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  一、本章内容概述

 

   本章在学习机械能的基础上,进一步对另外一种主要形式的能量──内能重点研究。依据教材的编写安排,可以把本章内容分成四部分:内能的本质,内能的改变,内能的利用,能量守恒定律。其中主要内容包括:通过宏观的扩散实验验证物质微观结构,从而给出内能的概念;通过实验探究找到改变物体内能的两种方法;从研究内能的改变过程中,了解物质的吸热特性──比热容的不同,并能利用其进行热量计算;内能在实际生活中的利用──热机的工作原理、过程,并介绍了燃料的热值,能量利用的效率等相关知识;从能量的角度把各种现象联系起来,阐述能量守恒定律的内涵及其普遍性、重要性。

 

  二、本章教材特点

 

  (一)教材内容体现从生活走向物理,从物理走向社会的新课程标准的理念

 

  可以说,本章教材编写上非常注意体现这一理念。同旧教材一样,本章从分子动理论来开始研究与内能相关的问题,但与原教材不同的是,讲述扩散现象是从打开一盒香皂,很快闻到一股香味这一生活中人人易感知的现象引入,使学生很感兴趣,话题也倍感亲切。第二节中讲述内能中的分子的势能这一学生一贯认为比较抽象不易理解的概念时,插入一幅生动的生活中的漫画图片来直观地让学生感知,用弹簧形变时具有势能模拟分子之间相互作用时具有势能,让学生从生活中的感性知识来认识抽象、不易接受的知识,巧妙地处理了这一难点;另外在本节还编入了一个STS教育内容地球的温室效应,引起学生深入思考温室效应的无控制发展对人类生存环境的负面影响,充分体现STS教育的着眼点。第三节教材中编入STS教育素材气候和热污染,联系本节知识内容阐述水的比热容较大的特点在实际生活中作用,穿插讲述热污染社会问题──城市的热岛效应,使学生能有辩证地看待现代社会进步对人类影响的意识,这不正是从物理走向社会的重要体现吗?第四节增设想想议议一个栏目,让学生从生活中找出经验事实来得出相同质量的不同燃料放出的热是不相同的结论,从而引出热值这一概念,而且在本节中有机地插入科学世界现代汽车STS“从火车到火箭,这也正是体现从生活走向物理这一理念。最能体现这一理念的是第五节。本节在新教材编写上改变旧教材平铺直叙地引入能量守恒的做法,而是让学生参与实践,做各种生活中的平常易见又可能未亲自体验的小实验,让学生亲自感受自然界各种现象之间的联系,为下面用能量转化的观点及守恒定律的得出创设了一个很好的立足点,学生在实践中感知物理、更易接受物理知识。

 

  (二)进一步强调探究的方法和过程,教学重难,发的突破途径合理化,为教师的教学方式及手段的多样化提供了很好的操作平台

 

  科学探究是科学学习的过程,既是增加学生体验的一种有效的方式,同时也是调动学生在认知上的需求一种途径,更是教师突破教学点的一个很重要手段。本章的科学探究内容只有两个,分别是第二节探究改变物体内能的途径和第三节探究不同物质的吸热能力。但由于这两个内容恰好属课程标准上知识与技能、过程与方法上较高的要求,这里明确要求让学生通过实验在观察物理现象的过程中发现内能的改变、物质的热学属性,从实验中归纳科学理论和规律,提高他们的观察、分析和归纳问题的能力。因此,将旧教材中的演示实验改为学生亲手参与的探究活动就显得尤为重要了。而且在第三节探究不同物质的吸热能力这个活动中,教材设计上是采用开放式的探究模式,探究的设计方案(主要是方案的确定、研究的方法、构思设计的步骤、解决实验中问题的对策)几乎是点到为止,更多内容由学生来补充,教材这样设计是有它的妙处的:一方面,这个探究内容是在学生几乎进行了近两年的物理学习且对探究的模式程序基本熟悉的基础上提出的,因此,对学生在过程与方法的学习上也相应作出应达到的能力平台的要求;另一方面,对这个含有测量性定量探究活动采用开放的模式,是为了进一步开放学生的思维空间,进一步让学生体验探究给学生的兴趣、能力提高带来益处,让学生在其中主动辨析各种现象,做出自己的分析与决断,想出自己解决问题的策略。另外采用这样的探究方式来突破教材的难点也是十分必要的,因为学生亲自体验了其中物质的热属性,接受比热容这个概念就水到渠成了。

 

  (三)教学素材丰富,知识容量较大,并注重知识外延、广度的拓展

 

  本章内容很贴近《课程标准》中的要求,贴近学生的生活,还贴近当今社会热点问题──高新技术的发展以及环境问题。比如《课程标准》中物质二级主题中要求学生尝试对环境温度发表自己的见解。这实际上是要求学生有关注环境的意识,尝试对温室效应、热岛效应等发表自己的见解。因此,本章教材分别在第二节、第三节的“STS”内容中作了详细介绍,既开拓了学生的视野,又在学生幼小的心灵上涂上了重重的一笔:树立正确的环境意识,培养自己与人类社会以及自然的和谐统一和正确的世界观、价值观。至于对温室效应、热岛效应发表见解的情况,标准上采用灵活的方法,不作具体要求,因此教科书上在这两篇文章的后面没有提出此类问题,由教育者自我把握,可让学生采用多种形式(写环保小论文、分组讲座、辩论赛)的形式来讨论这几个社会问题,达到《课程标准》的要求;再比如,《课程标准》中的二级主题内能中要求学生了解内能和其利用在人类社会发展史上的重要意义,使学生关心科学技术的新进展和新思想,知道内能的利用在人类社会发展史上的重要意义,有将相关科学知识服务于人类的使命感和责任感,要引导学生关心科技发展,逐步树立科学的世界观。教材在这个《标准》的理念下,不惜笔墨地用两个栏目科学世界──现代汽车“STS──从火车到火箭来介绍热机研究的新进展与未来社会发展的关系,激励我们现在的广大青少年将科学服务于人类的责任感、使命感,很能引起学生的共鸣,而摒弃了旧教材中机械死板地介绍内燃机的内部构造、工作过程这些学生感到枯燥的内容,让知识与新时代科技发展紧密相连,这样的教学素材才显丰富,学生易学、爱学,才能收到教育效果。

 

  三、如何使用本章教材

 

  (一)明确本章教材的重点和难点

 

  《课程标准》指出:能量的转化和守恒是自然科学的核心内容之一,从更深的层次反应了物质运动和相互作用的本质。它与各种产业和生活息息相关,这部分内容对于学生树立科学的世界观、联系生活生产实际,形成可持续发展的意识以及对进一步学习其他科学技术都是十分很需要的。。因此,笔者认为包括能量的转化和转移相关知识是本章的重点内容。能量守恒定律、内能的改变的方式、燃料的热值、内能与温度的关系、内能利用的重要意义、用比热容解释简单的现象是本章的中心内容,也是本章教学的重点。当然,引导学生关心现代汽车发展、地热的开发等科技发展动态,通过了解温室效应、热岛效应,逐步树立科学的世界观、激励责任感等STS方式教学内容也应是本章教学的另一个重点。

 

  本章的难点是:(1)本章教材内容是在旧教材两章内容的基础上组编在一起并融入了与时代同步的STS教育内容基础上形成的。每一节的知识内容的容量大,要在规定的教学时间内完成它们,如何处理好教材来引导学生学习、探究等时间的分配和教材内容的取舍?(2)要学生通过实验观察物理现象的探究活动,发现物质的一种热学属性──比热容,这里面包含从实验中归纳科学规律,提高他们观察、分析和归纳问题的能力,要达到这样的教学要求当然是另一大难点。

 

  (二)灵活处理课堂教学上对教材内容的取舍、补充、拓展

 

  本章教材中每一节内容篇幅长、容量大。教师不可能将所有的内容在有限的课堂教学时间内塞给学生。因此必须改变传统的教学思想:只有讲过才算教过。很多内容可以精选、精讲,有些内容,做到点到为止,弹性延伸,而有些内容也可在《课程标准》要求的内容基础加以发挥、拓展。

 

  对照《课程标准》要求的内容,有些地方完全可以由教师自主选择。如在第一节中,通过扩散现象(直接感知)推测分子做无规则运动(无法直接感知的事实)这种物理学中常用的方法的教学,笔者认为可加重一点儿要求,因为我们教学不仅要注重知识传授,更要注意对过程与方法的教学,培养学生成为终身学习者和科学探索者为目标。另外,教师可依据本校学生实际水平,补充思考讨论题,用分子动理论解释如熔化等物态变化现象。在第二节中讲授内能的改变方式──热传递时,可将“STS──地球的温室效应引入课题中,指导学生阅读这篇文章,至于是否请学生对此发表自己的看法等由教师灵活掌握,只要达到培养学生有关注科学技术对人类影响的意识的目的即可。第三节中探究不同物质的吸热能力的活动肯定是要不惜时间来开展的,用以提高学生的设计、分析、解决和归纳问题的能力。标准中也要求通过实验了解比热容的要领。另外,要求尝试用比热容解释简单的自然现象,这是强调物理知识的应用。因此笔者建议在归纳出比热容的基础上引导学生阅读“STS──气候与热污染,讨论城市热岛效应形成以及我们应该怎样改善或解决这个问题。另外,可补充类似在海边、烈日当头照,当人从海水中上岸时,走在沙滩上会感到烫脚”“海陆风的形成的例子让学生分组讨论,加强对比热容的理解。第四节中对热机的工作原理及过程可作介绍,但不可作为学生必须掌握的知识,当然也可以把“STS──从火车到火箭穿插到这里作全面介绍,也不能探究。同时通过介绍热机的发展推动工业革命的典型事例,让学生了解内能的利用在人类发展史上的重要意义,起到激励学生将科学服务人类的责任感,即达到要求。另外对燃料的热值的教学,可从能量转化的角度让学生讨论知道不同的燃料的热值不同。至于热机的效率、燃料的利用效率的问题可在课堂上简要讲述效率的要领,而将这个内容用课外探究落实。如可结合生活实际(当地的用热情况、地理位置)布置如如何改进我家中的煤气灶或柴灶”“采访汽车维修人员:如何使汽车省油?等课外探究活动,通过这样对教材的处理也能很好地评价学生在节能方面的意识,完成教育目标。第五节的内容相对少些,可在课堂教学中讲述能量守恒时增设一个课堂讨论问题:用两个具体的水动机设计方案的资料(在课外资料中可查找到),说明永动机是不可能的,既开阔了学生的视野,又加深了对能量守恒定律的理解。

 

  (三)进一步把握好三维课程目标之间的关系

 

  我们知道,课程目标分为知识与技能目标、过程与方法目标、情感态度和价值观目标。只有弄清三者之间关系,教师在教学设计上才能有针对性地提问、引导、组织活动。

 

  可以这样说,知识与技能是实施探究活动、获得方法的载体,而过程和方法是形成正确的情感态度和价值观的有效途径,情感、态度、价值观是学生探求知识与技能的源动力,它们同等重要。只有三者有机融合渗透在课堂、课外学习活动中,才能很好达到本章的教与学的整体目标。

 

  比如《课程标准》在能量主题中要求有用能量转化与守恒的观点分析物理现象的意识,这里面包括三个方面的课程目标:1.知识与技能目标:能量转化守恒定律,解释自然界各种现象的联系。2.过程与方法目标:体验自然界各种现象发生中能量转化与守恒规律。3.情感、态度和价值观目标;有意识地用能量转化和守恒的观点看待各种现象。这就需要在本节课题引入、实验器材的准备上要充分一些,尽量调动学生的积极性、参与意识。除教科书中出现的四个小实验,可设计几个类似的实验分组做,尽量构建学生猜想与实验现象的矛盾冲突情景,引起学生的体验兴趣和树立正确的能量转化观点。然后可针对第五节中讨论秋千和小球的运动的内容结出几种谬语,充分调动学生的讨论热情,直到形成正确的能量守恒观点。教学设计时要把情感、态度和价值观摆在学习的前提下,渗透在方法学习的过程中,才能达到在完成知识和技能学习的同时,三维目标共同实现。

    
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