自编题在《能的转化与守恒》教学中的应用

摘 要： 习题的教学是有效教学的一个重要组成部分，本文主要从自编题中关注预习性练习的设置，对课堂重要内容的生成性练习的开发，对知识的总结进行自编题的设置，利用自编题来关注学生学习上知识难点的突破，以及关注自编题对教材进一步开发等进行论述。

关键词： 科学教学 自编题 预习性练习 课堂生成性练习

教师在教学中根据教和学的需要而有针对性地编一些练习题，促进教师的教和学生的学。好的自编题，就好像是传递知识和能力的桥梁或者像化学反应的催化剂降低反应所需的活化能，大大提高教和学的效率，同时大大减轻学生的作业负担。

现浙教版科学九年上册第三章，《能的转化和守恒》这一章是初中物理部分核心内容，知识的综合性大，难度高。这一部分知识是学生学习出现好差分化的分水岭。教学上稍不注意，程度差一点的学生就会失去学习物理的兴趣，对以后的学习造成不可估量的损失。为了能使能学生顺利地学习本章内容，笔者尝试自编习题的研究，使学生较为顺利地渡过难关，以下是笔者在教学中利用自编题教学的心得体会。

1.自编题关注为课程服务的预习性练习设置

笔者在科学课的教学中，一般不要求学生预习，主要是因为学生的作业负担比较重，再者现版的科学教材也不太适合学生预习。如果能以少量的作业，既能起到对已学的知识的巩固，又能联系即将要学的课程内容，为将要学习的课程作铺垫，这就比较理想了。一般来说，如果课程之间有一定的联系，我们就可以设置一些预习性练习，这样对学生学和老师教会有很积极的影响。下面是笔者在上物体的动能和势能时所设计的预习性练习。

例1.图1已知测得木块在水平面上滑动时的摩擦力为f，一质量为m的小球从高为h光滑的斜面顶端下滚，到水平面把木块推前进s后静止。

求：（1）重力对小球所做的功；

（2）小球对木块所做的功。

图1

物体由于运动而具有的能叫做动能，一个物体所具的动能大小可以通过对外做功的多少而衡量出来。

请你设计：如何来研究物体的动能大小和什么因素有关？要求提出猜想、设出研究方案（实验设计过程）。

例2.图2已知测得小桌（不计小桌重）被匀速压入沙内的力为F，一质量为m的物体从离桌面高为h处下落，把小桌压入（h■-h■）深度。求：物体对小桌所做的功。

图2

物体由于被举高而具有的能叫重力势能，一个物体的所具有的重力势能的大小，也能通过对外做功的多少而衡量出来。

请你设计：如何来研究物体的重力势能大小和什么因素有关？要求提出猜想、设出研究方案（实验设计过程）。

以上自编习题从本章知识体系编排来看，它所起的作用是，可以帮助学生实现由物体做功理解到能认知上的深化这一转变。功相对来说是一较显性知识，而能是隐藏在功后面的“隐匿者”。通过以上的自编题的铺垫，学生对由功的概念理解进入能认知上的深化容易多了。当然这样也就达到了预习的目的。预习为了能让学生更好地进入学习状况，但预习不一定需要去看书预习新课内容，也不一定为预习而预习。当然也不是所有课都需要学生预习，只有必要时我们可以利用自编题来帮学生一把，可能会更受学生欢迎。另外，笔者还有一个观念，要学生预习的目的是让学生储备好即将要学习新知识所需的知识或基础。当然笔者不反对学生自主去学习新内容，只是一般不作要求。

2.自编题关注课堂生成性练习设置

课堂上有一些教学中重要内容，如果做一些相应的改进，改编成题目将对学生起到很大的帮助。这样既省力又省时，又大大提高学生学习的效率。如在压缩气体做功增加气体内能，以及气体对外做功减小内能上，为了帮助学生加深理解，笔者设置了以下几个题目。

例1.用10牛的重物推注射器的活塞，重物下降了1厘米如图3，不考虑活塞自重，活塞对注射器内的空气做了多少功？利用表1所给的数据（如果不考虑气体被压缩时比热的变化），从理论上计算不考虑克服摩擦做功，热量的散失，大概能使注射器内空气温度上升多少摄氏度？实际能否到达这个温度，为什么？注射器的横截面积为5平方厘米，注射器内原有空气体积100毫升。如果空气换成二氧化碳温度能上升多少摄氏度？

图3

表1 二氧化碳和空气比热和密度

例2.被压缩到一定程度的注射器的活塞上放一5牛的重物，松开手后注射器活塞向上移动2厘米（如图4），不考虑活塞自重及活塞与筒壁之间摩擦，利用表1所给的数据，从理论上计算，注射器内空气温度大概下降多少摄氏度？实际能否到达这个温度，为什么？注射器的横截面积为5平方厘米，射器内原有空气体积100毫升。

图4

课堂生成性练习的开发，一般可以把定性的研究转变为定量的研究，这样能加深学生对学习内容的理解，但还是要注意定量研究量的把握，不能过深。另外，课堂生成性练习的开发，可以进行变式的转换方面开发等。当然笔者认为课堂生成性练习的产生并没有什么必然的规律，很大程度上是靠教师本身的教学经验产生。要让学生学得实，效率高不可忽视课堂生成性的练习，联系课堂知识巩固又有拓展，让学生有一种欲罢不能、跃跃欲试的感觉。

3.自编题关注前后知识的串联和总结练习设置

总结是知识积累到一定程度不可缺少的环节，如果能编一些总结知识点的题型来带动学生自己对知识的总结，则比光去总结知识点效果要好。以下是学习了电热电功后笔者编写的几个题目。

例1.有一种新型的炊具叫电压力锅，它用电加热，又具有压力锅的特点。如图5所示是电压力锅的铭牌上的数据，该电压力锅正常工作30分钟能够产生多少热量？（用四种方法来做）如果在用电高峰时，此压力锅的实际功率只有800W，求实际的电压为多少？

额定电压：220V

额定功率：1000W

图5

例2.某电动机正常工作时两端的电压是380伏特，通过的电流为6安培，其线圈电阻为0.5欧，求每分钟电动机消耗的电能，以及产生的热量和机械能各为多少？不考虑摩擦电动机输出的机械功率为多大？发热功率为多大？电能转化为机械能的效率为多大？

通过上述题目的练习，请阐明：电路的电功计算、电热计算（焦耳定律）之间的联系和区别。

以上自编题把电功、电热、电功率、效率全都串联成一体能对知识进行有效的总结和深化。学生的学习能力在这一过程中得到进一步提高。对所学过知识要进行适当的总结，这一点是毋庸置疑的。关键是我们用什么方法来进行总结，这是时常困扰笔者的地方，在不断探索中，我们可能会找到较好的方法。总结知识既要有广度又要有深度，省时高效。自编总结题可能就是一个较好的方法。

4.自编题关注学生学习上的难点知识突破练习设置

学生在初中物理学习中，总会碰到难点知识。这些难点知识，就好像是学生学习进步的拦路虎，也是学生的分化点，过不了这个关口，学生就会被拒之门外，还可能因此而掉队。为了打好初中学生物理基础，把学生引入学习物理之门，教师就必须帮助学生在学习之中突破难点知识。如：初中力做功的概念是力和力方向上距离的积，而在功的计算过程中会出现做功的力不是恒力，以及力方向和物体运动方向不一致，甚至是相反的现象，如放置在水平面的物体在不与水平面平衡的拉力下通过一段距离，上抛物体运动方向和重力方向相反，等等。如果运用功的定义来计算，是根本不可能进行的运算的。初中并没有输出和输入功的概念，为了避免力做功出现做负功的现象，教材就引进了克服阻力做功的方法。然而教材也没有明确地克服阻力做功的定义界定，产生学生学习上的难点。功的学习难点为怎样去理解克服阻力做功上面。克服阻力做功在初中学习上，主要出现的是克服摩擦做功和克服重力做功。另外很多学生认为摩擦力一定是阻力，所以克服摩擦力做功和摩擦力做功的区别也是一难点，在克服重力做功和重力做功上学生也很难区别。为了能使学生理解克服阻力做功的概念，笔者用了以下自编题来解决这个难点。

如何理解克服阻力做功呢？

（1）重为100牛的木块，在大小为20牛的水平拉力作用下，在拉力方向上沿光滑水平地面前进了3米。求此过程中拉力所做的功W，并求出拉力克服摩擦力（或者说成物体克服摩擦力）所做的功为多少？

（2）重为100牛的木块，在大小为20牛的水平拉力作用下，在拉力方向上沿水平地面匀速前进了3米。求：此过程中拉力所做的功W，拉力克服摩擦力（或者说成物体克服摩擦力）所做的力为多少？

（3）重为100牛的木块，在大小为20牛的水平拉力作用下，在拉力方向上沿水平地面前进了3米，测得木块所受的摩擦力为10牛。求此过程中拉力所做的功W，并求拉力克服摩擦力（或者说成物体克服摩擦力）所做的功为多少？

如果以上三种情况物体初始运动状态都是静止的，从能量的转化角度来分析木块的运动状态的变化。

（4）图6某同学重500牛爬上3米高的杆，在这个过程中是靠什么力爬上去的？这个力做了多少功？这个力克服哪个力才能爬上去？

图6

（5）上题中，该同学爬到杆顶后，又沿杆匀速下滑，在这个过程中又是靠什么力下滑的？这个力做了多少功？这个力克服哪个力才能匀速下滑？

总结克服摩擦功计算方法及克服摩擦力做功和摩擦力做功区别。（同学们在爬杆时要注意安全，并做好安全措施。）

以上自编题别是当中的（4）、（5）两小题非常贴近学生生活。因为有生活体验，所以学生分析起来很有兴趣，题目分析完了，难点也就解决了。学生学习上的知识难点是可预测的如克服阻力做功的理解，实际电功率的计算等知识本身难度较大，对于难点知识的突破需要我们找到适合的方法。自编题的方法可以设计一系列相互联系的小题目，层层进入问题的本质，体现出知识点之间的联系，使学生有拾级而上的感觉，从而提高学生学习的兴趣，大有水到渠成的感觉。

5.自编题关注课本中一些可能不够完善的细节练习设置（或者说对课本的进一步的开发）

任何教科书的编写都有其优秀的地方，也肯定有其不足之处，所以也存在教科书不断改编的现象，这是非常正常的现象。在简单机械的课程上，现浙教版教材主要从力的角度，分析机械的省力或省距离或改变力作用的方向，而课本内容设置上缺少利用机械做功不省功这一细节问题的深入研究。我们可以利用自编题来说明使用任何机械不能省功，来弥补课本上的缺陷或者说对课本进一步开发。

利用杠杆做功来说明利用机械做功中隐藏的功的原理：

（1）如图7所示，利用一轻质的杠杆将重物G匀速升高h（重物挂在杠杆的中点处），在此过程中，F的方向始终竖直向上，则F的大小如何变化？F上升的距离是多少？F做了多少功？F所做的功从能量转化上来思考到的哪个物体上，这个物体的机械能增加了多少？（杠杆自身的重和摩擦不计）你觉得省力杠杆能省功吗？那么使用省力杠杆的目的是什么？总结省力杠杆优缺点。

图7

（2）如图8所示，利用一轻质的杠杆将重物G匀速升h，在此过程中，F的方向始终竖直向上（力作用点在杠杆的中点处），则F的大小如何变化？F上升的距离是多少？F做了多少功？F所做的功从能量转化上来思考到的哪个物体上，这个物体的能量增加了多少？（杠杆自身的重和摩擦不计）你觉得费力杠杆费功吗？那么使用费力杠杆的目的是什么？总结费力杠杆的优缺点。

图8

（3）图书9拉力F作用方向始终与杠杆垂直，并使重物匀速上升h的高度，拉力F大小的变化是怎样的？拉力在这个过程中至少了做多少功？（杠杆自重和摩擦不计）

图9

以上三个自编题在理论的证得下，在此基础上配上相应的实验验证，会取得非常好的效果。滑轮及斜面都可以用类似的自编题来帮助学生来认识机械做功不能省功的道理。常见机械的机械效率的测定也存在类似的情况，需要我们进一步去完善和开发课程资源。这也可能是教科书的编者用心良苦，故意留出一篇空间让老师和学生尽情地发挥自己的聪明才智，你说这是教材的缺点也可以说是教材的优点，只是我们见仁见智，但我们要挖掘课程资源这一点是肯定的。

自编题从时间安排前后来分，可以分为课前预习型，课堂教学内容的生成型，课后巩固型。从作用角度上来分，化解难点，加深理解，补充不足，加强总结。所以自编习题应考虑以下特点：

（1）自编题有针对性，目的性明确。

自编题首先要考虑习题的功能性的定位，是让学生课前预习，还是课堂教学内容的巩固和深化总结等。

（2）自编题要控制难易程度。

自编题应该针对绝大多数层次的学生，过易则激不起学生的兴趣，过深、过难或过偏，不仅不能促进学生的学习，反而会挫伤他们的学习积极性，所以自编题要做到不怪，不杂，不要去刁难学生，而是要尽量满足学生的学习欲望，让学生有一种跃跃欲试的感觉。

（3）自编题情景、语言的叙述要简洁和具有引导性。

考试的试题往往都由情境和问题组成，情境有长有短，中考中大型试题情境语句往往很长。但自编习题的主要目的不是考查学生而是教育学生，所以情景和语言应做到简洁，语言要规范，单位、符号要正确，文字叙述无歧义，且最好有引导性语句。

（4）自编题要注意用语上的科学性和学习兴趣上的关注。

科学之所称之为科学，语言的表达，数据的引用，思维的表达都尽量做到科学，这也是无形中培养学生科学素质的方法。兴趣是最好的老师，应尽量选择一些学生所喜欢的材料来编题。

参考文献：

[1]朱清时主编.《科学》1-6册.浙江教育出版社.

[2]科学（7-9年级）课程标准.北京师范大学出版社.