機(jī)械能教學(xué)困難的原因：一個多角度的考察.pdf

1、能量是物理學(xué)中最重要也是最抽象的概念之一，機(jī)械能是最常見的能量形式，機(jī)械能的教學(xué)在中學(xué)物理中占有重要地位，但已有的一些研究顯示，機(jī)械能教學(xué)的效果不能令人滿意。本研究通過文獻(xiàn)分析、調(diào)查訪談、問卷測試等方法，從學(xué)生有關(guān)功和機(jī)械能的前概念、功和能量概念本身的發(fā)展歷史、中學(xué)物理教科書中機(jī)械能內(nèi)容的編寫、機(jī)械能教學(xué)實(shí)驗(yàn)和手段等不同方面，對已有的能量教學(xué)及其研究進(jìn)行初步的梳理，探尋機(jī)械能學(xué)習(xí)困難的可能原因。然后，根據(jù)研究結(jié)論，提出改進(jìn)機(jī)械能教學(xué)的初

2、步設(shè)想，作為機(jī)械能教學(xué)設(shè)計的準(zhǔn)備。 首先，對已有能量概念理解和能量教學(xué)的文獻(xiàn)研究發(fā)現(xiàn)，學(xué)生理解的能量概念中有很多不同的前概念，容易把力與能量混淆，難以理解能量守恒。傳統(tǒng)的能量教學(xué)只在一個理想化的系統(tǒng)中進(jìn)行精確計算，脫離了學(xué)生的經(jīng)驗(yàn)，增加了理解的難度，導(dǎo)致效果不好，學(xué)生學(xué)習(xí)后也難以在實(shí)際問題情境中運(yùn)用能量守恒原理。因此，教學(xué)需要提供機(jī)會讓學(xué)生把能量轉(zhuǎn)化和守恒與自己觀察到的“真實(shí)世界”聯(lián)系起來，加深對能量概念的理解。 通過對

3、物理學(xué)發(fā)展史的研究，筆者發(fā)現(xiàn)功和機(jī)械能概念的發(fā)展有一個漫長的過程，起初兩個概念分別發(fā)展，進(jìn)展緩慢，而當(dāng)兩者聯(lián)系在一起后便快速發(fā)展。因而，功和能之間形成聯(lián)系是兩個概念發(fā)展的關(guān)鍵。由于學(xué)生概念的發(fā)展與科學(xué)史上概念的形成有一定的相似性，因此，形成功和能之間的聯(lián)系，對學(xué)生學(xué)習(xí)機(jī)械能的概念具有重要意義，教學(xué)需要促成聯(lián)系的形成。 對現(xiàn)有物理教科書的研究發(fā)現(xiàn)，在內(nèi)容上，傳統(tǒng)高中教科書中功的概念是在初中學(xué)習(xí)的基礎(chǔ)上進(jìn)行的，而初中教科書引入功概念

4、比較生硬，學(xué)生學(xué)習(xí)后印象并不深刻。動能和勢能的概念基于功與能的關(guān)系提出，而功與能的關(guān)系一般是直接給出，缺少足夠的證據(jù)來證明其關(guān)系。新課程物理學(xué)習(xí)以提高學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)為目標(biāo)，教科書對機(jī)械能內(nèi)容也作出了改進(jìn)，整體上加強(qiáng)了與生活的聯(lián)系，但在功概念的引進(jìn)及功與能關(guān)系的陳述上仍然存在不足，對如何形成功和能之間的聯(lián)系關(guān)注不夠，不利于學(xué)生理解。在方法上，通過對促進(jìn)學(xué)生理解機(jī)械能的實(shí)驗(yàn)和其他教學(xué)方法進(jìn)行的研究發(fā)現(xiàn)，高中階段傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)比較有限，定量分析的實(shí)

5、驗(yàn)更少，基于計算機(jī)的實(shí)驗(yàn)雖有增加，但仍然沒有推廣，學(xué)生以書面的理論學(xué)習(xí)為主。由于學(xué)生建構(gòu)知識一般始于已有的經(jīng)驗(yàn)事實(shí)，而功、功能關(guān)系的學(xué)習(xí)主要是基于邏輯推理，按照“說理”的思路進(jìn)行，增加了學(xué)習(xí)的難度。另一方面，在學(xué)習(xí)開始階段就讓學(xué)生無條件的接受一個概念的做法，不利于發(fā)展學(xué)生的質(zhì)疑精神，對學(xué)生科學(xué)態(tài)度的形成會產(chǎn)生不利影響，與新課程的目標(biāo)相悖。 對學(xué)生的調(diào)查和測試則顯示，學(xué)生對功、重力勢能和機(jī)械能守恒的理解存在較大困難，對動能的理解則

6、困難相對要少，說明已有的機(jī)械能教學(xué)具有很大改進(jìn)空間。基于上述幾方面的研究結(jié)論，論文提出了機(jī)械能教學(xué)的一些思路，內(nèi)容上按照功概念形成的歷史過程引入功的概念，對功能關(guān)系的闡述也借鑒功能概念的歷史發(fā)展進(jìn)程，循環(huán)交替，逐漸深入。方法上讓學(xué)生在參與建構(gòu)概念過程中學(xué)習(xí)，而非盲目接受知識結(jié)論，使教學(xué)不僅關(guān)注知識結(jié)論，而且關(guān)注知識結(jié)論得出的過程，使物理教育真正服務(wù)于提高學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)這一目標(biāo)。 論文最后對研究的不足和后續(xù)研究的方向進(jìn)行了反思和討