初中物理“热和能”教材分析

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　　依据《全日制义务教育物理课程标准（实验稿）》（以下简称《课程标准》）编写的人教版九年义务制《物理》教材九年级第十五章“热和能”之所以放在整个义务教育阶段物理教学的倒数第二章，说明它的重要性、难度和综合性。本文将浅析教材的设计意图并提出一些实际教学中的建议。
　　一、本章在《课程标准》中的教学目标
　　在《课程标准》中，涉及与本章内容有关的课程目标主要有如下的条目。
　　（一）知识与技能目标
　　1、知道和认识层次：初步了解分子动理论的基本观点；了解内能的概念，能简单描述温度与内能的关系；了解热量的概念；了解比热容的概念；知道做功的过程就是能量转化或转移的过程；通过实例了解能量及其存在的不同形式，能简单描述各种各样能量和我们生活的关系；通过实例认识能量可以从一个物体转移到另一个物体，不同形式的能量可以相互转化；知道能量守恒定律；能举出日常生活中能量守恒的实例；从能量转化的角度认识燃料的热值；通过能量转化和转移，认识效率。
　　2、理解层次：能用分子动理论解释某些热现象；尝试用比热容解释某些自然现象；能用能量转化和守恒的观点分析物理现象。
　　（二）过程与方法目标
　　通过观察和实验，初步了解分子动理论；通过实验，了解比热容的概念。
　　（三）情感态度与价值观目标
　　1、反应层次：了解属性（本章特指比热容）对科技进步的影响。了解机械使用的历史，认识机械使用对社会发展的作用。了解内能的利用在人类社会发展史上的重要意义。感受各种能量和我们生活的关系。
　　2、领悟层次：有用能量转化与守恒的观点分析物理现象的意识。
　　显然，我们不难看出本章的重点内容在于分子动理论、比热容、用能量转化和守恒的观点分析物理现象这三点上。这三点都是“理解”层次的知识点。
　　在课堂教学中，以知识与技能为载体、过程与方法为手段与工具，最终是为了实现在情感态度与价值观方面的目标。因此，本章从课程标准来看，最终的目标就是让学生形成用能量转化与守恒的观点去分析物理现象的意识，更直接地说就是让学生形成用能量的观点看世界的意识。这一目标中既含有“理解”的要求，又含有“领悟”的要求。其他的目标都是为实现这一终极目标服务的。
　　二、本章教材的编写结构
　　本章教材堪称是紧紧围绕落实《课程标准》中目标而设计与编写的典范，是《课程标准》要求下编写的几种不同版本新教材中的成功范例。下面让我们分析一下教材的编者是如何通过教材的设计来实现课程目标的。
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　　（一）本章的编写流程
　　（二）对上述编写流程的理解
　　分子动理论部分是为引出热力学重要的态函数“内能”服务的：通过分子动理论，由分子热运动引出分子的动能，由分子间作用力引出分子的势能。然后由微观到宏观引出物体内能的概念。
　　改变内能的两种方式是本章的关键点，承上启下，为引出“能量守恒定律”做好了铺垫：通过改变内能的两种方式，使学生初步感受到热量和功在能量转移和转化中的意义，使学生认识到内能之间、内能与其他形式能之间可以转移和相互转化，这其中隐含着热力学第一定律的思想。然后由内能与其他形式能进一步扩展到各种形式能之间的转移和转化，从而引出能量转化和守恒定律。
　　热机的效率为今后进一步学习热力学做好了准备：在热机中讨论效率的问题，这为探讨下一章关于能量转化的方向性打下了伏笔。这其中也隐含着热力学第二定律的思想，这为今后进一步学习卡诺循环、熵的概念以及用熵的观点看问题做好了准备。
　　通过对本章内容的学习，使学生逐渐形成对物理问题的另一种观点，即除了用一般的物理原理去解释物理现象、过程之外，还可以从能量的角度去分析我们看到的物理问题，甚至于扩展到从能量的角度去分析自然现象乃至于社会现象。从而，完成了本章在《课程标准》中的最终目标──让学生形成用能量的观点看世界的意识。
　　因此，在实际教学过程中要紧紧抓住这一终极目标，创造并利用一切机会为达成该目标服务。
　　三、本章教学中的方法论
　　任何教学都是在一定的方法指导下的教学过程。因此，我们首先来谈谈本章教学过程中的方法，以便为教学的实施提供工具。方法可以包括程序化的思维方法（即探究教学的思维程序）和具体化的思维方法（科学研究方法等）。下面我们分别讨论。
　　（一）关于本章的探究教学
　　1．探究教学的内容。
　　（1）《课程标准》中的探究要求有两个：一是通过观察和实验，初步了解分子动理论；二是通过实验，了解比热容的概念。
　　（2）教材中的探究内容有两个：一是探究改变内能的方法；二是探究不同物质的吸热本领（比热容的概念）。
　　（3）上述探究内容，尤其是《课程标准》中所要求的内容是教学中不可缺少的最基本要求。除此之外，我们还可以根据教学需要，自己选定一些以实验为基础的探究内容。如探究各种形式的能量相互转化。有时我们也可以进行一些非实验型的探究，如逻辑式探究：探究热量计算公式的导出；调查式探究：探究各种热机的效率问题；等等。
　　2．探究教学的思维程序。
　　探究的思维程序是探究教学的流程设计和成功的关键。在《课程标准》中提出了一种常用的思维程序：提出问题──猜想与假设──制定计划与设计实验──进行实验与收集证据──分析与论证。
　　这种思维程序显得简单、易掌握，不失为一种不错的过程。但也有其先天的不足，它不是真实的探究过程，也不是科学家进行科学活动的过程。因为真实的探究过程是问题解决的过程，它并不是有意识地寻找问题从而提出问题的，应该是在解决问题的过程中才发现问题的。另外，上述程序在解决本章探究时，也会遇到一些麻烦，例如，在探究改变内能的方法时，提出问题：“怎样才能改变物体的内能”，然后猜想可以怎样改变。显然这无法猜想。无法猜想又如何根据猜想去设计方案呢？
　　因此，我们要根据探究内容的不同，找到灵活多样的探究程序，而不能墨守成规。《课程标准》只是给我们提供了一个很好的范例而已。下面以“探究改变内能的方法”为例，阐述一下探究思维程序的运用。
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　　对于“改变内能的方法”的探究，我们可以采取如下几种思维程序。
　　（1）解决实际问题──找到具体办法──归纳分析──得出结论。
　　要解决手冷的问题──让学生找到许多办法（搓手、用炉烤手、捣沙袋、用热水袋……）──用归纳法与分类法进行分析──得出结论：做功和热传递。
　　上述探究程序仅仅是初步探究，它是不完整的，因为我们直接将归纳分析的结果当做结论是不十分科学的，它只能当做一种假说，还应该进一步进行检验才能成为结论或规律。因此我们可以采取如下的两种探究过程：
　　（2）解决实际问题──找到具体办法──形成假说──设计实验去检验假说。
　　要解决手冷的问题──……（同（1）──用归纳法与分类法分析形成假说──设计改变铁丝的内能等实验去检验假说的正确性。
　　（3）解决实际问题──找到具体办法──形成假说──用假说解释有关现象并与实际情况进行比较，看看是否一致。
　　要解决手冷的问题──……（同（1））──用归纳法与分类法分析形成假说──用该假说解释让铁丝变热的办法，并回忆日常中的做法、进行比较是否做法相同。
　　当然，探究过程中要将“交流与合作”贯穿在整个探究过程中，运用团队的力量进行探究；探究之后都要有“评估”，从而为今后的探究积累经验与教训。
　　（二）关于本章的具体科学方法教学
　　由于本章始终是围绕着分子、内能等微观、抽象的问题进行讨论，因此；运用科学方法就显得十分重要，它不仅能够帮助学生对本章的知识深入浅出地理解，而且也可以使学生理解并掌握常用的科学方法，这对他们今后的学习与工作意义重大，其作用将超越物理知识本身。因此，教师在教学过程中要充分利用好本章中进行科学方法教育的素材。
　　1．物理学研究方法及创造学方法的教学。
　　（1）转换法。
　　许多看不见、摸不着的问题我们无法直接研究，可以通过转换成能够看得见摸得着的问题来研究，这种方法称作转换法。在本章教材上也用“方框”栏目明确提出了这种方法，只是没有给出具体的名称而已。这种方法在本章中体现得比较突出：
　　①分子热运动、热运动与温度的关系我们无法直接研究，可以转换成扩散这种宏观的现象来研究。
　　②分子之间的引力和斥力，我们无法看到，但是可以转换成固体或液体被压缩或拉长、弹簧秤拉水面中玻璃等宏观现象来研究。

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