叩開物理學史之門開啟智慧之旅

季健

在蘇科版初中物理的第十八章有《能源利用與社會發展》這么一節內容，這節內容在很多老師眼中，是讀書課、訓練課，大部分教師將書本中的內容在通過閱讀、提問等形式得以實現，然后將常見能源進行強化式的訓練，達到服務于中考的目的。但是，本節課的價值卻遠遠大于這些，教師如果能精心備課，認真挖掘其中的內涵，共同與學生一起叩開物理學史之門，和學生一起經歷人類利用能源的發展歷程，一起分享智慧、一起體驗困惑、一起收獲喜悅、一起邁向發展，最終促使學生的智力增長。

情景再現、體驗火的重要性

就鉆木取火、摩擦起火這一知識點，教師只需要短短一分鐘就可以讓學生明白其中的能量轉化關系，即機械能轉化為內能，人類采用做功的方式來獲取內能。而筆者則是通過圖片、視頻再現人類祖先的生活情景，每個情景的呈現都有其特殊的教學價值。

情景1：猿人類過著和動物一樣的生活，他們捕獵生食動物。

價值1：讓每個學生都感受到猿人類生活的艱辛、困苦。

情景2：一場森林大火，燒了幾天幾夜，燒掉了森林里的所有動物、生物，幸存下的人們沒有食物可以食用，只好吃被燒焦的動物，而奇跡發生了……

價值2：學生的思維能深刻感受到猿人類在火災中無奈和絕望，而無奈和絕望中又發現了新的生機和新的機遇，發現被燒過的食物比生的食物更好吃，也感受到人類在發現和利用能源歷程的漫長和曲折。

情景3：猿人類發現火可以讓食物變的更加美味，于是他們開始尋找、保存火種，而火種卻很難保存，猿人類就應用他們的智慧和勤勞發現了摩擦起火的方式，從而開啟了自主取火、用火的歷程。從此食用燒熟的食物，更有營養，讓人更聰明、更強壯。

價值3：在這個過程中，學生進一步感受到智慧的價值，也讓學生感受到火的利用，可以讓人和其他低級動物區分開來，開展人類文明發展的第一步。

情景4：人類文明繼續往前推進，此時經歷了一個非常漫長的過程，此時老師給學生呈現人類利用人力、獸力、風力、水力來進行生產和生活……

價值4：這一幕情景讓學生感受到了人類文明進步的同時，也感受到人類發展的緩慢，人力、獸力、風力、水力等進行生產和生活的效率比較低，而這種現狀也開啟了人類不斷努力和探索，深刻地感受到能源利用的艱難，也感受到效率的價值所在和意義。

實驗再現、感受內能的力量

在200多年前的很長一段歷史，人類開始利用火，利用各種燃料的燃燒來獲取內能，而內能的使用主要用來加熱食物和取暖、照明，卻不能解決人類進步的機械能。在18世紀，一位來自英國的小朋友瓦特在和他祖母一起做飯，發現鍋蓋被水蒸氣噴開來，啟發了他的思考和進一步探究實驗，從而發明了蒸汽機，開啟人類利用內能向機械能轉化的過程。為了讓學生再次感受到內能可以轉化為機械能，而且可以獲取很大的機械能，我們可以再次給學生演示（圖1）的實驗，讓學生通過實驗再現，看到燃燒酒精，將它的化學能轉化為內能，再通過傳遞的形式傳遞給水和水蒸氣，最終將內能轉化為活塞的機械能，飛的很遠。

到此，人類開始利用內能獲取更多的機械能，直接促使人類利用能源的二次革命，也正是因為機械能的大量獲取，汽車、輪船等交通工具得以發明和使用，第一次工業革命也隨之接踵而至。為了獲取大量的燃料，人類開始大量的開采化石燃料，煤、石油、天然氣等等，并開始大量的使用，成為社會能源的主要組成部分。為了起到良好的渲染效果，我們再次呈現第一代的汽車、輪船，還有工業革命的圖片等等。

歷程再現、深悟電力與文明

在上一環節，學生看到圖片中的工業的發展，也帶來了新的困惑，比如，煤、石油等化石燃料在運輸的過程中比較困難，能量也不宜儲備和轉移，在困惑面前，人類繼續用自己的智慧和勤勞開啟了新的能源利用的旅程。此時，我們再次將歷史掠影重現給學生，奧斯特和他的實驗（圖2），實驗讓電能轉化了機械能。

圖文并茂的呈現，不僅僅給學生傳遞了歷史背景下人類的進步，更用這種老照片渲染一種歲月的痕跡，讓科學家們當年的智慧與艱辛展現給大家。

從此，電成為人類社會生產和生活不可缺失的能源，此時，我們把課堂再次還給學生，讓學生舉例生活中和電有關的用電器，分別從生活、生產、交通等方面進行，學生在參與思考和回答的過程中，感受到電能可以轉化為人類生產和生活所需要的各種能量，而且傳輸更便捷、使用更方便。而且隨著技術的進步，電的利用也開始了信息時代的到來，開啟了人類文明的新歷程。

危機再現、感悟能源與未來

在學生學得很開心的時候，教室投影屏幕呈現了黑屏，告訴學生，人類出現了嚴重的能源危機，隨之而來的還有環境污染問題，現在怎么辦呢？請同學們交流討論一下。

此時，每個學生都參與到相應的思維之中，他們結合自己已有的知識與技能、經驗和認知開始思考如何改變這種現狀。學生基本可以獲知以下幾點：①開發新能源，比如太陽能、風能等；②節約使用已有能源。節能意識滲透到每個地球公民的意識中，通過每個公民的行為來達成節約能源的效果；③提高能源使用效率，通過科技手段提高機械的能源使用效率，如汽車使用的過程中，如何減少尾氣排放過程中熱量的流失等等。

教師借助學生討論出來的結果，向學生介紹幾種常見的新能源，比如核能、氫能，讓學生了解這些能源已經逐漸被人類所開發和利用，而且人類還在進行進一步的開發和利用。

概念自構、開啟閱讀與自學

了解好人類利用能源的歷程，感受這些歷程和社會發展的關系，接下來，我們就引導學生自主閱讀，讓學生了解能源的分類標準和分類性質。這個過程是還原學生在課堂中的自主學習的空間和時間，讓學生學會學習，學會分析。隨后，教師采用問題鏈的形式來了解學生對相應概念的建構情況。

問題1：你知道水能是可再生能源還是不可再生能源嗎？

生：可再生能源。

問題2：為什么水能是可以再生的能源？

生：因為水能消耗以后還能自己生成，可以循環使用。

問題3：那么水能是新能源還是常規能源？為什么

……

教師采用“是什么？”“為什么？”問題的形式來幫助學生對剛才閱讀過程中自己建構起來的概念進行鞏固和提升。也在能源分類的鞏固和提升的過程中，慢慢滲透能源利用過程中要堅持可持續發展的原則，慢慢提升本節課的內在價值。

這樣的一節課非常地充實，學生在收獲知識的同時，更收獲了情感，讓學生深刻地感悟到能源利用與社會發展的關系，也讓學生知道在今后的能源利用和社會發展的過程中，善于利用智慧和勤勞開啟一條可持續發展的道路。

（作者單位：江蘇省常熟市外國語初級中學）endprint