對“功和能”教學設計中細節的處理

劉曉鋒

摘 要 本文以“功和能”為例，闡述了自己的設計理念和設計細節，提出了物理教學重視“過程”的重要性。

關鍵詞 功和能 設計 過程

中圖分類號：G424 文獻標識碼：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 設計初衷

對于本節內容的教學，其教學目的是使學生知道做功的過程伴隨著能量的轉化，理解功是能量轉化的量度，并能分析一些實際問題，從整章內容來看它起一個過渡的作用。通過閱讀一些教學參考資料不難發現通常情況下，我們會把這一節內容設計成這樣：先看一些多媒體實例，比如：流動的河水推動水輪機、重錘打樁、彈簧彈物體等。然后逐一討論講解這些實例過程中的能量轉化和做功，確定顯而易見的關系。最后由學生自己舉例分析，以達到幫助學生確定和理解功和能量轉化之間關系的目的。筆者認為這樣的教學設計無論在教學目標的達成上還是在學生分析問題能力的提高上，其作用是客觀存在的，但過程卻是比較主觀和無助的。尤其是青年教師，在教學經驗不足的情況下，如果僅僅套用常規做法，對教材不進行深入的認真的思考。很容易進入實例堆積的怪圈，而無法駕御教材并最終無法達到教學目標。

鑒于以上幾點的教學思考，筆者在教學實踐中嘗試了如下的設計。

2 關于細節的處理

2.1 確定功和能之間存在關系

傳統的物理課堂教學，教師的備課往往比較重視對教材的鉆研，自己深刻的理解所教的物理知識，比較重視怎樣在把物理知識在課堂上講清講透。但是重視學生參與和知識再現過程的備課，需教師在自己深刻理解所教的物理知識基礎上，研究學生獲得物理知識時，經歷怎樣的過程，獲得怎樣體驗，“過程”中有哪些收獲，特別是對學生終生帶來影響的收獲。要了解認識兩個事物（概念）之間的關系，首先應該確認它們之間確實存在關系，然后再通過一定的方法明確它們之間的關系。 在科學認識活動中，類比方法具有啟發思路、提供線索、舉一反三、觸類旁通的作用。將這一方法應用于物理學習中，會十分有助于對物理知識的理解和掌握。

引課中筆者讓學生對能量進行思考，通過無約束的討論讓他們講對能量的認識。由于知識的限制，雖然展開的是無約束討論，但學生的認識還是主要集中在以下兩個方面：能量的類型和能量守恒定律。這兩點正是下面教學過程中要圍繞的要點。再簡單回憶剛剛學過的功的知識。筆者通過引導學生分析一種能量（熱能）的單位，再和功的單位進行比較，很容易得到兩者之間的一個共同點——單位相同。從而確定兩者之間確實存在聯系。

在實際教學過程中，筆者發現學生很容易根據單位相同這一點，得到功和能一樣，功就是能的常見的錯誤結論。在此筆者告訴學生：判斷兩個事物是否相同并不能單單看一個方面，要分析事物之間的關系一定要全面，現在從單位這個角度來看，我們可以知道功和能之間有密切關系這一個結論。

2.2 通過理想實驗過程探尋功和能之間的（定性）關系

學生走過的是題海，跳過的是“過程”。沒有“經歷（感受）、感受（體會）、探索”的過程。又怎么會對一件事物產生興趣呢？在課堂教學中筆者設計了如下的理想實驗過程：輕彈簧把原來靜止在光滑水平面上的物體彈出去（實驗一）和物體做自由落體（實驗二）這兩個實驗。

實驗一：分析彈簧和物體的受力情況和運動情況，彈簧受到墻對彈簧向右的力和物體對彈簧向左的力分別設為F0和F1，物體受到彈簧對物體向右的力和向右的外力設為F2和F3，其中F1和F2是作用力和反作用力，F3是使物體在實驗前處于靜止狀態的外力，實驗開始后將撤去F3。

圖1

圖2

學生分析彈簧和物體在運動過程中的受力情況（圖1-2）

其中F1和F2的大小相同。容易得到表1：

學生分析得到F1對彈簧做負功，F2對物體做正功。從能量角度可以發現從初狀態到末狀態彈簧的能量減少，而物體的能量（動能）卻在增加。根據能量守恒讓學生思考彈簧減少的勢能去哪里了，物體的動能又從何而來。（下轉第168頁）（上接第136頁）學生很容易得到彈簧把能量給了物體。再讓學生思考彈簧勢能減少的原因是什么呢？通過對問題的思考和討論我們得到：

表1

結論一：物體間的能量轉移伴隨著做功，而做功越多，能量轉移也越多。

實驗二：物體做自由落體，讓學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，物體的動能增加，而勢能卻在減少，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。再通過討論得到：

結論二：物體內的能量變化伴隨著做功，而做功越多，能量變化也越多。

通過兩個定性的理想實驗得到：能量的轉化（轉移和變化）伴隨著做功，而且功是能量轉化的量度。

2.3 通過講解實例，使學生對這一對關系的理解上升到物理意義上

在教學實踐中，通過講解書中機械能與內能的轉化的例子以加深理解。首先讓學生先閱讀課文內容，提出實例：列車在機車牽引下加速運動。

學生參與討論，共同分析說明：列車在機車的牽引下加速運動，列車的機械能增加，同時機車的熱機消耗內能，牽引力對列車做了多少功，就有多少內能轉化為機械能。

小結：能量轉化過程中，轉化能量的多少可以由作功的多少來度量。

2.4 學以致用

筆者讓學生尋找生活中的能量轉化過程，并分析出其中的做功過程，以達到加深理解功和能量轉化之間的關系，但是很不幸，生活中有太多的伴隨著做功過程的能量轉化，比如電風扇通電轉動、日光燈發光等等，雖然能量轉化明顯，但尋找其中的做功過程或者對做功過程的描述卻不容易，從而使教學陷入困境。

當然課后思考發現要解決這一問題，也很容易——我們只要讓學生先找做功的實例，再分析其中的能量變化，嘗試后發現完全可以達到預計的效果。所以在教學設計的時候，考慮問題一定要周到。就算是兩個環節的前后順序問題都可能影響整堂課的教學效果。

3 設計感悟

設計教學過程時，要注重調動學生的積極性和主動性，力求從探究的角度去安排教學內容，將知識本身的嚴謹性邏輯性同發現知識的各種可能性有機的結合起來，使教學包含探索的因素。當然，教學策略具有動態生成性、選擇性、靈活性、創新性等特點，教師應根據新課改的目標、教學內容、師生實際、學校條件等因素設計課堂教學的策略，最大限度地促進學生的有效學習。

“過程”能實現學生的參與，知識的再現，也是學生情感體驗的保證。我們在強調學生參與過程，知識再現過程的同時，都離不開教師在備課、情景、問題等方面的準備過程，沒有“過程”，學生也就失去實踐、探索體驗。學生參與知識再現過程的多少，是衡量一節課是否成功的標準，所以在新課程標準下要特別注重學生與“過程”、教師與“過程”、知識與“過程”的關系。

參考文獻

[1] 王較過，陶麗娟.美國高中物理教科書中“功和能”內容呈現方式及啟示.內蒙古師范大學學報（教育科學版），2009（6）.