初高中物理“能量”模塊教學對接研究

初高中物理“能量”模塊教學對接研究*

董傳博尤佳佳田戰永劉麗軍王 冰尹國盛

(河南大學 物理與電子學院河南 開封475004)

河南省教育廳2014年教師教育教改研究項目，項目編號：2014-JSJYYB-008；河南省科技廳2013年基礎與前沿技術研究項目，項目編號：132300410142；開封市2014年教育科學“十二五”規劃課題，課題編號：2014-JKGHGH-408

通信作者：尹國盛(1955-)，男，教授，碩士生導師，主要從事物理教學及研究．

摘 要：通過分析初高中物理“能量”部分知識點的異同及聯系，為初、高中物理能量部分知識點的教學對接研究提供了可行的思路，為提高物理課堂學習效率提供了參考.

關鍵詞：高中物理初中物理能量知識教學對接研究

作者簡介：董傳博(1987-)，男，碩士研究生，主要從事中學物理教學及研究．

收稿日期：(2015-05-19)

1前言

物理教材從初中到高中，發生了從簡單到復雜，從具體到抽象，從定性到定量，從簡單邏輯思維到抽象邏輯思維的變化[1].特別是在高中階段，定量計算的增多，對于剛升入高中的學生而言，造成學生的學習困難.分析《全日制普通高中物理課程標準》(簡稱《高中課標》)[2]和《全日制義務教育初中物理課程標準(2011年版)》(簡稱《初中課標》)[3]中“能量”部分的知識，發現其中初、高中物理“能量”模塊的銜接在“定性”與“定量”方面表現得尤為突出.如能做好這方面知識點的銜接研究，對于改善學生“高中物理難學”的觀念將大有裨益.

能量的“定量”計算往往和做功密不可分，因為一個物體之所以具有某種能量在于它能夠對外做功.功和能是中學物理的一部分重要內容，也是解決物理問題的常用方法.因此，學生學好本模塊知識對于解決實際問題，應對各種考試都顯得十分重要.本文就教學過程中學生對于機械能、內能、電磁能和新型能源這幾種常見能量的表達式的認識進行對接研究，一方面可以解決學生認為物理學科難學，教師認為物理學科難教的苦惱，另一方面對于新課程標準下課堂教學模式改革的側重點也起到一定的參考作用.

2初高中物理不同形式能的對比和銜接分析

2.1初高中物理不同形式能量的對比

能量存在的形式不同，研讀《高中課標》和《初中課標》，初中所學能量的形式主要有3種：機械能、內能和電磁能，另外還學習了化學能、核能和太陽能.機械能包括動能和勢能.動能是物體由于運動而具有的能量，重力勢能是物體由于高度位置具有的能量，彈性勢能就是物體由于發生彈性形變而具有的能量.內能是物體內所有分子無規則運動的動能，以及分子勢能的總和.初中所學的電磁能主要指的是電路中的電能[4].

高中所學能量的形式主要有3種：機械能、內能和電磁能，另外還學習了化學能、核能和太陽能[5].從分析看，初、高中物理中學習的能量形式基本沒有變化，高中只是在電磁能部分學習了電勢能、電場能和磁場能.這3種能是初中沒有學習，高中新增加的內容，其中電勢能是《高中課標》要求知道的內容，而對電場能和磁場能沒有要求.總之，初、高中所學能量的形式基本沒有發生太大的變化.

2.2初高中物理不同形式能量要求的對比

高中物理學習過程中與初中相比難易程度有所變化，分析不同形式能量的要求，有利于能量知識銜接的研究.本文通過對比《高中課標》和《初中課標》對不同形式的能量要求并加以整理和歸納，如表1.

表1　不同形式能量要求的對比

從表1可以看出，磁場能在《初中課標》和《高中課標》中都沒有要求，所以高中教師在講到磁場能時對學生有關磁場能的學習也不做要求.

分析表1，我們發現對于初中物理所學的不同形式能量的要求大部分都了解和知道，了解和知道都屬于了解水平的行為動詞，了解水平所用的行為動詞包含：了解、知道、描述、說出、舉例說明、列舉、表述、識別、比較、簡述、對比，了解水平的含義是再認識或回憶知識；識別、辨認事實或證據；舉出例子；描述對象的基本特征，按照《初中課標》的要求，初中所學能量部分的知識只要求定性的分析，不要求定量的計算，從學生的認知水平來看，這符合初中學生的認知水平和學習能力.高中物理所學的不同形式能量的要求大部分是理解，理解屬于理解水平的行為動詞，理解水平所用的行為動詞包含：闡述、解釋、估計、計算、說明、判斷、分析、區分，理解水平的含義是把握內在邏輯聯系；與已有知識建立聯系；進行解釋、推斷、區分、擴展；提供證據；收集、整理信息等.按照《高中課標》的要求，高中所學能量部分的知識，要求水平明顯提升，最明顯的變化就是讓學生會分析、會計算.從初中到高中學生的認知水平不會突飛猛進的發展，而是處在逐步提升的階段，所以要求水平的提升，使得高中學生在初步學習高中物理的過程中遇到了重重困難，困難的存在出現了物理難學的普遍現象，但并非學生學不會物理，只要教師在新課教授的過程中，找到新舊知識的銜接點，降低學生接受知識的梯度，相信高中學生能更好地學習物理.

2.3初高中物理不同形式能量知識的銜接研究

能量(簡稱“能”)，初中時通常是根據做功來進行定義的，能量的概念比較抽象，而功的概念比較具體，也容易量度.在物理學中，如果一個物體能夠對別的物體做功，則這個物體就具有能量，人們總是通過做功了解能量的變化，從而認識能量，在初、高中新版教科書中反復強調這個思想.高中物理和初中物理對于新能源的要求是知道、了解、認識，要求學生定量計算的沒有，本文就對機械能、內能、電磁能3種形式的能量銜接作重點研究.

2.3.1機械能知識的銜接研究

機械能包含動能和勢能.初中物理教學大綱的要求僅僅是知道機械能及動能和勢能的影響因素，且知道動能和勢能之間是可以相互轉化的.而高中物理課程標準的要求是理解、掌握和熟練應用重力勢能、動能的表達式及實驗探究彈性勢能表達式的實驗.高中物理教材是通過重力、彈力及外力做功為基礎引出這3種形式能量的表達式的.所以，在這部分內容的銜接上，一方面要以初中物理中定性總結出機械能的影響因素為基礎，另一方面更要以熟練掌握恒力、變力做功為基礎.在這部分內容中初中物理定性給出了其影響因素，高中物理則通過功和能的轉化關系定量給出了其表達式.

2.3.2內能知識的銜接研究

內能是一個比較復雜的概念，在高中階段，只要懂得：內能是物體內所有分子做無規則運動(即熱運動)的動能和分子勢能的總和就可以了，同時知道，做功和熱傳遞是改變物體內能的兩種方式.初中物理課程標準要求學生結合實際生活知道改變內能的這兩種方式，高中課程則要求用分子動理論和統計觀點認識溫度和內能.高中物理中介紹內能是以初中物理分子運動為基礎的，此時學生也已具備了數學上統計的觀點，以及高中物理前期所具備的對于“勢能”的理解.教師需側重于將這些內容加以匯總和融合就可將微觀上對于物體溫度和內能的概念進行引導和闡述.另外，值得注意并告訴學生，在物理學上只用內能而不用熱能這個名詞.

2.3.3電磁能知識的銜接研究

電勢能是靜電場中一個比較抽象的概念，初中物理對于這部分內容不做要求，這就增加了高中物理的教學難度.初中物理要求學生認識磁場，通常的處理方法是將電場與磁場進行類比理解.結合功能關系可知，能夠對外做功的物體就具有能量，那么電場可以對放在其中的電荷做功，則電場就具有能量.這種能量就是電勢能.

電流也可以對外做功.這部分內容初中物理已經講解得比較到位，學生對于電功、電功率和焦耳定律等內容也比較熟悉.因此，高中物理對于這一部分不再做強調.

對于電源的認識需要從能量轉化的角度來理解.初中物理認為電源就是一個沒有內阻的恒定電源，而高中物理則引入了電源內阻的概念.電源的內阻是這一部分學習的難點，其根源在于學生不了解到底電源內部其他形式的能量能否全部對外做功轉化成其他形式的能量.通常，教師結合初中物理歐姆定律的內容，利用實驗展示出“當外電路電阻發生較大變化時，閉合電路路端電壓會隨著發生變化”.這樣就簡單地證明了電源內阻確實客觀存在，學生們才得以深刻掌握這部分知識.

2.4初高中物理新能源部分知識的銜接研究

初高中物理教材著重介紹了核能和其他形式新能源.初中教材簡單介紹了這幾種能源中能量轉化的途徑，高中物理教材則隨著基本物理知識學習的深入能夠定量表述轉化過程中產生的能量.以核能為例，人教版選修3-5教材在介紹了原子核結構、核反應方程的基礎上定量計算出每一次核裂變、核聚變過程中釋放的能量.通過和反映方程式的學習，學生對于核能的認識才得以由淺層次的了解深化到反應條件、利用效率及對能源危機問題的解決意義等方面達到熟悉和掌握的程度.

3總結

本文通過對比初高中物理教學大綱對于能量模塊的要求，尋找初、高中物理關于機械能、內能、電磁能和新型能源之間的聯系.通過研究發現，高中物理對于該模塊絕大多數內容的講解在初中物理教材上均有體現，或是可以通過初中物理內容結合簡單實驗即可進行驗證.若教師在教學實踐過程中能把握好上述連接點，借助初中物理的方式可激發學生們探索事物本質原理的興趣，可以深化學生對于能量表達方式的掌握程度，提高高中物理教學課堂效率.

參 考 文 獻

1中華人民共和國教育部.全日制義務教育初中物理課程標準.北京：人民教育出版社，2011

2中華人民共和國教育部.全日制普通高中物理課程標準.北京：人民教育出版社，2011

3張大昌,彭前程，等.普通高中課程標準實驗教科書物理選修3-4.北京：人民教育出版社，2010

4義務教育物理課程標準實驗教科書編寫組.義務教育教科書物理八年級全一冊.上海：上海科學技術出版社，2012

5余亞芳.普通高中物理課程標準知識內容廣度和深度的比較研究：[學位論文].南京：南京師范大學，2012.5