自編題在《能的轉(zhuǎn)化與守恒》教學(xué)中的應(yīng)用

摘 要： 習(xí)題的教學(xué)是有效教學(xué)的一個重要組成部分，本文主要從自編題中關(guān)注預(yù)習(xí)性練習(xí)的設(shè)置，對課堂重要內(nèi)容的生成性練習(xí)的開發(fā)，對知識的總結(jié)進行自編題的設(shè)置，利用自編題來關(guān)注學(xué)生學(xué)習(xí)上知識難點的突破，以及關(guān)注自編題對教材進一步開發(fā)等進行論述。

關(guān)鍵詞： 科學(xué)教學(xué) 自編題 預(yù)習(xí)性練習(xí) 課堂生成性練習(xí)

教師在教學(xué)中根據(jù)教和學(xué)的需要而有針對性地編一些練習(xí)題，促進教師的教和學(xué)生的學(xué)。好的自編題，就好像是傳遞知識和能力的橋梁或者像化學(xué)反應(yīng)的催化劑降低反應(yīng)所需的活化能，大大提高教和學(xué)的效率，同時大大減輕學(xué)生的作業(yè)負(fù)擔(dān)。

現(xiàn)浙教版科學(xué)九年上冊第三章，《能的轉(zhuǎn)化和守恒》這一章是初中物理部分核心內(nèi)容，知識的綜合性大，難度高。這一部分知識是學(xué)生學(xué)習(xí)出現(xiàn)好差分化的分水嶺。教學(xué)上稍不注意，程度差一點的學(xué)生就會失去學(xué)習(xí)物理的興趣，對以后的學(xué)習(xí)造成不可估量的損失。為了能使能學(xué)生順利地學(xué)習(xí)本章內(nèi)容，筆者嘗試自編習(xí)題的研究，使學(xué)生較為順利地渡過難關(guān)，以下是筆者在教學(xué)中利用自編題教學(xué)的心得體會。

1.自編題關(guān)注為課程服務(wù)的預(yù)習(xí)性練習(xí)設(shè)置

筆者在科學(xué)課的教學(xué)中，一般不要求學(xué)生預(yù)習(xí)，主要是因為學(xué)生的作業(yè)負(fù)擔(dān)比較重，再者現(xiàn)版的科學(xué)教材也不太適合學(xué)生預(yù)習(xí)。如果能以少量的作業(yè)，既能起到對已學(xué)的知識的鞏固，又能聯(lián)系即將要學(xué)的課程內(nèi)容，為將要學(xué)習(xí)的課程作鋪墊，這就比較理想了。一般來說，如果課程之間有一定的聯(lián)系，我們就可以設(shè)置一些預(yù)習(xí)性練習(xí)，這樣對學(xué)生學(xué)和老師教會有很積極的影響。下面是筆者在上物體的動能和勢能時所設(shè)計的預(yù)習(xí)性練習(xí)。

例1.圖1已知測得木塊在水平面上滑動時的摩擦力為f，一質(zhì)量為m的小球從高為h光滑的斜面頂端下滾，到水平面把木塊推前進s后靜止。

求：（1）重力對小球所做的功；

（2）小球?qū)δ緣K所做的功。

圖1

物體由于運動而具有的能叫做動能，一個物體所具的動能大小可以通過對外做功的多少而衡量出來。

請你設(shè)計：如何來研究物體的動能大小和什么因素有關(guān)？要求提出猜想、設(shè)出研究方案（實驗設(shè)計過程）。

例2.圖2已知測得小桌（不計小桌重）被勻速壓入沙內(nèi)的力為F，一質(zhì)量為m的物體從離桌面高為h處下落，把小桌壓入（h■-h■）深度。求：物體對小桌所做的功。

圖2

物體由于被舉高而具有的能叫重力勢能，一個物體的所具有的重力勢能的大小，也能通過對外做功的多少而衡量出來。

請你設(shè)計：如何來研究物體的重力勢能大小和什么因素有關(guān)？要求提出猜想、設(shè)出研究方案（實驗設(shè)計過程）。

以上自編習(xí)題從本章知識體系編排來看，7OgSPI1HyX/5OuvF5hlm9A==它所起的作用是，可以幫助學(xué)生實現(xiàn)由物體做功理解到能認(rèn)知上的深化這一轉(zhuǎn)變。功相對來說是一較顯性知識，而能是隱藏在功后面的“隱匿者”。通過以上的自編題的鋪墊，學(xué)生對由功的概念理解進入能認(rèn)知上的深化容易多了。當(dāng)然這樣也就達到了預(yù)習(xí)的目的。預(yù)習(xí)為了能讓學(xué)生更好地進入學(xué)習(xí)狀況，但預(yù)習(xí)不一定需要去看書預(yù)習(xí)新課內(nèi)容，也不一定為預(yù)習(xí)而預(yù)習(xí)。當(dāng)然也不是所有課都需要學(xué)生預(yù)習(xí)，只有必要時我們可以利用自編題來幫學(xué)生一把，可能會更受學(xué)生歡迎。另外，筆者還有一個觀念，要學(xué)生預(yù)習(xí)的目的是讓學(xué)生儲備好即將要學(xué)習(xí)新知識所需的知識或基礎(chǔ)。當(dāng)然筆者不反對學(xué)生自主去學(xué)習(xí)新內(nèi)容，只是一般不作要求。

2.自編題關(guān)注課堂生成性練習(xí)設(shè)置

課堂上有一些教學(xué)中重要內(nèi)容，如果做一些相應(yīng)的改進，改編成題目將對學(xué)生起到很大的幫助。這樣既省力又省時，又大大提高學(xué)生學(xué)習(xí)的效率。如在壓縮氣體做功增加氣體內(nèi)能，以及氣體對外做功減小內(nèi)能上，為了幫助學(xué)生加深理解，筆者設(shè)置了以下幾個題目。

例1.用10牛的重物推注射器的活塞，重物下降了1厘米如圖3，不考慮活塞自重，活塞對注射器內(nèi)的空氣做了多少功？利用表1所給的數(shù)據(jù)（如果不考慮氣體被壓縮時比熱的變化），從理論上計算不考慮克服摩擦做功，熱量的散失，大概能使注射器內(nèi)空氣溫度上升多少攝氏度？實際能否到達這個溫度，為什么？注射器的橫截面積為5平方厘米，注射器內(nèi)原有空氣體積100毫升。如果空氣換成二氧化碳溫度能上升多少攝氏度？

圖3

表1 二氧化碳和空氣比熱和密度

例2.被壓縮到一定程度的注射器的活塞上放一5牛的重物，松開手后注射器活塞向上移動2厘米（如圖4），不考慮活塞自重及活塞與筒壁之間摩擦，利用表1所給的數(shù)據(jù)，從理論上計算，注射器內(nèi)空氣溫度大概下降多少攝氏度？實際能否到達這個溫度，為什么？注射器的橫截面積為5平方厘米，射器內(nèi)原有空氣體積100毫升。

圖4

課堂生成性練習(xí)的開發(fā)，一般可以把定性的研究轉(zhuǎn)變?yōu)槎康难芯浚@樣能加深學(xué)生對學(xué)習(xí)內(nèi)容的理解，但還是要注意定量研究量的把握，不能過深。另外，課堂生成性練習(xí)的開發(fā)，可以進行變式的轉(zhuǎn)換方面開發(fā)等。當(dāng)然筆者認(rèn)為課堂生成性練習(xí)的產(chǎn)生并沒有什么必然的規(guī)律，很大程度上是靠教師本身的教學(xué)經(jīng)驗產(chǎn)生。要讓學(xué)生學(xué)得實，效率高不可忽視課堂生成性的練習(xí)，聯(lián)系課堂知識鞏固又有拓展，讓學(xué)生有一種欲罷不能、躍躍欲試的感覺。

3.自編題關(guān)注前后知識的串聯(lián)和總結(jié)練習(xí)設(shè)置

總結(jié)是知識積累到一定程度不可缺少的環(huán)節(jié)，如果能編一些總結(jié)知識點的題型來帶動學(xué)生自己對知識的總結(jié)，則比光去總結(jié)知識點效果要好。以下是學(xué)習(xí)了電熱電功后筆者編寫的幾個題目。

例1.有一種新型的炊具叫電壓力鍋，它用電加熱，又具有壓力鍋的特點。如圖5所示是電壓力鍋的銘牌上的數(shù)據(jù)，該電壓力鍋正常工作30分鐘能夠產(chǎn)生多少熱量？（用四種方法來做）如果在用電高峰時，此壓力鍋的實際功率只有800W，求實際的電壓為多少？

額定電壓：220V

額定功率：1000W

圖5

例2.某電動機正常工作時兩端的電壓是380伏特，通過的電流為6安培，其線圈電阻為0.5歐，求每分鐘電動機消耗的電能，以及產(chǎn)生的熱量和機械能各為多少？不考慮摩擦電動機輸出的機械功率為多大？發(fā)熱功率為多大？電能轉(zhuǎn)化為機械能的效率為多大？

通過上述題目的練習(xí)，請闡明：電路的電功計算、電熱計算（焦耳定律）之間的聯(lián)系和區(qū)別。

以上自編題把電功、電熱、電功率、效率全都串聯(lián)成一體能對知識進行有效的總結(jié)和深化。學(xué)生的學(xué)習(xí)能力在這一過程中得到進一步提高。對所學(xué)過知識要進行適當(dāng)?shù)目偨Y(jié)，這一點是毋庸置疑的。關(guān)鍵是我們用什么方法來進行總結(jié)，這是時常困擾筆者的地方，在不斷探索中，我們可能會找到較好的方法。總結(jié)知識既要有廣度又要有深度，省時高效。自編總結(jié)題可能就是一個較好的方法。

4.自編題關(guān)注學(xué)生學(xué)習(xí)上的難點知識突破練習(xí)設(shè)置

學(xué)生在初中物理學(xué)習(xí)中，總會碰到難點知識。這些難點知識，就好像是學(xué)生學(xué)習(xí)進步的攔路虎，也是學(xué)生的分化點，過不了這個關(guān)口，學(xué)生就會被拒之門外，還可能因此而掉隊。為了打好初中學(xué)生物理基礎(chǔ)，把學(xué)生引入學(xué)習(xí)物理之門，教師就必須幫助學(xué)生在學(xué)習(xí)之中突破難點知識。如：初中力做功的概念是力和力方向上距離的積，而在功的計算過程中會出現(xiàn)做功的力不是恒力，以及力方向和物體運動方向不一致，甚至是相反的現(xiàn)象，如放置在水平面的物體在不與水平面平衡的拉力下通過一段距離，上拋物體運動方向和重力方向相反，等等。如果運用功的定義來計算，是根本不可能進行的運算的。初中并沒有輸出和輸入功的概念，為了避免力做功出現(xiàn)做負(fù)功的現(xiàn)象，教材就引進了克服阻力做功的方法。然而教材也沒有明確地克服阻力做功的定義界定，產(chǎn)生學(xué)生學(xué)習(xí)上的難點。功的學(xué)習(xí)難點為怎樣去理解克服阻力做功上面。克服阻力做功在初中學(xué)習(xí)上，主要出現(xiàn)的是克服摩擦做功和克服重力做功。另外很多學(xué)生認(rèn)為摩擦力一定是阻力，所以克服摩擦力做功和摩擦力做功的區(qū)別也是一難點，在克服重力做功和重力做功上學(xué)生也很難區(qū)別。為了能使學(xué)生理解克服阻力做功的概念，筆者用了以下自編題來解決這個難點。

如何理解克服阻力做功呢？

（1）重為100牛的木塊，在大小為20牛的水平拉力作用下，在拉力方向上沿光滑水平地面前進了3米。求此過程中拉力所做的功W，并求出拉力克服摩擦力（或者說成物體克服摩擦力）所做的功為多少？

（2）重為100牛的木塊，在大小為20牛的水平拉力作用下，在拉力方向上沿水平地面勻速前進了3米。求：此過程中拉力所做的功W，拉力克服摩擦力（或者說成物體克服摩擦力）所做的力為多少？

（3）重為100牛的木塊，在大小為20牛的水平拉力作用下，在拉力方向上沿水平地面前進了3米，測得木塊所受的摩擦力為10牛。求此過程中拉力所做的功W，并求拉力克服摩擦力（或者說成物體克服摩擦力）所做的功為多少？

如果以上三種情況物體初始運動狀態(tài)都是靜止的，從能量的轉(zhuǎn)化角度來分析木塊的運動狀態(tài)的變化。

（4）圖6某同學(xué)重500牛爬上3米高的桿，在這個過程中是靠什么力爬上去的？這個力做了多少功？這個力克服哪個力才能爬上去？

圖6

（5）上題中，該同學(xué)爬到桿頂后，又沿桿勻速下滑，在這個過程中又是靠什么力下滑的？這個力做了多少功？這個力克服哪個力才能勻速下滑？

總結(jié)克服摩擦功計算方法及克服摩擦力做功和摩擦力做功區(qū)別。（同學(xué)們在爬桿時要注意安全，并做好安全措施。）

以上自編題中特別是當(dāng)中的（4）、（5）兩小題非常貼近學(xué)生生活。因為有生活體驗，所以學(xué)生分析起來很有興趣，題目分析完了，難點也就解決了。學(xué)生學(xué)習(xí)上的知識難點是可預(yù)測的如克服阻力做功的理解，實際電功率的計算等知識本身難度較大，對于難點知識的突破需要我們找到適合的方法。自編題的方法可以設(shè)計一系列相互聯(lián)系的小題目，層層進入問題的本質(zhì)，體現(xiàn)出知識點之間的聯(lián)系，使學(xué)生有拾級而上的感覺，從而提高學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣，大有水到渠成的感覺。

5.自編題關(guān)注課本中一些可能不夠完善的細(xì)節(jié)練習(xí)設(shè)置（或者說對課本的進一步的開發(fā)）

任何教科書的編寫都有其優(yōu)秀的地方，也肯定有其不足之處，所以也存在教科書不斷改編的現(xiàn)象，這是非常正常的現(xiàn)象。在簡單機械的課程上，現(xiàn)浙教版教材主要從力的角度，分析機械的省力或省距離或改變力作用的方向，而課本內(nèi)容設(shè)置上缺少利用機械做功不省功這一細(xì)節(jié)問題的深入研究。我們可以利用自編題來說明使用任何機械不能省功，來彌補課本上的缺陷或者說對課本進一步開發(fā)。

利用杠桿做功來說明利用機械做功中隱藏的功的原理：

（1）如圖7所示，利用一輕質(zhì)的杠桿將重物G勻速升高h（重物掛在杠桿的中點處），在此過程中，F(xiàn)的方向始終豎直向上，則F的大小如何變化？F上升的距離是多少？F做了多少功？F所做的功從能量轉(zhuǎn)化上來思考到的哪個物體上，這個物體的機械能增加了多少？（杠桿自身的重和摩擦不計）你覺得省力杠桿能省功嗎？那么使用省力杠桿的目的是什么？總結(jié)省力杠桿優(yōu)缺點。

圖7

（2）如圖8所示，利用一輕質(zhì)的杠桿將重物G勻速升h，在此過程中，F(xiàn)的方向始終豎直向上（力作用點在杠桿的中點處），則F的大小如何變化？F上升的距離是多少？F做了多少功？F所做的功從能量轉(zhuǎn)化上來思考到的哪個物體上，這個物體的能量增加了多少？（杠桿自身的重和摩擦不計）你覺得費力杠桿費功嗎？那么使用費力杠桿的目的是什么？總結(jié)費力杠桿的優(yōu)缺點。

圖8

（3）圖書9拉力F作用方向始終與杠桿垂直，并使重物勻速上升h的高度，拉力F大小的變化是怎樣的？拉力在這個過程中至少了做多少功？（杠桿自重和摩擦不計）

圖9

以上三個自編題在理論的證得下，在此基礎(chǔ)上配上相應(yīng)的實驗驗證，會取得非常好的效果。滑輪及斜面都可以用類似的自編題來幫助學(xué)生來認(rèn)識機械做功不能省功的道理。常見機械的機械效率的測定也存在類似的情況，需要我們進一步去完善和開發(fā)課程資源。這也可能是教科書的編者用心良苦，故意留出一篇空間讓老師和學(xué)生盡情地發(fā)揮自己的聰明才智，你說這是教材的缺點也可以說是教材的優(yōu)點，只是我們見仁見智，但我們要挖掘課程資源這一點是肯定的。

自編題從時間安排前后來分，可以分為課前預(yù)習(xí)型，課堂教學(xué)內(nèi)容的生成型，課后鞏固型。從作用角度上來分，化解難點，加深理解，補充不足，加強總結(jié)。所以自編習(xí)題應(yīng)考慮以下特點：

（1）自編題有針對性，目的性明確。

自編題首先要考慮習(xí)題的功能性的定位，是讓學(xué)生課前預(yù)習(xí)，還是課堂教學(xué)內(nèi)容的鞏固和深化總結(jié)等。

（2）自編題要控制難易程度。

自編題應(yīng)該針對絕大多數(shù)層次的學(xué)生，過易則激不起學(xué)生的興趣，過深、過難或過偏，不僅不能促進學(xué)生的學(xué)習(xí)，反而會挫傷他們的學(xué)習(xí)積極性，所以自編題要做到不怪，不雜，不要去刁難學(xué)生，而是要盡量滿足學(xué)生的學(xué)習(xí)欲望，讓學(xué)生有一種躍躍欲試的感覺。

（3）自編題情景、語言的敘述要簡潔和具有引導(dǎo)性。

考試的試題往往都由情境和問題組成，情境有長有短，中考中大型試題情境語句往往很長。但自編習(xí)題的主要目的不是考查學(xué)生而是教育學(xué)生，所以情景和語言應(yīng)做到簡潔，語言要規(guī)范，單位、符號要正確，文字?jǐn)⑹鰺o歧義，且最好有引導(dǎo)性語句。

（4）自編題要注意用語上的科學(xué)性和學(xué)習(xí)興趣上的關(guān)注。

科學(xué)之所稱之為科學(xué)，語言的表達，數(shù)據(jù)的引用，思維的表達都盡量做到科學(xué)，這也是無形中培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)素質(zhì)的方法。興趣是最好的老師，應(yīng)盡量選擇一些學(xué)生所喜歡的材料來編題。

參考文獻：

[1]朱清時主編.《科學(xué)》1-6冊.浙江教育出版社.

[2]科學(xué)（7-9年級）課程標(biāo)準(zhǔn).北京師范大學(xué)出版社.