注重概念的建立過程
——“功率”教學設計

余瀟杭 王勁松

(深圳大學師范學院附屬中學 廣東 深圳 518060)

注重概念的建立過程
——“功率”教學設計

余瀟杭 王勁松

(深圳大學師范學院附屬中學 廣東 深圳 518060)

功率的概念對初中生來說相對抽象，通過文中“功率”的教學設計，試圖注重創設生活情境、探究活動、問題情境，讓學生在具體情境中一步步建立起描述做功快慢的物理量——功率，體現注重概念建立過程的概念教學理念．

概念 建立 功率 教學設計

義務教育物理課程標準中的課程目標提到不僅應該讓學生掌握知識與技能，還要注重過程與方法、情感態度與價值觀[1]．功率的概念對初中生來說相對抽象，“功率”教學設計需注重情境的創設和概念的建立過程，讓學生不僅知其然而且知其所以然．

1 教學內容分析

本節位于初中物理人教版八年級下冊第十一章第2節[2]．學生在學習完功的概念之后進一步了解如何描述做功快慢，學習本節也為后面學習機械能和簡單機械打下基礎，因此本節在本章中具有承上啟下的作用．課標對本節課的要求是知道功率，用生活中的實例說明功率的含義．

2 學生情況分析

該階段的學生已經學習過功的基本知識，同時對物理現象具有濃厚學習興趣，然而其抽象邏輯思維處于發展階段，他們需要在與概念有關的具體事物形象基礎上進行概念學習，離開了形象就難于概括出其本質特點[3]．

3 教學重難點

重點：理解并能運用功率的概念．

難點：體會物理中描述“快慢”的思想方法．

4 教學目標

知識與技能：理解并能運用功率的概念．

過程與方法：體會功率概念的建立過程．

情感態度與價值觀：體會物理中描述“快慢”的思想方法，學會將所學知識運用到生產生活中．

5 教學流程

6 教學過程

6.1 創設情境引入新課

媒體展示情境：深大附中教學樓向附近月亮灣大道方向拍攝的圖片——圖1(深大附中學生每天走在教學樓經?？吹降木跋?、百度地圖中搜到的圖2(此地為一家集裝箱有限公司)、兩臺不同型號集裝箱及其各自的信息如圖3和表1所示．

圖1 深大附中附近月亮大道拍攝的照片

圖2 一家集裝箱公司的場景

圖3 兩臺起重機吊起不同的集裝箱

教師活動：讓學生觀察這似曾相識的圖片中有很多的集裝箱，提出問題，這么龐大而笨重的集裝箱用人力能不能提起來？不能的話應該用什么來提起集裝箱？引導學生觀察圖1，發現現實工業中，是采用集裝箱起吊機來提升集裝箱的．

教師繼續提問：假如你現在就是這家集裝箱公司的老板，想要購買一臺起吊機，現在有兩臺起吊機

供你選擇，實物圖如圖3和參數如表1，你要選哪一臺？為什么？

學生活動：思考教師的問題，發現如果讓兩臺起吊機同樣提升同一個集裝箱10 m高，則兩臺起吊機對集裝箱做的功相同，用已經學過的功的知識還不夠幫助作出判斷，但從表1中還知道兩臺起吊機提升同一個集裝箱的時間不同，1號起吊機用的時間短，學生回答要選擇1號起吊機，原因是1號起吊機做功更快．

設計目的：讓學生在教師呈現的生活情境中發現，單憑對做功多少的判斷還不足夠解決實際問題，還需要知道機器做功的快慢，從而意識到學習新知識的必要性，自然而然引出本節課的任務——像科學家一樣一起來尋找描述物體做功快慢的物理量．

表1 起重機參數

6.2 引導探究感性認識

活動情境：舉行“看誰搬象棋快”的比賽．教師事先在講臺左右兩邊各放一張椅子，椅子上各放一盒象棋，再在講臺平面左右兩端放上兩個空棋盤．比賽規則：兩位同學上來把象棋搬到講臺上，看誰搬得更快，前提是只能用手拿象棋，不限制一次拿的個數，獲勝者可以獲得象棋一副．

教師活動：教師提問，要怎么樣才能判斷誰搬運象棋更快？

學生活動：學生分小組討論出多種判斷“誰搬得快”的方法：一是限制必須搬完所有的象棋(32枚)，用時少的同學獲勝；二是規定相同時間，搬象棋多的同學獲勝．

有了兩種判斷勝負的方法后，先采用第一種判斷方法進行比賽，兩位同學(一位男生一位女生)上講臺比賽，另有兩位同學當計時員，計時并記錄下兩位同學搬運的象棋個數都為32枚，以及各自所用的時間．

接下來，采用第二種方法進行比賽，只讓一名同學計時，控制時間為10 s，看誰搬的象棋個數更多，記下時間和兩名同學搬運象棋的個數．

教師活動：教師提問，剛剛同學們搬運象棋的時候有沒有對象棋做功？做了多少功能不能求出來？教師給出事先已經測過的每個象棋的重力，約為0.044 N，椅子平面到講臺平面的高度差約為0.5 m．請同學們完成表2和表3．

學生活動：學生運用功的計算公式，完成表2和表3．

表2 搬運象棋情況1

表3 搬運象棋情況2

教師活動：教師提問，能不能判斷兩次比賽中分別誰對象棋做功快？能否總結比較做功快慢的方法？

學生活動：學生從兩個表格的數據總結出比較物體做功快慢的兩種方法，一是做功相同的情況下，比較時間，用時越短，做功越快；二是在用時相同的情況下，比較做功多少，做功越多，則做功越快．

設計目的：功率的概念是抽象的，學生在活動探究的體驗中，親身感受到做功快慢的比較方法，初步對功率概念形成感性認識，為后面感性認識上升為理性認識作鋪墊．

6.3 思考分析得出概念．

媒體呈現情境：事先測試的3名同學搬運象棋情況的數據表格(表4)．

教師活動：教師提問，能否用剛剛得到的判斷做功快慢方法比較3名同學做功快慢的情況．

學生活動：學生小組討論發現，運用方法一可以得到做功快慢C>A，運用方法二可以得到做功快慢B>A，而對于B與C，他們用的時間不同，做功大小也不同，沒法進行比較．

教師活動：教師提出問題，只有在時間相同情況下才好比較，怎樣計算B與C相同時間內各自所做的功？這個“相同時間”取多少比較合理且方便？

學生活動：學生在教師的引導下想到求他們各自在單位時間內所做的功，計算并對表4最后一欄補充完整后，明顯看到做功快慢C>B>A．

教師活動：教師說明，單位時間內所做的功即功率的定義，并對功率的定義式、物理意義、單位等進行解釋后，并不是立刻進入應用環節，而是引導學生回頭看看剛剛是如何一步步得到功率概念的，并且與前面學習過的速度概念進行類比，總結出物理中描述快慢的思想方法，即求“單位時間內完成的數量”，滲透比值定義法的思想．同時引導學生觀察表4，發現用前面得到的比較做功快慢的方法，只能兩兩進行比較，應付多個物體進行比較以及時間不同，做功不同的情況則不適用，但是在物理中，定義了功率之后，只要求物體單位時間內做的功，則做功快慢一目了然．強調物理概念和規律的簡潔美和普適性，讓學生體會科學的奧妙．

表4 3名同學搬運象棋情況

設計目的：在比較做功快慢的方法基礎上引導出求單位時間內做的功，貼近學生的最近發展區提出問題，一步步幫助學生進行思維加工，最后建立起抽象的概念，并且注重物理思想方法的滲透，讓學生不僅知其然，而且知其所以然．

6.4 應用概念鞏固加深

問題情境：1 W到底有多大？想不想感受1 W的大小？能不能估測你自己從地面蹦起來到最高點這一過程的平均功率？

教師活動：教師提問，怎么測量你自己從地面蹦起來到最高點這一過程的平均功率？需要測量哪些量？要測量這些物理量需要什么儀器？你的方案是什么？

有了方案之后，請一個小組上來合作，其中一名同學記錄數據，一名同學測量高度，一名同學計時，一名同學負責蹦起．最后，學生估測得到蹦起這一下的平均功率大約為500 W．在體驗中學生親身感受到1 W實際上是比較小的，蹦跳一下的功率就有幾百W．

教師活動：教師總結1 W是比較小的，用多媒體呈現現實生活中運動員跑步、大型輪船、汽車的功率大小．

布置課后作業：分小組設計測量爬樓梯的平均功率的實驗方案，并實施方案，下節課課上展示各小組的測量結果．

設計目的：學生學習完一個新物理量后，對于在現實中如何測量它以及其單位大小的感受并不深，適當創設問題情境，讓學生現實中估測該物理量，有助于幫助學生加深理解概念，學會運用知識解決實際問題．

功率的概念對初中生來說相對抽象，本節課的教學設計，注重創設生活情境、探究活動、問題情境，讓學生在具體情境中，意識到學習新概念的必要性并一步步通過觀察、思考、分析，如科學家般建立起描述做功快慢的物理量——功率，在功率概念的建立過程中更體會了物理中運用比值定義來度量“快慢”這一科學思想方法，不僅增強了學生學習的興趣，還提高了學生的理解能力、推理能力．本節課只是對功率概念作了簡單應用，沒有對功率概念的應用做進一步的鞏固和提高，有待后續課程完成．

1 中華人民共和國教育部.普通高中物理課程標準.北京:北京師范大學出版社,2012.8～9

2 中華人民共和國教育部.義務教育教科書物理八年級下冊.北京:北京師范大學出版社,2012.61～71

2016-12-12)