初中物理能量相關知識的教學策略探究

　　摘 要：從四個方面入手對初中物理能量相關知識的教學策略進行探討，包括：充分鋪墊，積累表象；調查學生已有的能量認知圖式；創設情境，擴展學生的能量認知圖式；設計專題，復習完善能量的知識網絡。
　　關鍵詞：初中物理；能量；概念教學
　　
　　能量相關知識貫穿整個初中物理，是非常抽象的物理知識，筆者認為在初中階段給學生構建能量知識體系的過程中，總體上適合采用先分后總的方式，從能量的外延入手，先讓學生認識各種形式的能量，給學生建立起能量具有多種形式的表象，然后給學生建立起各種形式的能量可以相互轉化的思想，然后結合每一種具體形式的能量及各種形式能量可以相互轉化的現象，最后再總結得出能的轉化與守恒定律。以下筆者結合自身的教學實踐，對此進行詳細分析。
　　一、充分鋪墊，積累表象
　　一切物質運動都會涉及能量的變化，所以生活中處處都有能量現象。在物理學中，能量相關知識把看似獨立的力學、熱學、光學、電學、原子物理學等領域緊密聯系起來，因此，在初中物理中不管講授什么內容，都會有與能量相關的現象，教師可在平時的教學中充分挖掘生活中簡單的能量現象，給學生不斷地積累構建能量知識體系的相關表象。
　　教師如能在平時的教學中充分挖掘生活中簡單的能量現象，并給學生適當地加以擴展，可使學生在平時慢慢地積累構建能量知識體系所需的相關表象。這種方式可以實現按照循序漸進的原則，把抽象的能量知識進行分散教學，由易到難，由感性認識逐步過渡到理性認識的教學過程，符合學生的認知規律的特點。
　　例如，為了在初三時給學生成功地建構“一個物體能對外做功，這個物體就具有能量”的圖式，筆者認為在最初引出能量時，可借鑒蘇科物理第一章中引入聲能的方式，利用聲音能擊碎膽結石的強有力的事實來說明聲音具有能量，并就此稍作深入討論：你認為什么樣的物體會具有能量呢？學生自然會想到食物、能源等物質，然后引導學生討論分析得出食物、能源等物質能使人類運動或進行生產活動，反過來也就說明，能使其他物體運動的物質或物體就具有能量。雖然這個結論是不完善的，但這與生活接近，學生易于接受，為以后建立“一個物體能夠對外做功，這個物體就具有能量”的概念奠定基礎。
　　二、調查學生已有的能量認知圖式
　　皮亞杰的認知心理學理論告訴我們：個體發展的過程就是已有的圖式或認知結構不斷得到豐富和發展的過程。
　　學生在正式學習能量相關知識以前，已經有了大量的與能量相關的前科學概念，不管正確與否，這些原有的圖式正是學生建構完備能量體系的基礎。教師只有充分了解學生已有的認知圖式，尤其是已有的與新概念有關的認知圖式，才能使自己的教學做到有的放矢、因材施教。新的概念與規律如能成功地與學生原有的認知圖式建立起聯結，不但可以避免學生在大腦一片空白的情況下進行無意義的接受學習，而且可以調動學生學習的興趣，增強學生學習的主動性與積極性。因此，要給初中學生有效地構建完備能量體系的圖式，首要的任務就是要調查清楚學生腦海中已有的與能量知識相關的圖式，了解學生頭腦中已有的認知結構和前概念，不管正確的還是錯誤的，都要調查清楚。
　　例如，初中學生一般在學習能量、熱量等概念之前就形成了大量的相關前概念，教師就有必要通過各種方式了解學生已AWPpxnqcQ5m2sjA7rdKwCfgeWZDf5qQLnj9PQxVn2uA=有的前概念，才能做到充分了解自己的學生。
　　三、創設情境，擴展學生的能量認知圖式
　　擴展學生的能量認知圖式主要有兩種方式，一是學生按照腦海中已有的正確的能量認知圖式，對新的內容采取同化的方式進行“豐富”。二是學生對腦海中已有的錯誤的能量認知圖式，采取順應的方式進行“修正”，或完全放棄，直至成功建構科學的認知圖式。
　　教師要善于通過創設合適的情境，讓新的教學內容與以往的認知結構聯系起來，激活學生原有的認知圖式，讓它從隱蔽之處呈現出來，為學生建構新的認知圖式提供基礎框架。當教學內容與他原有的認知結構大體上相一致時，教師可順水推舟，適當的引導，使學生在自己原有的認知圖式上對新的概念和規律進行同化，在原有認知圖式的框架上添磚加瓦，達到擴展原有認知圖式并建構新的認知圖式的目的。
　　例如，當學生在探究重力勢能的影響因素時，因學生在學習前面的重力概念時就已經接觸過重力勢能的概念，所以教師可創設如下情境讓學生回憶起被舉高的物體具有重力勢能：
　　老師：如果你站在一塊放在地上的大石頭旁邊時會覺得害怕嗎？為什么呢？
　　學生一般會說不會，因為此時的石頭不具有破壞性。
　　老師：如果你站在一塊懸吊在空中的大石頭下面時會覺得害怕嗎？為什么呢？
　　學生肯定會說害怕，因為石頭萬一掉下來會砸死人，石頭具有破壞性。
　　老師：懸吊在空中的大石頭具有破壞性，這說明它是否具有能量呀？
　　學生肯定會說具有。
　　老師：那么，懸吊在空中的大石頭具有什么形式的能量呀？
　　學生一般都會回答：重力勢能。
　　以上的情境可使學生順利地回想起來被舉高的物體具有重力勢能，讓學生把已有的與重力勢能相關的認知結構呈現出來，然后再讓學生通過合適的探究實驗對原有的重力勢能的認知結構進行“豐富”，達到建構起完整的重力勢能概念的認知圖式。當學生在學習能量相關知識時，教學內容與他的原有的認知結構相差甚遠時，學生不能在原有的認知結構下同化新的教學內容，只有打破或完全放棄原來的認知結構并重新構建新的認知結構，這就是順應。顯然，使學生順應的過程比同化的過程就要困難得多，這就要求教師對相應的教學內容作充分的準備，針對學生原有的認知結構，設計生動的物理情境、有趣的實驗，或運用歸謬的方法，由錯誤前概念推出一些荒謬的結論等策略，以此來激發學生強烈的認知沖突，動搖學生原有的認知圖式，再引導學生對實驗現象進行分析討論，通過類比、對比等方法，歸納總結出事物的共同特征與本質屬性，使學生成功建構更高水平的認知圖式。
　　例如，當學生在學習能量守恒定律時，學生已有的能量不守恒的前概念就會對將要建構的能量守恒定律產生強大的阻力，因此，教師只有創設合理的情境，迫使學生打破或完全放棄原來的認知結構并重新構建新的認知結構。為了使學生建構能量守恒的思想，教師可從兩個側面去論證并建構，首先使學生建立能量不會無緣無故增加的思想，然后使學生建立能量不會無緣無故減少的思想，再結合前面兩個結論，就可得出能量是不變的思想即能量是守恒的思想。
　　四、設計專題復習，完善能量的知識網絡
　　概念建立并沒有在課堂概念教學之后就算完結，后面還有一個很長的概念深化、結構重組過程。物理規律建立之后，還有兩個主要問題需要解決：一是物理規律的運用，二是知識網絡的構建。
　　可見，能量相關概念和規律的建構并不是在新課結束之后就完成了，后面還需對能量相關概念進行深化、構建相關的知識網絡，使能量相關知識形成一個有機的整體。
　　可見，在能量相關的某一階段的新課學習結束后，設計能量相關的專題復習，幫助學生把相似概念或相近能量概念進行對比區分，把能量相關表象與相應的概念和規律聯系起來，使之成為一個有機的整體。
　　在進行能量相關專題的復習過程中，要注重對學生的對比分析、推理歸納等思維能力的培養，不要一味地進行題海戰術，經常使用題海戰術會使學生形成機械化的解題步驟，思維固化，學習的興趣下降，最終導致對物理的學習產生厭倦感或疲勞的消極情緒。
　　例如，在學生學完機械能后可對機械能進行復習歸納，具體可采用表格的形式，把動能、重力勢能、彈性勢能的定義和影響因素列舉出來，讓學生通過對比三者之間的異同來加深理解。
　　能量相關概念是中學物理中的重要概念，能量相關知識的教學是中學物理教學的主線之一，能量相關概念因其抽象性也是物理教與學的難點。本文對初中階段能量相關概念及其教學進行了研究，并提出了相關的教學策略。
　　參考文獻：
　　［1］吳波．基礎物理中的物理概念教學研究［M］．江西：江西師范大學，2003.
　　［2］母小勇，李代志．物理學教育新論［M］．江蘇：江蘇教育出版社，2001.
　　（作者單位 江蘇省張家港市第五中學）