談“機械能和內(nèi)能相互轉(zhuǎn)化”的幾點感想

丁廣健

知識與能力的建構(gòu)來自于一個非常漫長而循序的過程，而在課堂教學(xué)過程中，這種循序性、漸進性都需要在教師的引領(lǐng)下才能逐漸建構(gòu)完成.筆者在執(zhí)教蘇科版“機械能和內(nèi)能相互轉(zhuǎn)化”的過程中，就教學(xué)過程中循序性、漸進性略有感想.

1體驗感知、建構(gòu)知識與技能

為了充分激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和互動熱情，教師對這個環(huán)節(jié)采用多個實驗循序遞進的形式來達成.

（1）互動實驗，鞏固而知新.讓每個同學(xué)采用多種方法讓自己的手變暖和起來，鑒于學(xué)生的生活經(jīng)驗和已有知識技能，每個學(xué)生都會深入?yún)⑴c到活動中，這種開放式的活動很快能調(diào)動學(xué)生的積極性.很多學(xué)生不僅想到用手捂熱水袋、對手哈氣等方法，還想到了搓手等方法，無形之中就初步建構(gòu)了做功可以改變物體內(nèi)能的方法，并讓學(xué)生興趣倍增.

（2）開放實驗，多元化提升.為了進一步促使學(xué)生對做功可以改變內(nèi)能的理解和掌握，我們再次讓學(xué)生探究什么樣的方法能讓鐵絲的內(nèi)能增大、溫度升高.并分別說出，這是采用熱傳遞還是做功的方法來改變內(nèi)能的.將熱傳遞和做功應(yīng)用到實際的實踐之中，真正加深對兩者的認識和理解，提升學(xué)生學(xué)以致用的能力.

（3）經(jīng)驗回顧，學(xué)以致用.為了深入推廣相應(yīng)知識與技能的應(yīng)用深度，筆者請學(xué)生結(jié)合生活中實例，各舉幾個熱傳遞和做功改變內(nèi)能的例子.這時學(xué)生會非常樂意結(jié)合已學(xué)的知識與技能進行深一步的思考，有些學(xué)生想到點火柴和擦火柴，也有些會想到鉆木取火等等.學(xué)生能在老師的引領(lǐng)下，自發(fā)地去篩選相應(yīng)的例子，并學(xué)會用相應(yīng)的知識與規(guī)律去解釋其中的原理.

在這個環(huán)節(jié)中，學(xué)生在體驗活動中獲知做功可以改變內(nèi)能，通過多元實驗和經(jīng)驗來加深認知深度，提升建構(gòu)知識與技能的速度和效率，也讓學(xué)生深刻體驗物理知識與技能往往來源于生活，讓學(xué)生善于觀察生活中的物理現(xiàn)象，善于動腦分析、善于歸納總結(jié)，從而養(yǎng)成自主學(xué)習(xí)的習(xí)慣.

2循序漸進、提升認知與應(yīng)用

為了進一步提升學(xué)生理解機械能的認知，并服務(wù)于學(xué)生對內(nèi)燃機工作流程和工作原理的認識，我們要完成三個關(guān)鍵步驟的操作：

（1）進一步深入感受機械能可以轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，讓學(xué)生自己反復(fù)彎折鐵絲，感受一下鐵絲內(nèi)能的增大、溫度的升高，讓學(xué)生反復(fù)在地磚中摩擦鋼尺，鋼尺內(nèi)能增大、溫度升高.這些類似的實驗充分還原了學(xué)生深入體驗的機會和空間，更有效的幫助學(xué)生建構(gòu)知識、掌握規(guī)律、理解本質(zhì).

（2）如何獲取更多的內(nèi)能，讓內(nèi)能大到可以燃燒，甚至爆炸的效果.筆者還是采用空氣壓縮點火儀（如圖1），為了進一步提升學(xué)生對獲取更大內(nèi)能的認知深度，進一步服務(wù)于學(xué)生對后面內(nèi)燃機壓縮點火沖程理解的深度，我們可以先讓這個壓縮點火實驗失敗，然后再把實驗的注意事項、注意細節(jié)細化，再次實驗，用最為震撼的燃燒實驗讓學(xué)生不僅感受到機械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能過程中可以獲取非常巨大的內(nèi)能，這個內(nèi)能巨大到可以燃燒，乃至爆炸的效果，還讓學(xué)生感受到獲取巨大內(nèi)能所需要的條件，感受實驗的嚴密性、科學(xué)性等.

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（3）讓學(xué)生不僅感受到機械能可以轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，而且內(nèi)能也可以轉(zhuǎn)化為機械能.同樣為了取得震撼的效果，教師采用如圖2所示的點火爆炸的實驗，在電子點火完成的一瞬間，學(xué)生發(fā)現(xiàn)透明盒子飛了出去，并伴隨著“呯”的響聲，這種“飛出”和“響聲” 的震撼效果最大限度地激發(fā)了學(xué)生的參與效果和思維深度，并很好地服務(wù)于學(xué)生對下面內(nèi)燃機學(xué)習(xí)的鋪墊.

3自主閱讀、學(xué)會變通與分析

自主學(xué)習(xí)能力亦是我們在物理教學(xué)過程中需要慢慢滲透和培養(yǎng)的，比如閱讀能力和閱讀習(xí)慣.在本節(jié)的教學(xué)過程中，筆者力爭將自主閱讀和思考的時間和空間還原給學(xué)生，先讓學(xué)生閱讀內(nèi)燃機的說明書，為了更好地幫助學(xué)生理解，我們通過三步達成.

3.1自主閱讀、自主對照

學(xué)生通過閱讀了解什么是沖程、什么是一個工作循環(huán)、結(jié)合自己的最近發(fā)展區(qū)去了解四個沖程是怎么工作的.

3.2對照實物，自主分析

為了更好地幫助學(xué)生理解，教師通過多媒體給學(xué)生提供一個慢速循環(huán)工作的內(nèi)燃機動畫視頻，讓學(xué)生通過文字和動畫相結(jié)合，讓學(xué)生將思維置身于實際的循環(huán)工作之中.

3.3講解點評、建構(gòu)完善

教師再次以實物展示內(nèi)燃機的工作過程，并請每個學(xué)生講解每個沖程的工作特征和能量轉(zhuǎn)化關(guān)系，幫助學(xué)生通過自己的語言完成對內(nèi)燃機工作循環(huán)的認識和表述.特別在壓縮沖程和做功沖程的理解中，學(xué)生能很快地聯(lián)系剛才的壓縮點火的實驗和點火爆炸的實驗，達成知識與技能的融會貫通.

4歸納總結(jié)、回歸生活與社會

學(xué)習(xí)的價值不僅是傳遞知識與技能，還是讓學(xué)生在經(jīng)歷知識與技能建構(gòu)過程中感受到學(xué)習(xí)的價值、知識的價值.在本節(jié)的過程中，學(xué)生雖然已經(jīng)完成對內(nèi)燃機的認識和理解，但我們還不能結(jié)束本課的教學(xué)，因為我們還要通過教學(xué)行為的開展達到以下較理想的效果.

4.1物理學(xué)科魅力的充分展現(xiàn)

內(nèi)燃機的發(fā)明和使用促進了社會的發(fā)展和變革，從十七世紀末的第一臺帶活塞的蒸汽機帶動工業(yè)革命的產(chǎn)生到渦輪噴氣發(fā)動機的使用.此時，物理學(xué)科對社會發(fā)展和進步作出的巨大貢獻，再次讓學(xué)生震驚，激發(fā)學(xué)生的內(nèi)在學(xué)習(xí)動力和興趣.

4.2熱機弊端問題的深入關(guān)注

在學(xué)生了解內(nèi)燃機的使用和價值以后，教師還有必要給學(xué)生滲透兩點：（1）熱機的效率相對較低，在實際的使用過程

中，有大部分能量在不斷的損耗和排泄掉，這種現(xiàn)狀進一步激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的熱情，激勵學(xué)生通過進一步的學(xué)習(xí)和努力，用智慧服務(wù)于熱機效率的提升，服務(wù)于社會的進一步發(fā)展；（2）環(huán)境的污染非常嚴重，熱機的使用會排放出大量的有害氣體，這些氣體的產(chǎn)生嚴重污染了我們的生活環(huán)境，嚴重制約了人類的進一步發(fā)展，能源危機和環(huán)境問題成為嚴重制約我們當今社會發(fā)展的最大障礙，也是我們學(xué)生需要通過學(xué)習(xí)努力改變的.

此處的教學(xué)環(huán)節(jié)必不可少，教師通過這里的活動展現(xiàn)物理的學(xué)科價值、展現(xiàn)學(xué)習(xí)本身的價值所在，摒棄應(yīng)試教育的束縛，提升素質(zhì)教育的魅力，激發(fā)每個學(xué)生的興趣、挖掘更多學(xué)生的潛能.

知識與技能的建構(gòu)始終是循序漸進的，教師在教學(xué)過程中要善于利用資源和智慧幫助學(xué)生建構(gòu)相應(yīng)的內(nèi)容，不僅促使學(xué)生對知識與技能的認知更深刻，更幫助學(xué)生掌握知識與技能的建構(gòu)過程，讓學(xué)生學(xué)會學(xué)習(xí)、感受物理學(xué)科的魅力、促使自己的再學(xué)習(xí).