中職學生的科學素養的養成

摘 要：科學素養的培養和教育，是我們在青年學生的思想和技能培訓中重要和必須的基本工作。它是我們在教育和培訓的一條主線，無論點滴、分散的個例，還是系統的理論教學中，我們必須緊緊抓住，通過潛移默化加深和引導。

關鍵詞：學 思維 科學素養

中圖分類號：G71 文獻標識碼：A 文章編號：1673-9795（2013）04（a）-0098-01

處于15～20年齡段的學生群體，其思維的發展和變化是很快的、很不穩定的，思維是發散的，對直觀的現象反映是比較強烈的。而作為今后工程技術人員的培養，科學的思維邏輯，科學的思維習慣、嚴謹的思維養成，對于今后的工程實踐活動、作業方式都是一項不可或缺的基本素養。結合多年的教學實踐，我從能量轉換與守恒定律的教學中作一些總結和論述。

從中學開始，我們利用熱力學第一定律：△U=Q+W引入能量轉換與守恒定律的，這僅僅是一個比較抽象的認識，對該年齡段的學生來說，這種認識在其思維發展中，僅只是一個表層的淺淡反應。而在中職教育中，從做功開始，引入機械能、機械能轉換、守恒，及結合動力學的應用，還是后續的靜電學中帶電粒子的運動，全電路的歐姆定律的建立，直至回路定律的應用，都貫穿著能量轉換與守恒的思想，而這階段正是他們思維可塑性最強、思維易于發散、專注度不穩定的時期，課程的跨度在一到兩個學期，如何利用好這一段寶貴的時段，既完成教學任務，又給學生培養良好的思維習慣，養成一個基本的科學思維方式呢？下面我從機械能的教學做一論述。

1 機械能、機械能的相互轉換、機械能的守恒

能量：物體具有的做功本領。在機械運動范圍內，它包含兩種形式。

1.1 動能

物體由于運動而具有的能量。若質量為m的物體以速度v運動時具有的能量是

Ek=mv2.

現在我們討論它的引入，在一平直的公路上，汽車關閉發動機后，滑行距離s后停下來，在這一過程中，只有阻力Ff做功，或者說汽車克服阻力做功。那么，在這一過程中，需要強調的是汽車有克服阻力做功的這個能力。

同一汽車，重車和輕車它的做功能力是不同的。這是很直觀的，裝滿貨物的汽車和空車時做功的本領是截然不同的，對這階段的學生來說，是易于接受的。因此，汽車的動能與物體的質量有關，Ek∝m。這是一種直觀性的思維，在思維上會引起較深的反應。如再接合一些例子，滿載的大貨車，不容易停下來等，撞擊物體將引起巨大的破壞，將會加深這種反應。

其次，汽車的速度越快，做功的本領也越大，且Ek∝v2。而速度是一個較抽象的概念，快與慢是人們對運動物體印象式的描述。它對大多數沒有親身駕駛體會的人來說，尤其是青年學生來說，更加籠統。

這需要上思維上的一個想象，它是思維層次培養的啟蒙點。在教學中，我們采用了先直觀，烙印強烈的反應，然后再過度到想象，跳躍式的思維疊加上，使得注意力能夠非常專注。在腦海中既建立起概念來，又把其重要的因素和意義裝載在其思維中。

1.2 重力勢能

將一質量為m的物體搬離地面一定高度h后，物體具有的做功本領。Ep=mgh.

同一物體，重物和輕物搬離地面同一高度，其具有的做功本領也是不同的，Ep∝m，輕重也是比較直觀的，它的討論和動能Ek的討論一樣。也可以看到，它們在與質量的關系中是統一的、有相同的邏輯性。

其次，與高度有關，Ep∝h。高度是一個空間的概念，具有一定的空間想象，但它是一個較淺的思維認識。高與矮的認識，對青少年及成人來說，是比較直觀的。但我們的目的不在于此，而是要進行思維升華，勢能的本質是：由于物體的位置變化，而具有了做功本領，著重在物體的位置變化，無論在此的教學，還是后續的電勢能的教學，都起著承上啟下的作用，從思維角度而言，它反映了思維的嚴密性、統一性、邏輯性。

1.3 機械能的轉換與守恒

物體具有的動能和勢能的總和，稱為機械能。即：

E=Ek+EP或E=mv2+mgh.

引入一個例子，一重物從離地某高處自由下落，速度越來越快，高度逐漸減少.啟發式討論：物體的動能、勢能如何轉換？靠什么做功來實現？

顯然，在這個實例中，能夠直觀地依靠對速度、高度的變化來判斷：速度增加，則動能Ek增加，高度減少，勢能減少。這兩個相反的變化是同時發生的，它們是緊密聯系在一起，必須同時來考慮。從思維角度來看，它們是兩個思維過程，卻必須在一個統一體中來考慮，它需要一個較深的專注，一個清晰的邏輯思考。對這階段的學生來說，是一個難點，我們在教學之中，既要注意直觀性，又要不斷啟迪，引導他們進行思維升華。

自由下落過程，僅受重力作用，只有重力做功。他們之間的轉換是通過重力做功來實現的：

兩種能量的變化△Ek=mv22-mv12，

△EP=mgh2-mgh1.

而WG=mg（h1-h2），Wk=△Ek

因此mv22-mv12=mg（h1-h2）

整理后，可以有：mv12+mgh1=mv22 +mgh2即E1=E2

或△EP=△Ek我們得到：在只有重力做功的條件下，各個位置的機械能相等。重力勢能和動能通過重力做功可以實現互相轉換。總的機械能保持不變。

可以看到，在能量轉換和守恒的討論中，它需要建立起思維的層次來，并且有較高的專注度，嚴密的邏輯思維判斷。看似簡單的問題，對思維的訓練、思維能力的培養其實是有很好作用的，對后續的思維發展、升華是非常重要的基礎。

參考文獻

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