高中物理能量觀念的內涵、構成與認知層次

【摘 要】 基于概念和物理看法的歸納，文章對高中物理能力觀念的實際含義、構成與認知層次進行了簡單介紹。了解高中物理中與能量有關的概念和定律，從高中物理的角度出發(fā)是學生運用能量相關知識解決問題的重要基礎。

【關鍵詞】 物理能量觀念? 內涵? 構成? 認知層次

引言：

物理教育的核心目標是培養(yǎng)學生的物理核心素養(yǎng)，其觀念是物理核心素養(yǎng)主要維度之一。能量和物質，運動和相互作用是物理學的核心部分，物理能量概念是物理學概念的主要構成部分，能夠有效促進學生物理能量觀念認知水平。

1. 物理能量觀念的內涵

能量是物理學的基礎概念之一，由經(jīng)典力學到相對論和量子力學，能量都是核心概念。物理能量的概念主要是指一個人對物理中與能量有關的問題的基本理解，對能量有關的概念和定律的一般理解，它是個體運用能量相關知識從物理學角度處理問題的根基。

2. 物理能量觀念的構成

2.1能量本質觀

能量本質觀是對能量本質的定義和理解，是對能源是什么的回答。高中時期對能量性質的認識包括：能量是一個系統(tǒng)的定量屬性，它決定于系統(tǒng)中物質的運動、相互作用和輻射。

2.2能量形式觀

能量形式觀是對能量形式與種類的能量的了解。高中時期對能量形式觀具有的知識點位：能量可以分成機械能、內能、電勢能、核能和化學能等多種形式;機械能是運動物體的動能和勢能之和，內能是熱運動物體中所有分子的動能和勢能之和，電勢能是電場中電荷的勢能，核能是儲存在原子核里的能量，當原子核出現(xiàn)核反應時，會發(fā)揮大量的能量，化學能是儲存在化合物化學鍵力中的能量。所有形式的能量本質都具有動能與勢能，動能主要是物體從運動中產(chǎn)生的能量，物體的動能和質量形成了正比，和速度的平方成正比;勢能則是由物體高度決定的能量，物體的勢能和它的質量高度形成了正比。

2.3能量轉化觀

能量轉換的概念是對各種形式的能量不斷轉換與各種物體間能量轉換的一般理解。高中時期能量轉換具有的知識內容為：能量能夠由一個物體轉換到其他物體中，并且轉換形式。功是能量轉變的一個量度，力對物體做的功是力與位移的大小、及力與位移夾角的余弦的乘積。外力對物體做的功相當于物體動能的轉變。

2.4能量耗散觀

能量耗散的概念是對能量消耗和熱損耗的理解。高中時期能量耗散概念所具備的知識主要包括：我們一直在使用和消耗各種形式的能源，能量在轉換的環(huán)節(jié)具有一定熱量的損失，能量的可利用性不斷減少。

2.5能量守恒觀

能量守恒概念是對能量守恒有關問題的了解。其主要包含的知識有：能量不會憑空出現(xiàn)與消失，通常是進行形式的轉換與物體的轉移，在轉換的時候其總量不變，在只有重力與彈性做功的系統(tǒng)中，系統(tǒng)的機械能（動能和勢能的總和）維持穩(wěn)定。機械能守恒定律是其表現(xiàn)形式。

3. 高中物理能量觀念概念的認知水平

學生在學習物理的時候，其認知水準也在伴隨對各種物理知識的了解與認識不斷提升。高中生形成物理觀念主要是一款大量物理知識與方式的積累，并在此基礎上對物理進行深刻了解和使用，以此來形成物理觀念。根據(jù)以上的物理觀念和核心理念，在實際的物理知識中，我們可以看出物理能量的概念是最為優(yōu)越的概念，擁有良好的概括性。物理能量概念的認知水平受與能量有關的核心概念和與能量有關的具體知識的影響。物理能量觀念擁有一定的階級性、層次性與發(fā)展性，也就是說，學生在不同時期形成的物理能量觀念也是不同的，并且物理能量觀念中所具備的知識也具有一定的層次性，高級物理能量的概念是向著低級物理能量的概念慢慢發(fā)展而來的。皮亞杰的建構主義觀念表示，認知個體經(jīng)過同化與適應來發(fā)展其認知結構。學生長時間的吸收與累積新的物理能量觀念與規(guī)律，有利于自身認知結構知識能量的積累，即為同化過程。與此同時，學生腦海中的物理知識極為零散與雜亂，通常知識對物理知識的累積，學生自身的物理觀念水準還位于具體物理知識的最初階段。如果學生現(xiàn)有的認知結構不能吸收新的物理知識，學生就必須對目前的認知結構進行調整，創(chuàng)建全新的認知結構來獲得新平衡，此為順應過程。至此，學生已經(jīng)學會了具體的物理知識點并開展歸納、整理、總結和提煉，逐漸形成了物理學的核心觀念，使其發(fā)展成為一個高水平的物理概念。

結論：

對物理能量概念的本質與構成要素的思考過程，是對學科知識的深刻了解，并對物理能量概念的結構化、邏輯性和系統(tǒng)性的建構過程。對能量有關的學習知識進行了解更加重要，使得學生物理能量的概念變得清晰，同時還能忍受學生目前對能量觀念認知狀況，在物理教學中不斷推動學生了解物理能量觀念，使得學生能夠站在能量的角度對相關物理現(xiàn)象進行分析。了解能量的含義與有關的物理規(guī)律，并運用所學知識處理有關的物理問題，不斷形成良好的物理能量概念，促進學生物理核心素養(yǎng)能夠不斷提升。

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作者簡介：劉宏英（1982-5）女，漢族，遼寧錦州人，本科學歷，遼寧省錦州市渤海大學附屬高級中學，中學一級，研究方向：高中物理