初中物理能量相关知识的教学策略探究

　　摘 要：从四个方面入手对初中物理能量相关知识的教学策略进行探讨，包括：充分铺垫，积累表象；调查学生已有的能量认知图式；创设情境，扩展学生的能量认知图式；设计专题，复习完善能量的知识网络。
　　关键词：初中物理；能量；概念教学
　　
　　能量相关知识贯穿整个初中物理，是非常抽象的物理知识，笔者认为在初中阶段给学生构建能量知识体系的过程中，总体上适合采用先分后总的方式，从能量的外延入手，先让学生认识各种形式的能量，给学生建立起能量具有多种形式的表象，然后给学生建立起各种形式的能量可以相互转化的思想，然后结合每一种具体形式的能量及各种形式能量可以相互转化的现象，最后再总结得出能的转化与守恒定律。以下笔者结合自身的教学实践，对此进行详细分析。
　　一、充分铺垫，积累表象
　　一切物质运动都会涉及能量的变化，所以生活中处处都有能量现象。在物理学中，能量相关知识把看似独立的力学、热学、光学、电学、原子物理学等领域紧密联系起来，因此，在初中物理中不管讲授什么内容，都会有与能量相关的现象，教师可在平时的教学中充分挖掘生活中简单的能量现象，给学生不断地积累构建能量知识体系的相关表象。
　　教师如能在平时的教学中充分挖掘生活中简单的能量现象，并给学生适当地加以扩展，可使学生在平时慢慢地积累构建能量知识体系所需的相关表象。这种方式可以实现按照循序渐进的原则，把抽象的能量知识进行分散教学，由易到难，由感性认识逐步过渡到理性认识的教学过程，符合学生的认知规律的特点。
　　例如，为了在初三时给学生成功地建构“一个物体能对外做功，这个物体就具有能量”的图式，笔者认为在最初引出能量时，可借鉴苏科物理第一章中引入声能的方式，利用声音能击碎胆结石的强有力的事实来说明声音具有能量，并就此稍作深入讨论：你认为什么样的物体会具有能量呢？学生自然会想到食物、能源等物质，然后引导学生讨论分析得出食物、能源等物质能使人类运动或进行生产活动，反过来也就说明，能使其他物体运动的物质或物体就具有能量。虽然这个结论是不完善的，但这与生活接近，学生易于接受，为以后建立“一个物体能够对外做功，这个物体就具有能量”的概念奠定基础。
　　二、调查学生已有的能量认知图式
　　皮亚杰的认知心理学理论告诉我们：个体发展的过程就是已有的图式或认知结构不断得到丰富和发展的过程。
　　学生在正式学习能量相关知识以前，已经有了大量的与能量相关的前科学概念，不管正确与否，这些原有的图式正是学生建构完备能量体系的基础。教师只有充分了解学生已有的认知图式，尤其是已有的与新概念有关的认知图式，才能使自己的教学做到有的放矢、因材施教。新的概念与规律如能成功地与学生原有的认知图式建立起联结，不但可以避免学生在大脑一片空白的情况下进行无意义的接受学习，而且可以调动学生学习的兴趣，增强学生学习的主动性与积极性。因此，要给初中学生有效地构建完备能量体系的图式，首要的任务就是要调查清楚学生脑海中已有的与能量知识相关的图式，了解学生头脑中已有的认知结构和前概念，不管正确的还是错误的，都要调查清楚。
　　例如，初中学生一般在学习能量、热量等概念之前就形成了大量的相关前概念，教师就有必要通过各种方式了解学生已AWPpxnqcQ5m2sjA7rdKwCfgeWZDf5qQLnj9PQxVn2uA=有的前概念，才能做到充分了解自己的学生。
　　三、创设情境，扩展学生的能量认知图式
　　扩展学生的能量认知图式主要有两种方式，一是学生按照脑海中已有的正确的能量认知图式，对新的内容采取同化的方式进行“丰富”。二是学生对脑海中已有的错误的能量认知图式，采取顺应的方式进行“修正”，或完全放弃，直至成功建构科学的认知图式。
　　教师要善于通过创设合适的情境，让新的教学内容与以往的认知结构联系起来，激活学生原有的认知图式，让它从隐蔽之处呈现出来，为学生建构新的认知图式提供基础框架。当教学内容与他原有的认知结构大体上相一致时，教师可顺水推舟，适当的引导，使学生在自己原有的认知图式上对新的概念和规律进行同化，在原有认知图式的框架上添砖加瓦，达到扩展原有认知图式并建构新的认知图式的目的。
　　例如，当学生在探究重力势能的影响因素时，因学生在学习前面的重力概念时就已经接触过重力势能的概念，所以教师可创设如下情境让学生回忆起被举高的物体具有重力势能：
　　老师：如果你站在一块放在地上的大石头旁边时会觉得害怕吗？为什么呢？
　　学生一般会说不会，因为此时的石头不具有破坏性。
　　老师：如果你站在一块悬吊在空中的大石头下面时会觉得害怕吗？为什么呢？
　　学生肯定会说害怕，因为石头万一掉下来会砸死人，石头具有破坏性。
　　老师：悬吊在空中的大石头具有破坏性，这说明它是否具有能量呀？
　　学生肯定会说具有。
　　老师：那么，悬吊在空中的大石头具有什么形式的能量呀？
　　学生一般都会回答：重力势能。
　　以上的情境可使学生顺利地回想起来被举高的物体具有重力势能，让学生把已有的与重力势能相关的认知结构呈现出来，然后再让学生通过合适的探究实验对原有的重力势能的认知结构进行“丰富”，达到建构起完整的重力势能概念的认知图式。当学生在学习能量相关知识时，教学内容与他的原有的认知结构相差甚远时，学生不能在原有的认知结构下同化新的教学内容，只有打破或完全放弃原来的认知结构并重新构建新的认知结构，这就是顺应。显然，使学生顺应的过程比同化的过程就要困难得多，这就要求教师对相应的教学内容作充分的准备，针对学生原有的认知结构，设计生动的物理情境、有趣的实验，或运用归谬的方法，由错误前概念推出一些荒谬的结论等策略，以此来激发学生强烈的认知冲突，动摇学生原有的认知图式，再引导学生对实验现象进行分析讨论，通过类比、对比等方法，归纳总结出事物的共同特征与本质属性，使学生成功建构更高水平的认知图式。
　　例如，当学生在学习能量守恒定律时，学生已有的能量不守恒的前概念就会对将要建构的能量守恒定律产生强大的阻力，因此，教师只有创设合理的情境，迫使学生打破或完全放弃原来的认知结构并重新构建新的认知结构。为了使学生建构能量守恒的思想，教师可从两个侧面去论证并建构，首先使学生建立能量不会无缘无故增加的思想，然后使学生建立能量不会无缘无故减少的思想，再结合前面两个结论，就可得出能量是不变的思想即能量是守恒的思想。
　　四、设计专题复习，完善能量的知识网络
　　概念建立并没有在课堂概念教学之后就算完结，后面还有一个很长的概念深化、结构重组过程。物理规律建立之后，还有两个主要问题需要解决：一是物理规律的运用，二是知识网络的构建。
　　可见，能量相关概念和规律的建构并不是在新课结束之后就完成了，后面还需对能量相关概念进行深化、构建相关的知识网络，使能量相关知识形成一个有机的整体。
　　可见，在能量相关的某一阶段的新课学习结束后，设计能量相关的专题复习，帮助学生把相似概念或相近能量概念进行对比区分，把能量相关表象与相应的概念和规律联系起来，使之成为一个有机的整体。
　　在进行能量相关专题的复习过程中，要注重对学生的对比分析、推理归纳等思维能力的培养，不要一味地进行题海战术，经常使用题海战术会使学生形成机械化的解题步骤，思维固化，学习的兴趣下降，最终导致对物理的学习产生厌倦感或疲劳的消极情绪。
　　例如，在学生学完机械能后可对机械能进行复习归纳，具体可采用表格的形式，把动能、重力势能、弹性势能的定义和影响因素列举出来，让学生通过对比三者之间的异同来加深理解。
　　能量相关概念是中学物理中的重要概念，能量相关知识的教学是中学物理教学的主线之一，能量相关概念因其抽象性也是物理教与学的难点。本文对初中阶段能量相关概念及其教学进行了研究，并提出了相关的教学策略。
　　参考文献：
　　［1］吴波．基础物理中的物理概念教学研究［M］．江西：江西师范大学，2003.
　　［2］母小勇，李代志．物理学教育新论［M］．江苏：江苏教育出版社，2001.
　　（作者单位 江苏省张家港市第五中学）