摘 要：科學(xué)素養(yǎng)的培養(yǎng)和教育，是我們?cè)谇嗄陮W(xué)生的思想和技能培訓(xùn)中重要和必須的基本工作。它是我們?cè)诮逃团嘤?xùn)的一條主線，無論點(diǎn)滴、分散的個(gè)例，還是系統(tǒng)的理論教學(xué)中，我們必須緊緊抓住，通過潛移默化加深和引導(dǎo)。

關(guān)鍵詞：學(xué) 思維 科學(xué)素養(yǎng)

中圖分類號(hào)：G71 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1673-9795（2013）04（a）-0098-01

處于15～20年齡段的學(xué)生群體，其思維的發(fā)展和變化是很快的、很不穩(wěn)定的，思維是發(fā)散的，對(duì)直觀的現(xiàn)象反映是比較強(qiáng)烈的。而作為今后工程技術(shù)人員的培養(yǎng)，科學(xué)的思維邏輯，科學(xué)的思維習(xí)慣、嚴(yán)謹(jǐn)?shù)乃季S養(yǎng)成，對(duì)于今后的工程實(shí)踐活動(dòng)、作業(yè)方式都是一項(xiàng)不可或缺的基本素養(yǎng)。結(jié)合多年的教學(xué)實(shí)踐，我從能量轉(zhuǎn)換與守恒定律的教學(xué)中作一些總結(jié)和論述。

從中學(xué)開始，我們利用熱力學(xué)第一定律：△U=Q+W引入能量轉(zhuǎn)換與守恒定律的，這僅僅是一個(gè)比較抽象的認(rèn)識(shí)，對(duì)該年齡段的學(xué)生來說，這種認(rèn)識(shí)在其思維發(fā)展中，僅只是一個(gè)表層的淺淡反應(yīng)。而在中職教育中，從做功開始，引入機(jī)械能、機(jī)械能轉(zhuǎn)換、守恒，及結(jié)合動(dòng)力學(xué)的應(yīng)用，還是后續(xù)的靜電學(xué)中帶電粒子的運(yùn)動(dòng)，全電路的歐姆定律的建立，直至回路定律的應(yīng)用，都貫穿著能量轉(zhuǎn)換與守恒的思想，而這階段正是他們思維可塑性最強(qiáng)、思維易于發(fā)散、專注度不穩(wěn)定的時(shí)期，課程的跨度在一到兩個(gè)學(xué)期，如何利用好這一段寶貴的時(shí)段，既完成教學(xué)任務(wù)，又給學(xué)生培養(yǎng)良好的思維習(xí)慣，養(yǎng)成一個(gè)基本的科學(xué)思維方式呢？下面我從機(jī)械能的教學(xué)做一論述。

1 機(jī)械能、機(jī)械能的相互轉(zhuǎn)換、機(jī)械能的守恒

能量：物體具有的做功本領(lǐng)。在機(jī)械運(yùn)動(dòng)范圍內(nèi)，它包含兩種形式。

1.1 動(dòng)能

物體由于運(yùn)動(dòng)而具有的能量。若質(zhì)量為m的物體以速度v運(yùn)動(dòng)時(shí)具有的能量是

Ek=mv2.

現(xiàn)在我們討論它的引入，在一平直的公路上，汽車關(guān)閉發(fā)動(dòng)機(jī)后，滑行距離s后停下來，在這一過程中，只有阻力Ff做功，或者說汽車克服阻力做功。那么，在這一過程中，需要強(qiáng)調(diào)的是汽車有克服阻力做功的這個(gè)能力。

同一汽車，重車和輕車它的做功能力是不同的。這是很直觀的，裝滿貨物的汽車和空車時(shí)做功的本領(lǐng)是截然不同的，對(duì)這階段的學(xué)生來說，是易于接受的。因此，汽車的動(dòng)能與物體的質(zhì)量有關(guān)，Ek∝m。這是一種直觀性的思維，在思維上會(huì)引起較深的反應(yīng)。如再接合一些例子，滿載的大貨車，不容易停下來等，撞擊物體將引起巨大的破壞，將會(huì)加深這種反應(yīng)。

其次，汽車的速度越快，做功的本領(lǐng)也越大，且Ek∝v2。而速度是一個(gè)較抽象的概念，快與慢是人們對(duì)運(yùn)動(dòng)物體印象式的描述。它對(duì)大多數(shù)沒有親身駕駛體會(huì)的人來說，尤其是青年學(xué)生來說，更加籠統(tǒng)。

這需要上思維上的一個(gè)想象，它是思維層次培養(yǎng)的啟蒙點(diǎn)。在教學(xué)中，我們采用了先直觀，烙印強(qiáng)烈的反應(yīng)，然后再過度到想象，跳躍式的思維疊加上，使得注意力能夠非常專注。在腦海中既建立起概念來，又把其重要的因素和意義裝載在其思維中。

1.2 重力勢能

將一質(zhì)量為m的物體搬離地面一定高度h后，物體具有的做功本領(lǐng)。Ep=mgh.

同一物體，重物和輕物搬離地面同一高度，其具有的做功本領(lǐng)也是不同的，Ep∝m，輕重也是比較直觀的，它的討論和動(dòng)能Ek的討論一樣。也可以看到，它們?cè)谂c質(zhì)量的關(guān)系中是統(tǒng)一的、有相同的邏輯性。

其次，與高度有關(guān)，Ep∝h。高度是一個(gè)空間的概念，具有一定的空間想象，但它是一個(gè)較淺的思維認(rèn)識(shí)。高與矮的認(rèn)識(shí)，對(duì)青少年及成人來說，是比較直觀的。但我們的目的不在于此，而是要進(jìn)行思維升華，勢能的本質(zhì)是：由于物體的位置變化，而具有了做功本領(lǐng)，著重在物體的位置變化，無論在此的教學(xué)，還是后續(xù)的電勢能的教學(xué)，都起著承上啟下的作用，從思維角度而言，它反映了思維的嚴(yán)密性、統(tǒng)一性、邏輯性。

1.3 機(jī)械能的轉(zhuǎn)換與守恒

物體具有的動(dòng)能和勢能的總和，稱為機(jī)械能。即：

E=Ek+EP或E=mv2+mgh.

引入一個(gè)例子，一重物從離地某高處自由下落，速度越來越快，高度逐漸減少.啟發(fā)式討論：物體的動(dòng)能、勢能如何轉(zhuǎn)換？靠什么做功來實(shí)現(xiàn)？

顯然，在這個(gè)實(shí)例中，能夠直觀地依靠對(duì)速度、高度的變化來判斷：速度增加，則動(dòng)能Ek增加，高度減少，勢能減少。這兩個(gè)相反的變化是同時(shí)發(fā)生的，它們是緊密聯(lián)系在一起，必須同時(shí)來考慮。從思維角度來看，它們是兩個(gè)思維過程，卻必須在一個(gè)統(tǒng)一體中來考慮，它需要一個(gè)較深的專注，一個(gè)清晰的邏輯思考。對(duì)這階段的學(xué)生來說，是一個(gè)難點(diǎn)，我們?cè)诮虒W(xué)之中，既要注意直觀性，又要不斷啟迪，引導(dǎo)他們進(jìn)行思維升華。

自由下落過程，僅受重力作用，只有重力做功。他們之間的轉(zhuǎn)換是通過重力做功來實(shí)現(xiàn)的：

兩種能量的變化△Ek=mv22-mv12，

△EP=mgh2-mgh1.

而WG=mg（h1-h2），Wk=△Ek

因此mv22-mv12=mg（h1-h2）

整理后，可以有：mv12+mgh1=mv22 +mgh2即E1=E2

或△EP=△Ek我們得到：在只有重力做功的條件下，各個(gè)位置的機(jī)械能相等。重力勢能和動(dòng)能通過重力做功可以實(shí)現(xiàn)互相轉(zhuǎn)換?？偟臋C(jī)械能保持不變。

可以看到，在能量轉(zhuǎn)換和守恒的討論中，它需要建立起思維的層次來，并且有較高的專注度，嚴(yán)密的邏輯思維判斷。看似簡單的問題，對(duì)思維的訓(xùn)練、思維能力的培養(yǎng)其實(shí)是有很好作用的，對(duì)后續(xù)的思維發(fā)展、升華是非常重要的基礎(chǔ)。

參考文獻(xiàn)

[1]（美）庫珀，著.物理世界（上）[M].楊基方，等，譯.北京：海洋出版社，1981：158-172，93-102.

[2]東延民.中學(xué)物理教學(xué)參考[M].陜西：陜西師大出版社.

[3]（美）亨普爾，著.自然科學(xué)的哲學(xué)[M].張華夏，譯.北京：中國人民大學(xué)出版社，2006.