“能量”知识教学探索

1、“能量”知识教学探索一、提出问题根据对几轮教学过程的回顾与反思，及对几届学生的教学观察，在教“能量”这个概念时，遇到的主要问题有：为什么要学习能量，找不到一个适合学生认知需要的理由；基于“能是做功的本领”的抽象描述，难以让学生真正理解并掌握能量概念；没有一个能够让学生易于接受的、分析能量转化的方法；判断能量的增减时，只能基于具体能量的影响因素（如动能与物体的质量和速度有关）进行教学。相应的，学生学习能量概念时出现的主要问题有：学生知道了有“能量”这个概念，却不知道为什么要建立这个概念；记熟了能量定义后，多数学生仍不知能量的真实含义；在研究能量的转移与转化时，学生一般只能机械地根据影响因素来判断

2、，缺少感性认识。常用的解决问题的办法也不外乎通过习题训练，让学生在多次重复中加强机械记忆，加上中学阶段对能量的考查要求并不高，因此不影响学生的考试成绩。但如何合乎逻辑地建立能量概念，如何让能量概念在学生的思维中得到内化，这是一个值得认真思考的问题。 二、分析问题我们对能量概念进行分析后发现，根据现行教材的描述与编排，能量是一个比较抽象概念，它比功的概念更抽象。要知道，对于中学生尤其是初中生而言，力的概念本身就是抽象的，建立在力的基础上的功的概念则更是抽象学生学习功时已经遇到了很多困难。而能量概念偏偏又是以功为基础的“能是做功的本领”或“一个物体如果能够对外做功，我们就说这个物体具有能”。以抽象

3、概念为基础建立起来的概念，其抽象性可想而知。将抽象的对象形象化是化解此类困难的不二法门，我们提出猜想：可否将能量概念及能量的转化过程形象化、“物化”，使“能量”在学生的头脑中是一个可以“加工”的形象“物件”，从而顺利建立能量及其转化的概念。三、理论参考真的是很巧！有了这个想法后，恰好又读到初中物理教科书中的能量概念比较研究一文（谭晓，彭征，课程教材教法2008年第12期）。此文对笔者来说，无异于雪中送炭。该文比较了中、英、德三国的教材对能量概念的处理，通过阅读该文，我们可以管窥到英国教材中的能量概念非常生活化，而严谨的德国教材对能量知识的处理则非常系统。尤其是后者提出的“能量携带者”、“能量转

4、换器”等说法，也涤清笔者原本有些混沌的思考，简直就是“山重水复”之际的“柳暗花明”。笔者当即产生一个想法：用“能量携带者”、“能量转换器”（后在教学实践中改为“能量转化器”）等有形的物体来化抽象为形象，化解学生学习的困难。顺便说一下的是，江苏科学技术出版社出版的物理9年级下册很可贵地提到了“能量转换器”的概念，只因是出现在习题中，教师一般不大注意。四、实践研究与思考在思考相对成熟后，笔者进行了实践，梳理如下：（一）“能量携带者”概念的建立。教学现场：师：电、煤、食物等物品对于我们的生活是必不可少的，因为它们对人类具有利用价值，这种价值体现在哪里呢？生1：用电才可以看电视，灯才能亮。生2：煤可以

5、用来取暖。师：呵，你抱着煤取暖啊？（生笑）生2：点燃了取暖。生3：不吃食物人就会死，所以食物的价值最大。师：“能量”一词同学们听说过吗？ 生（众）：听说过，奥特曼有能量（很巧的是，学生大都想到这个例子，说明媒体已经成为学生“学习共同体”的重要组成部分，其中亦有研究的价值。）师：刚才我们举的三个例子里有哪些能呢？生：光能、热能（本着尊重学生的先前经验，这里暂不纠正为“内能”）、电能师：一定程度上，能量用来表示物体对人类的使用价值，同学们刚才所说的能量形式是正确的。请继续思考，煤在燃烧前有热能吗？生：没有。师：那没有燃烧的煤有能量吗？生（众）：没有。师：没有能，那就没有利用价值了，人们干嘛还要花钱

6、买煤呢？生：会不会原来没有能量，一燃烧就有能量了呢？师：一燃烧就凭空产生了能啊？生：是啊。师：关于这个问题，科学家进行了长时间的研究，由于时间关系，这里我们暂不展开论述，但科学家研究出的结论我可以先告诉大家能量是不会凭空产生的。所以，没有燃烧的煤也是具有能量的，这种能常被称之为“化学能”。生思考。师总结：其实，像煤、电、食物等很多物体，人们之所以利用它，是因为它们有利用价值，这种价值就体现在能为人类活动提供能量，我们把这些物体叫做“能量携带者”。同学们想想，生活中还有哪些物体是能量携带者？都携带着哪些能量呢？生思考、讨论、交流；师适时提醒、总结。（具体略。）教学思考：考虑到能量概念学生已经有所

7、认识，所以，本环节没有侧重于能量定义的教学，而是引导学生根据生活经验，去思考哪些物体携带有能量。在学生思考、讨论交流的过程中，学生能够将能量携带者从生活经验中提取出来，教师的适时提醒与点拨也让学生知道了还有“化学能”等形式的能量，这为后面更广泛地讨论能的转化打下了基础。（二）能量的转移该部分知识相对简单，限于篇幅，不再赘述。（三）“能量转换器”概念的建立教学现场：师：我们接着讨论上面的例子。灯泡发光时，有光能出来了，光能是从哪儿来的呢？要知道，只要灯泡不熄灭，光能可是源源不断地出来哦！生思考片刻之后。生1：我知道了，是电。师：说清楚点。生1：是电能变过来的。有学生在下面反驳：你怎么知道的？你看

8、见它变的呀？生1：那你家用电给不给电费呀？下面的学生：当然给了，我不给你帮我给呀。生1：你给电费是因为你消耗了电能，电能变了光能。（尽管白炽灯实际上是将电能转化为内能，当灯丝达到白炽状态时，开始发光，但此时仍不宜过早地告知学生这一点。否则，学生尚未建立的认知平衡又会被打破，不利于学生的学习。）师：同学们思考一下，看有没有道理。（一段时间之后，多数学生表示认同。）师：我们再来分析另外几个例子，如使用干电池时的能量转化情况（略）师总结：刚才我们分析的例子中的灯泡等家用电器、干电池等物体，它们能将一种形式的能“变”（加重口气）成另外形式的能，这种“变”我们叫做“转化”，这些物体我们就叫它“能量转化器

9、”。同学们想想，在我们的生活中，哪些物体是“能量转化器”，并说明它们是将什么能量转化为什么能量。生讨论交流过程略。教学思考：多年的教学经验提醒我们，如果凭空地讲能量的转化，学生会觉得非常抽象，学生虽然能在多次重复之后说出某个过程中的能量转化过程，却难以理解转化的真实含义。而借助于生活中不同的“能量转化器”这样一个有形的物体，学生就可以在“进去的是什么能”、“出来的是什么能”的思考过程中建立能量转化的模型，从而理解其真实含义。五、效果评估我们对两个班上各个层次的部分学生进行了抽样调查，以对这种教学尝试进行评估。结果表明，学生在口头表达能量概念及能量转化过程时，思路比较清晰，基本都能够一下子说出不同物体在不同状态下具有的能量形式（这说明学生已经有了比较好的直觉），能够准确说出能量转化前后的能量形式及转化过程。而不是像往年一样需要强行记忆或重复训练才能达到同一水平。此外，学生的作业与考试情况也表明，在建立了“能量携带者”和“能量转化器”概念之后，学生在