对“功和能”教学设计中细节的处理

刘晓锋

摘 要 本文以“功和能”为例，阐述了自己的设计理念和设计细节，提出了物理教学重视“过程”的重要性。

关键词 功和能 设计 过程

中图分类号：G424 文献标识码：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 设计初衷

对于本节内容的教学，其教学目的是使学生知道做功的过程伴随着能量的转化，理解功是能量转化的量度，并能分析一些实际问题，从整章内容来看它起一个过渡的作用。通过阅读一些教学参考资料不难发现通常情况下，我们会把这一节内容设计成这样：先看一些多媒体实例，比如：流动的河水推动水轮机、重锤打桩、弹簧弹物体等。然后逐一讨论讲解这些实例过程中的能量转化和做功，确定显而易见的关系。最后由学生自己举例分析，以达到帮助学生确定和理解功和能量转化之间关系的目的。笔者认为这样的教学设计无论在教学目标的达成上还是在学生分析问题能力的提高上，其作用是客观存在的，但过程却是比较主观和无助的。尤其是青年教师，在教学经验不足的情况下，如果仅仅套用常规做法，对教材不进行深入的认真的思考。很容易进入实例堆积的怪圈，而无法驾御教材并最终无法达到教学目标。

鉴于以上几点的教学思考，笔者在教学实践中尝试了如下的设计。

2 关于细节的处理

2.1 确定功和能之间存在关系

传统的物理课堂教学，教师的备课往往比较重视对教材的钻研，自己深刻的理解所教的物理知识，比较重视怎样在把物理知识在课堂上讲清讲透。但是重视学生参与和知识再现过程的备课，需教师在自己深刻理解所教的物理知识基础上，研究学生获得物理知识时，经历怎样的过程，获得怎样体验，“过程”中有哪些收获，特别是对学生终生带来影响的收获。要了解认识两个事物（概念）之间的关系，首先应该确认它们之间确实存在关系，然后再通过一定的方法明确它们之间的关系。 在科学认识活动中，类比方法具有启发思路、提供线索、举一反三、触类旁通的作用。将这一方法应用于物理学习中，会十分有助于对物理知识的理解和掌握。

引课中笔者让学生对能量进行思考，通过无约束的讨论让他们讲对能量的认识。由于知识的限制，虽然展开的是无约束讨论，但学生的认识还是主要集中在以下两个方面：能量的类型和能量守恒定律。这两点正是下面教学过程中要围绕的要点。再简单回忆刚刚学过的功的知识。笔者通过引导学生分析一种能量（热能）的单位，再和功的单位进行比较，很容易得到两者之间的一个共同点——单位相同。从而确定两者之间确实存在联系。

在实际教学过程中，笔者发现学生很容易根据单位相同这一点，得到功和能一样，功就是能的常见的错误结论。在此笔者告诉学生：判断两个事物是否相同并不能单单看一个方面，要分析事物之间的关系一定要全面，现在从单位这个角度来看，我们可以知道功和能之间有密切关系这一个结论。

2.2 通过理想实验过程探寻功和能之间的（定性）关系

学生走过的是题海，跳过的是“过程”。没有“经历（感受）、感受（体会）、探索”的过程。又怎么会对一件事物产生兴趣呢？在课堂教学中笔者设计了如下的理想实验过程：轻弹簧把原来静止在光滑水平面上的物体弹出去（实验一）和物体做自由落体（实验二）这两个实验。

实验一：分析弹簧和物体的受力情况和运动情况，弹簧受到墙对弹簧向右的力和物体对弹簧向左的力分别设为F0和F1，物体受到弹簧对物体向右的力和向右的外力设为F2和F3，其中F1和F2是作用力和反作用力，F3是使物体在实验前处于静止状态的外力，实验开始后将撤去F3。

图1

图2

学生分析弹簧和物体在运动过程中的受力情况（图1-2）

其中F1和F2的大小相同。容易得到表1：

学生分析得到F1对弹簧做负功，F2对物体做正功。从能量角度可以发现从初状态到末状态弹簧的能量减少，而物体的能量（动能）却在增加。根据能量守恒让学生思考弹簧减少的势能去哪里了，物体的动能又从何而来。（下转第168页）（上接第136页）学生很容易得到弹簧把能量给了物体。再让学生思考弹簧势能减少的原因是什么呢？通过对问题的思考和讨论我们得到：

表1

结论一：物体间的能量转移伴随着做功，而做功越多，能量转移也越多。

实验二：物体做自由落体，让学生分析物体的受力情况得到物体只有重力作用，再看能量的情况，物体的动能增加，而势能却在减少，其中也伴随着重力在做功。而且重力做功的多少和物体势能减少的原因是相同的，都是由物体下落的位移唯一所决定。所以做功越多，能量从一种形式到另一种形式的变化也多。再通过讨论得到：

结论二：物体内的能量变化伴随着做功，而做功越多，能量变化也越多。

通过两个定性的理想实验得到：能量的转化（转移和变化）伴随着做功，而且功是能量转化的量度。

2.3 通过讲解实例，使学生对这一对关系的理解上升到物理意义上

在教学实践中，通过讲解书中机械能与内能的转化的例子以加深理解。首先让学生先阅读课文内容，提出实例：列车在机车牵引下加速运动。

学生参与讨论，共同分析说明：列车在机车的牵引下加速运动，列车的机械能增加，同时机车的热机消耗内能，牵引力对列车做了多少功，就有多少内能转化为机械能。

小结：能量转化过程中，转化能量的多少可以由作功的多少来度量。

2.4 学以致用

笔者让学生寻找生活中的能量转化过程，并分析出其中的做功过程，以达到加深理解功和能量转化之间的关系，但是很不幸，生活中有太多的伴随着做功过程的能量转化，比如电风扇通电转动、日光灯发光等等，虽然能量转化明显，但寻找其中的做功过程或者对做功过程的描述却不容易，从而使教学陷入困境。

当然课后思考发现要解决这一问题，也很容易——我们只要让学生先找做功的实例，再分析其中的能量变化，尝试后发现完全可以达到预计的效果。所以在教学设计的时候，考虑问题一定要周到。就算是两个环节的前后顺序问题都可能影响整堂课的教学效果。

3 设计感悟

设计教学过程时，要注重调动学生的积极性和主动性，力求从探究的角度去安排教学内容，将知识本身的严谨性逻辑性同发现知识的各种可能性有机的结合起来，使教学包含探索的因素。当然，教学策略具有动态生成性、选择性、灵活性、创新性等特点，教师应根据新课改的目标、教学内容、师生实际、学校条件等因素设计课堂教学的策略，最大限度地促进学生的有效学习。

“过程”能实现学生的参与，知识的再现，也是学生情感体验的保证。我们在强调学生参与过程，知识再现过程的同时，都离不开教师在备课、情景、问题等方面的准备过程，没有“过程”，学生也就失去实践、探索体验。学生参与知识再现过程的多少，是衡量一节课是否成功的标准，所以在新课程标准下要特别注重学生与“过程”、教师与“过程”、知识与“过程”的关系。

参考文献

[1] 王较过，陶丽娟.美国高中物理教科书中“功和能”内容呈现方式及启示.内蒙古师范大学学报（教育科学版），2009（6）.