后的學習造成不可估量的損失。為了能使能學生順利地學習本章內容，筆者嘗試自編習題的研究，使學生較為順利地渡過難關，以下是筆者在教學中利用自編題教學的心得體會。

1.自編題關注為課程服務的預習性練習設置

筆者在科學課的教學中，一般不要求學生預習，主要是因為學生的作業負擔比較重，再者現版的科學教材也不太適合學生預習。如果能以少量的作業，既能起到對已學的知識的鞏固，又能聯系即將要學的課程內容，為將要學習的課程作鋪墊，這就比較理想了。一般來說，如果課程之間有一定的聯系，我們就可以設置一些預習性練習，這樣對學生學和老師教會有很積極的影響。下面是筆者在上物體的動能和勢能時所設計的預習性練習。

例1.圖1已知測得木塊在水平面上滑動時的摩擦力為f，一質量為m的小球從高為h光滑的斜面頂端下滾，到水平面把木塊推前進s后靜止。

求：（1）重力對小球所做的功；

（2）小球對木塊所做的功。

圖1

物體由于運動而具有的能叫做動能，一個物體所具的動能大小可以通過對外做功的多少而衡量出來。

請你設計：如何來研究物體的動能大小和什么因素有關？要求提出猜想、設出研究方案（實驗設計過程）。

例2.圖2已知測得小桌（不計小桌重）被勻速壓入沙內的力為F，一質量為m的物體從離桌面高為h處下落，把小桌壓入（h■-h■）深度。求：物體對小桌所做的功。

圖2

物體由于被舉高而具有的能叫重力勢能，一個物體的所具有的重力勢能的大小，也能通過對外做功的多少而衡量出來。

請你設計：如何來研究物體的重力勢能大小和什么因素有關？要求提出猜想、設出研究方案（實驗設計過程）。

以上自編習題從本章知識體系編排來看，7OgSPI1HyX/5OuvF5hlm9A==它所起的作用是，可以幫助學生實現由物體做功理解到能認知上的深化這一轉變。功相對來說是一較顯性知識，而能是隱藏在功后面的“隱匿者”。通過以上的自編題的鋪墊，學生對由功的概念理解進入能認知上的深化容易多了。當然這樣也就達到了預習的目的。預習為了能讓學生更好地進入學習狀況，但預習不一定需要去看書預習新課內容，也不一定為預習而預習。當然也不是所有課都需要學生預習，只有必要時我們可以利用自編題來幫學生一把，可能會更受學生歡迎。另外，筆者還有一個觀念，要學生預習的目的是讓學生儲備好即將要學習新知識所需的知識或基礎。當然筆者不反對學生自主去學習新內容，只是一般不作要求。

2.自編題關注課堂生成性練習設置

課堂上有一些教學中重要內容，如果做一些相應的改進，改編成題目將對學生起到很大的幫助。這樣既省力又省時，又大大提高學生學習的效率。如在壓縮氣體做功增加氣體內能，以及氣體對外做功減小內能上，為了幫助學生加深理解，筆者設置了以下幾個題目。

例1.用10牛的重物推注射器的活塞，重物下降了1厘米如圖3，不考慮活塞自重，活塞對注射器內的空氣做了多少功？利用表1所給的數據（如果不考慮氣體被壓縮時比熱的變化），從理論上計算不考慮克服摩擦做功，熱量的散失，大概能使注射器內空氣溫度上升多少攝氏度？實際能否到達這個溫度，為什么？注射器的橫截面積為5平方厘米，注射器內原有空氣體積100毫升。如果空氣換成二氧化碳溫度能上升多少攝氏度？

圖3

表1 二氧化碳和空氣比熱和密度

例2.被壓縮到一定程度的注射器的活塞上放一5牛的重物，松開手后注射器活塞向上移動2厘米（如圖4），不考慮活塞自重及活塞與筒壁之間摩擦，利用表1所給的數據，從理論上計算，注射器內空氣溫度大概下降多少攝氏度？實際能否到達這個溫度，為什么？注射器的橫截面積為5平方厘米，射器內原有空氣體積100毫升。

圖4

課堂生成性練習的開發，一般可以把定性的研究轉變為定量的研究，這樣能加深學生對學習內容的理解，但還是要注意定量研究量的把握，不能過深。另外，課堂生成性練習的開發，可以進行變式的轉換方面開發等。當然筆者認為課堂生成性練習的產生并沒有什么必然的規律，很大程度上是靠教師本身的教學經驗產生。要讓學生學得實，效率高不可忽視課堂生成性的練習，聯系課堂知識鞏固又有拓展，讓學生有一種欲罷不能、躍躍欲試的感覺。

3.自編題關注前后知識的串聯和總結練習設置

總結是知識積累到一定程度不可缺少的環節，如果能編一些總結知識點的題型來帶動學生自己對知識的總結，則比光去總結知識點效果要好。以下是學習了電熱電功后筆者編寫的幾個題目。

例1.有一種新型的炊具叫電壓力鍋，它用電加熱，又具有壓力鍋的特點。如圖5所示是電壓力鍋的銘牌上的數據，該電壓力鍋正常工作30分鐘能夠產生多少熱量？（用四種方法來做）如果在用電高峰時，此壓力鍋的實際功率只有800W，求實際的電壓為多少？

額定電壓：220V

額定功率：1000W

圖5

例2.某電動機正常工作時兩端的電壓是380伏特，通過的電流為6安培，其線圈電阻為0.5歐，求每分鐘電動機消耗的電能，以及產生的熱量和機械能各為多少？不考慮摩擦電動機輸出的機械功率為多大？發熱功率為多大？電能轉化為機械能的效率為多大？

通過上述題目的練習，請闡明：電路的電功計算、電熱計算（焦耳定律）之間的聯系和區別。

以上自編題把電功、電熱、電功率、效率全都串聯成一體能對知識進行有效的總結和深化。學生的學習能力在這一過程中得到進一步提高。對所學過知識要進行適當的總結，這一點是毋庸置疑的。關鍵是我們用什么方法來進行總結，這是時常困擾筆者的地方，在不斷探索中，我們可能會找到較好的方法。總結知識既要有廣度又要有深度，省時高效。自編總結題可能就是一個較好的方法。

4.自編題關注學生學習上的難點知識突破練習設置

學生在初中物理學習中，總會碰到難點知識。這些難點知識，就好像是學生學習進步的攔路虎，也是學生的分化點，過不了這個關口，學生就會被拒之門外，還可能因此而掉隊。為了打好初中學生物理基礎，把學生引入學習物理之門，教師就必須幫助學生在學習之中突破難點知識。如：初中力做功的概念是力和力方向上距離的積，而在功的計算過程中會出現做功的力不是恒力，以及力方向和物體運動方向不一致，甚至是相反的現象，如放置在水平面的物體在不與水平面平衡的拉力下通過一段距離，上拋物體運動方向和重力方向相反，等等。如果運用功的定義來計算，是根本不可能進行的運算的。初中并沒有輸出和輸入功的概念，為了避免力做功出現做負功的現象，教材就引進了克服阻力做功的方法。然而教材也沒有明確地克服阻力做功的定義界定，產生學生學習上的難點。功的學習難點為怎樣去理解克服阻力做功上面。克服阻力做功在初中學習上，主要出現的是克服摩擦做功和克服重力做功。另外很多學生認為摩擦力一定是阻力，所以克服摩擦力做功和摩擦力做功的區別也是一難點，在克服重力做功和重力做功上學生也很難區別。為了能使學生理解克服阻力做功的概念，筆者用了以下自編題來解決這個難點。

如何理解克服阻力做功呢？

（1）重為100牛的木塊，在大小為20牛的水平拉力作用下，在拉力方向上沿光滑水平地面前進了3米。求此過程中拉力所做的功W，并求出拉力克服摩擦力（或者說成物體克服摩擦力）所做的功為多少？

（2）重為100牛的木塊，在大小為20牛的水平拉力作用下，在拉力方向上沿水平地面勻速前進了3米。求：此過程中拉力所做的功W，拉力克服摩擦力（或者說成物體克服摩擦力）所做的力為多少？

（3）重為100牛的木塊，在大小為20牛的水平拉力作用下，在拉力方向上沿水平地面前進了3米，測得木塊所受的摩擦力為10牛。求此過程中拉力所做的功W，并求拉力克服摩擦力（或者說成物體克服摩擦力）所做的功為多少？

如果以上三種情況物體初始運動狀態都是靜止的，從能量的轉化角度來分析木塊的運動狀態的變化。

（4）圖6某同學重500牛爬上3米高的桿，在這個過程中是靠什么力爬上去的？這個力做了多少功？這個力克服哪個力才能爬上去？

圖6

（5）上題中，該同學爬到桿頂后，又沿桿勻速下滑，在這個過程中又是靠什么力下滑的？這個力做了多少功？這個力克服哪個力才能勻速下滑？

總結克服摩擦功計算方法及克服摩擦力做功和摩擦力做功區別。（同學們在爬桿時要注意安全，并做好安全措施。）

以上自編題中特別是當中的（4）、（5）兩小題非常貼近學生生活。因為有生活體驗，所以學生分析起來很有興趣，題目分析完了，難點也就解決了。學生學習上的知識難點是可預測的如克服阻力做功的理解，實際電功率的計算等知識本身難度較大，對于難點知識的突破需要我們找到適合的方法。自編題的方法可以設計一系列相互聯系的小題目，層層進入問題的本質，體現出知識點之間的聯系，使學生有拾級而上的感覺，從而提高學生學習的興趣，大有水到渠成的感覺。

5.自編題關注課本中一些可能不夠完善的細節練習設置（或者說對課本的進一步的開發）

任何教科書的編寫都有其優秀的地方，也肯定有其不足之處，所以也存在教科書不斷改編的現象，這是非常正常的現象。在簡單機械的課程上，現浙教版教材主要從力的角度，分析機械的省力或省距離或改變力作用的方向，而課本內容設置上缺少利用機械做功不省功這一細節問題的深入研究。我們可以利用自編題來說明使用任何機械不能省功，來彌補課本上的缺陷或者說對課本進一步開發。

利用杠桿做功來說明利用機械做功中隱藏的功的原理：

（1）如圖7所示，利用一輕質的杠桿將重物G勻速升高h（重物掛在杠桿的中點處），在此過程中，F的方向始終豎直向上，則F的大小如何變化？F上升的距離是多少？F做了多少功？F所做的功從能量轉化上來思考到的哪個物體上，這個物體的機械能增加了多少？（杠桿自身的重和摩擦不計）你覺得省力杠桿能省功嗎？那么使用省力杠桿的目的是什么？總結省力杠桿優缺點。

圖7

（2）如圖8所示，利用一輕質的杠桿將重物G勻速升h，在此過程中，F的方向始終豎直向上（力作用點在杠桿的中點處），則F的大小如何變化？F上升的距離是多少？F做了多少功？F所做的功從能量轉化上來思考到的哪個物體上，這個物體的能量增加了多少？（杠桿自身的重和摩擦不計）你覺得費力杠桿費功嗎？那么使用費力杠桿的目的是什么？總結費力杠桿的優缺點。

圖8

（3）圖書9拉力F作用方向始終與杠桿垂直，并使重物勻速上升h的高度，拉力F大小的變化是怎樣的？拉力在這個過程中至少了做多少功？（杠桿自重和摩擦不計）

圖9

以上三個自編題在理論的證得下，在此基礎上配上相應的實驗驗證，會取得非常好的效果。滑輪及斜面都可以用類似的自編題來幫助學生來認識機械做功不能省功的道理。常見機械的機械效率的測定也存在類似的情況，需要我們進一步去完善和開發課程資源。這也可能是教科書的編者用心良苦，故意留出一篇空間讓老師和學生盡情地發揮自己的聰明才智，你說這是教材的缺點也可以說是教材的優點，只是我們見仁見智，但我們要挖掘課程資源這一點是肯定的。

自編題從時間安排前后來分，可以分為課前預習型，課堂教學內容的生成型，課后鞏固型。從作用角度上來分，化解難點，加深理解，補充不足，加強總結。所以自編習題應考慮以下特點：

（1）自編題有針對性，目的性明確。

自編題首先要考慮習題的功能性的定位，是讓學生課前預習，還是課堂教學內容的鞏固和深化總結等。

（2）自編題要控制難易程度。

自編題應該針對絕大多數層次的學生，過易則激不起學生的興趣，過深、過難或過偏，不僅不能促進學生的學習，反而會挫傷他們的學習積極性，所以自編題要做到不怪，不雜，不要去刁難學生，而是要盡量滿足學生的學習欲望，讓學生有一種躍躍欲試的感覺。

（3）自編題情景、語言的敘述要簡潔和具有引導性。

考試的試題往往都由情境和問題組成，情境有長有短，中考中大型試題情境語句往往很長。但自編習題的主要目的不是考查學生而是教育學生，所以情景和語言應做到簡潔，語言要規范，單位、符號要正確，文字敘述無歧義，且最好有引導性語句。

（4）自編題要注意用語上的科學性和學習興趣上的關注。

科學之所稱之為科學，語言的表達，數據的引用，思維的表達都盡量做到科學，這也是無形中培養學生科學素質的方法。興趣是最好的老師，應盡量選擇一些學生所喜歡的材料來編題。

參考文獻：

[1]朱清時主編.《科學》1-6冊.浙江教育出版社.

[2]科學（7-9年級）課程標準.北京師范大學出版社.