如何做好初、高中机械能教学衔接

2016-02-15张启平刘丽梅

中国现代教育装备 2016年18期

关键词：机械能章节高中物理

张启平刘丽梅

如何做好初、高中机械能教学衔接

张启平刘丽梅

初、高中物理学习要做好知识、方法、思维等方面的衔接。以《机械能》章节为例，分析了初、高中物理教学衔接的重要性，结合对机械能教学特点的探讨，提出了几点做好初、高中机械能教学衔接的对策，以期对高中机械能教学提供参考。

中学物理；机械能；教学衔接

难教、难学是高中物理留给诸多师生的一个印象，其原因有很多。这不仅体现在教学层面的知识拓展上，也表现在学生学习思维方式与获取知识的方法转变中。特别是在初中毕业刚进入高中学习的过渡阶段，初、高中物理教学衔接问题如果没有有效解决，就会影响整个高中阶段的物理教学。由于初中物理识记的内容较多，注重理论的定性研究，而高中物理则以定量研究为主，以知识实践应用能力培养为重，初、高中教育目标出现较大程度的跨越，造成思维能力要求的巨大落差。如何在高一过渡阶段处理好落差问题，促进学生较好的衔接初高中物理学习，就成为一个有价值的问题。本文选择高一物理《机械能》为例，尝试处理初、高中教学内容“断层”问题，解决初、高中物理学习方法的差异，促进初高中物理《机械能》教学的有效衔接。

一、初、高中物理教学断层的原因

初中物理与高中物理有很大的差异。首先是学习内容上的差异，初中学习的物理知识较为浅显直观，高中物理研究的现象较为复杂，需要学生通过现象研究物理本质。例如，关于重力势能的学习，初中阶段学习只需掌握其决定因素，高中则需要从其定义、决定因素等各方面系统掌握，用机械能守恒定律分析物理过程和能量等相关问题。其次是学习方法的差异，初中物理学习的方法较为简单，问题分析与解答往往只需套用式；高中物理概念与规律较多，需要学生灵活应用，分析与解决问题需从多层次与多方面进行，也要学生具备相当的抽象思维能力。最后是思维方式上的差异，初中物理以具体形象思维为主，逐步向抽象思维过渡，而高中则以抽象思维为主，对学习思维水平有更高的要求。由于初、高中物理学习内容的差异性，以及物理知识学习的“断层”现象，学生初入高中学习物理往往有些不适应。无论是在知识衔接上，还是高一学生学习心理的过渡上，都给高中物理教师带来了一定的难度。以《机械能》这一章的内容为例，机械能知识点在初中教材中已有介绍，但是要求比较浅显；而高一物理教材中《机械能》一章的知识点较多，需要学生学会运用动能定理、功能关系以及机械能守恒定律解决实际问题。这对于刚入高中的学生而言，有着非常大的学习难度，也给教学带来了一定的挑战。

二、《机械能》章节教学特点

促进初高中物理学习衔接需要教师在充分对比初中教材与高中教材的基础之上，掌握新旧知识点之间的差异与共性，抓取物理学科的教学特征，把握教学规律，选取合适的教学策略，降低高中生物理学习的门槛，从而能够让学生尽快适应高中物理教学，提升学习成绩，做好初高中物理教学衔接。下面以《机械能》章节教学为例介绍我们对衔接的思考和实践。

1.初高中物理教材对机械能知识点的处理

初中阶段关于《机械能》教学的知识点主要包括功、功率、机械效率、能的概念、动能、重力势能、弹性势能等。从现有初中教材来看，初中物理教材中对功和能的知识点处理方式为：先学习能再学习功，要求学生掌握做功的过程就是能量转化或者转移的过程，教会学生用控制变量法研究问题。高中阶段《机械能》章节需要学习的知识点包括功、功率、动能、动能定理、重力势能、重力做功与重力势能改变的联系、机械能守恒定律以及功和能的关系等。其教学目标为要求学生能够熟练应用动能定理解答问题，能够熟练应用机械能守恒定律解题。初、高中机械能的知识对接具体情况如下。

功：初中要求计算力F同物体移动距离S在相同方向上所做的功，高中则延伸到物体受到力F同发生的位移S互成角度时所做的功。

功率：高中教材在初中功率概念的基础之上导出公式P=Fv，同时提出瞬时功率的概念。

动能：初中阶段学生只需掌握影响物体动能大小的因素，高中则要求计算物体动能大小的公式：。

重力势能：同动能一样，高中教材中也给出了物体重力势能的计算公式Ep=mgh。

机械能守恒定律：高中教材在初中教材知识点“动能和势能可以相互转化”的基础之上提出机械能守恒定律。

功和能的关系：高中教材在初中“能的转化”基础上对功和能的关系进行了总结。

2.机械能教学重难点

从现行的高中物理课本来看，许多章节的内容与初中类似，例如《重力》《摩擦力》等在初中课本中都有所涉及，高中课本中的内容可以说是对旧知识点的拓展。教学实践中也不难发现，许多学生都能够快速将高中新学习的物理概念、规律等同所学到的物理知识整合，延伸自身知识结构。但是往往在需要对原有认知结构进行更新，或者改变固有模式时，学生通常会显得束手无策。此现象也正是《机械能》这一章节的教学重难点所在。此章节对于学生的抽象思维能力有较高的要求，学生在学习时往往只记住教材中“在只有重力或弹力做功的系统中机械能守恒”，遇到实际问题难以有效分清研究对象以及受力情况，变通应用能力有待提升。教师在教学过程中如何培养学生的良好思维习惯是教学中需突破的重点。高中阶段机械能教学当中，实验是较为重要的一个部分。但由于大部分实验是对初中实验的重复，并且用打点计时器做机械能守恒实验的误差也较大，使得教学中实验效果不太理想，过于强调理论推导而忽视了实验推导，一定程度上阻碍了学生的理解。日常的考试中，也不难发现学生对于实验题较为畏惧，重视程度也不足，这也需要我们在日常教学当中充分重视理论教学同实验教学的有效整合。

三、做好初、高中机械能教学衔接的对策

1.内容衔接：找准初中知识生长点

上文有所提及，初中所学机械能知识点较为零碎。要做好初、高中《机械能》相关章节的教学衔接，教师应当重视知识的系统化与结构化，分析教材内容，做到教学的承上启下，充分整合高中教材与初中教材，将机械能的教学内容进行对比，分析新旧知识的区别与联系。在教学当中应注重对功、能关系的渗透，让学生初步掌握利用功、能分析处理物理问题。如在讲解《功与能》的关系这一节时，先向学生提问什么是“能”，在学生展开讨论的基础之上，深入分析能的定义，协助学生领会含义，再在学生明确能量概念的基础之上，为后续的功能关系打好基础。通过此章的学习需要让学生掌握，利用功和能处理问题，如果满足机械能守恒，那么机械能守恒定律优先；如果不满足，则应选取功能关系或者动能定理。诚然要让学生深刻理解与熟练运用功能观点，光靠《机械能》一章的教学是无法达到要求的，还需要后续的《电磁学》《热学》等章节的学习，逐步加强理解，提升认识。这也需要教师在后续教学中做好衔接，承上启下。

2.方法衔接：丰富教学方法

《机械能》一章的教学，教师需要重视直观教学，注重学生从形象思维向抽象思维的过渡。教学过程中，教师有必要多举一些实例，多进行一些实验，让学生结合直观的物理现象构建起物理模型，明确物理概念；利用实物演示等教学方法将抽象的物理概念同生活实际相联系，让教学更为生动，从而使学生更快地适应高中物理知识的学习。如在教学机械能守恒定律时，教师可先通过情境导入的方式引发学生的学习兴趣，从“铅球会不会碰到鼻子”的游戏入手，在教室当中悬挂一个实心球，请学生进行“碰鼻子”的实验，让学生感受铅球势能与动能互相转化的过程，并提出问题：机械能守恒吗？引导学生思考动能增加量与势能减少量之间的关系，并在学生猜测的基础之上，与学生共同通过实验来验证，利用DIS实验系统（数据采集器、光电门传感器、计算机）验证推测是否正确，并在实验后让学生交流实验结果，通过有效的师生互动，共同分析与解读机械能守恒定律。利用此方法，不仅能够激发学生的积极性，也能够让学生在物理学习的过程中领会科学的学习方法，培养良好的思维习惯。

3.思维衔接：搭好提升的阶梯

高中物理问题解决的思路通常为：明确研究对象，再对研究对象进行受力分析，建立物理模型，寻找规律并解答问题。因而在教学当中应当充分做好教学思维的衔接工作，引导学生学会从物理情境以及过程当中找出解题的方法与规律，逐渐提升物理问题的分析与解决能力。

习题：位于竖直平面内的光滑轨道，由一段斜的直轨道和与之相切的圆形轨道连接而成，圆形轨道的半径为R，一质量为m的小物块从斜轨道上某处由静止开始下滑，然后沿圆形轨道运动。要求物块能通过圆形轨道最高点。且在该最高点轨道间的压力不能超过5 mg（g为重力加速度）。求物块初始位置相对于圆形轨道底部的高度h的取值范围。教学中，教会学生解决此类问题时，应当注重分以下几个步骤进行，培养学生思维能力：先让学生学会选取研究对象，选好研究过程；再判断是否能够用机械能守恒定律；选取参考平面，确定研究对象在过程当中起始与结尾状态的机械能；最后写出表达式解答。通过例题的讲解逐步培养学生分析问题的能力与将理论运用到实际的能力。

4.学法衔接：促进学习方法过渡

先针对初中课堂容量较小，学生自学能力不强的特征，高中教学应加强学法指导。指导学生自身合理安排时间，学会预习、自学以及自主思考；课堂教学容量需要做到循序渐进，逐渐增加课堂教学内容，给予学生一定的过渡，以初中的知识作为“生长点”来拓展深入。再强化学生在对功和能等概念与规律学习时的方法意识，加强理解概念与规律的表达形式、确切含义以及适用条件，分清相关说法的对错，同时，应当注重从高一开始训练学生做示意图的习惯与能力，让学生学会构建正确的物理模型，提升分析与解决物理问题的能力。如功能关系习题讲解，让学生审题时做到边读题边画图，将重点放在物理问题的分析和提升解决问题的能力上。除此以外，实验是物理学习中非常重要的一个部分，初中实验较为简单，高中实验需要更多的定量分析与计算。教师需加强指导，让学生明确实验与理论知识结合的重要性，以及初高中物理实验的区别，重视实验结果的分析处理。