模块四 关于“能量”主题的解读及实施建议（上）
《课程标准》把“能量”纳入课程内容的一级主题，体现了从生活走向物理，从物理走向社会的基本课程理念，体现了关心科学发展前沿，具有可持续发展的意识，为树立正确的科学观、振兴中华、将科学服务于人类的使命感与责任感奠定基础。本专题内容的主要特点有以下两个。一是具有较强的综合性。从物理、化学到地理、生物，大到宇宙天体，小到原子核内部，只要有能量转化，就存在能量守恒定律。守恒定律是自然科学中的核心内容，它不仅广泛渗透在各门学科中，而且贯串于声现象、热现象、光现象、力现象、电磁现象等物理过程中，反映了物质的运动和相互作用的本质。这也说明自然界中的各种现象都不是孤立的，而是互相联系的。因此，能量守恒定律是自然界最普遍、最重要的基本定律之一。二是具有较强的社会性。人类对各种能源，如煤、石油等燃料以及水能、风能、核能等的利用，都是通过能量转化来实现的。能量守恒定律是人们认识自然的重要工具。能源关系到人们的衣食住行，关系到国家的兴旺发达。能源的开发和利用，是关系人类生存和发展的一个重大社会问题。对这部分知识的学习，对学生建立科学世界观、联系生产生活实际、形成可持续发展意识和创新实践能力的培养，都有很大的帮助。
本专题内容较多，《课程标准》将此部分划分为能量、能量的转化和转移、机械能、内能、电磁能、能量守恒、能源与可持续发展和典型课例分析等七个话题。这七个话题构成了义务教育阶段物理学的很重要的一部分内容。下面对这部分具体内容做逐条解读。
一、能量、能量的转化和转移的内容
分析与教学能量、能量的转化和转移是“能量”的第一个二级主题，该主题共有三个教学内容点。下面分别介绍这些教学内容的要求和《课程标准》研制者的一些思考。
1.了解能量及其存在的不同形式。描述各种各样的能量和生产、生活的联系
本条目要求对能量、能量的存在形式、能量与生产、生活的关系有一个初步的了解，即它的定位属于“了解”的层次。教师在教学的过程中，要把握好深浅度，要能从生产、生活的实例中，去辨析事物中能量的存在形式，并通过一些学生熟悉的实例来分析能量的不同存在形式。例如，奔腾的骏马具有能量，飞扬的尘土同样具有能量。又如一堆燃烧的篝火：具有化学能的木材，在燃烧的时候释放了内能。这说明，在日常的各种现象中，能量存在着不同的形式。很多学生可能没有意识到，声音同样具有能量。教师可以通过一些非常生动的实例，让学生明白声音是有能量的。
在学习这个主题时，教师应该在教学中把握好深浅度。要求教师从实例出发，让学生在认识的过程中，对能量的概念有一个比较清楚的理解，教师不能只通过公式的呆板形式，来让学生认知。另外，教师应该让学生通过自己的语言去描述不同形式的能量，并且结合实例来描述。学生只有描述准确，才能清楚地感知到能量本身的内涵。
需要教师注意的是，本条内容没有具体规定介绍哪些形式的能量，也没有规定介绍哪些事例，但一定要与学生的生活紧密联系，使学生通过生动的实际事例初步感知和了解能量，而不是着眼于对能量及其存在的各种形式下定义。介绍的能量形式也不仅限于物理的，如可以介绍化学、生物等其他学科的，体现出学科间的渗透。
［案例］××老师这样介绍能量与生活的联系：在我们的周围存在着光能、声能、热能、机械能、化学能、生物能、核能、太阳能，等等。人类是在能的世界中生活的，阳光是植物和动物的能量来源；人在运动或做功时储存在体内食物的化学能就转化成了机械能，给予我们维持生命和从事活动的能量。
2.通过实验，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互相转化
该主题要求通过实验认识能量的转移和转化，定位在“认识”水平上。《课程标准》包括了两项要求：一是能通过实验事实，认识能量可以从一个物体转移到另一个物体；二是能通过观察实验的过程，认识不同形式的能量可以相互转化。
此内容与《课程标准实验稿》相比，它的表述发生了一些变化，即强调了实验的重要性。教师一定要通过实验，认识能量可以从一个物体转移到另外一个物体，不同形式的能量可以相互转换。这里要注意两个方面，一是实验，二是实验中的观察。通过实例，让学生在表述中体会能量如何转移、转化。如私家车上放置的小玩具，在太阳光的照射下，发生运动，这是非常生动的太阳能转化成机械能的例子。再如手摇发电机，通过机械能转化成电能等。这些生动的生活实例，教师在教学中可以大量使用。又如，讨论太阳能如何转换成其他形式能量的活动建议，便体现出一种对学生综合思考能力的要求。在研究的过程中，学生可以通过作图、表格等多种形式让学生展示自己对能量转移和转化的理解，鼓励想象和创造。在综合性上，一定要体现出物理与其他学科的联系，这也是新课程的理念之一。
［案例］××老师让学生动手做钢勺放在热水里变热，两手相互摩擦发热，电烙铁通电后发热，通电后电风扇转动等一些生活实例和小实验，让学生认识能量的转移与转化。
［案例］××老师通过介绍水轮机带动发电机发电，核能发电站等生产、生活中常见的各种实例，来分析能量的转移与转化，让学生进一步提高认识。
3.结合实例，认识功的概念。知道做功的过程就是能量转化或转移的过程
教师首先要注意结合实例认识功的概念，由于功的概念是比较抽象的，学生要认识功，必须经历一个较长的过程，而且《课程标准》将功的概念定位在“认识”的水平上，将做功的过程定位在“了解”水平上。因此，要求教师不要只强调功的定义，而是要结合实例强调功的内涵，对于功的概念形成的内涵理解要从了解做功的过程出发，从常见的现象中体会物理学中功的含义。具体有三条标准。第一条呈现能量的基本概念；第二条，能量可以转化和转移；第三条，能量与功之间存在着密切的联系，由此逐步深入。同时，教师一定要注意，不要强调正功与负功，不要把功和能的转换用具体的公式表达出来。这主要是因为学生在初中阶段的认知水平，更倾向于通过形象直观的例子去定性地理解和学习。
［案例］××老师首先让学生列举生活中常见的关于能量转移和转化的事例、现象，学生列举了风吹帆船航行、打台球、电灯发光、电铃发声、电车行驶、流动的水推动水轮机转动、燃烧的气体使火箭起飞等事例和现象，接着让学生分析各种事例和现象中的能量转移和转化，从而让学生知道做功的过程就是能量转化或转移的过程。
二、机械能的内容分析与教学
机械能是“能量”的第二个二级主题，该主题共有四个教学内容点。下面分别介绍这些内容要求和《课程标准》研制者的一些思考。
1.知道动能、势能和机械能。通过实验，了解动能和势能的相互转化。举例说明机械能和其他形式能量的相互转化
本主题对动能、势能和机械能的概念以及动能和势能的相互转化、机械能和其他形式能量的相互转化，首先都定位在“知道”和“了解”的水平，这种要求符合初中学生的年龄特征和认知水平。其次，依然明确要求通过实验来了解动能和势能的转化通过列举实例说明机械能和其他形式能量的相互转化。与《课程标准实验稿》的条目相比，此主题更加清晰。由于能量这部分内容比较抽象，这就要求教师在教学中，切实地从学生熟悉的实例出发，通过这些形象的载体来让学生理解。例如，四五级的风能够推着帆船逆水而行，而八九级的大风，可以让大树前仰后合，飓风更能将大树连根拔起等。教师也可以通过一些实验，如“滚摆实验”来让学生了解能量之间的相互转化。总之，教师在进行教学时，会发现具体的案例越多，学生的认识也会越深入。但教师一定要注意，《课程标准》不要求公式，同时对于动能与势能大小的影响因素，《课程标准》也只要求去定性地研究它，通过形象的实例来理解它。
［案例］××老师探究动能和势能的相互转化时，演示了滚摆实验，引导学生说明在滚摆实验中动能和势能的相互转化。
［案例］××老师首先让学生列举生活中机械能和其他形式能的转化的例子，学生列举出荡秋千、玩悠悠球、蹦蹦床、撑竿跳高、跳板跳水等实例，接着让学生说明实例中动能和势能的相互转化。
［案例］××老师让学生运用机械能和其他形式能的转化的原理设计一个小装置或小玩具，要求学生说明设想和构思。
2.知道机械功和功率。用生活中的实例说明机械功和功率的含义
“知道机械功和功率”，是属于“了解”的水平，教师只需让学生知道机械功的物理意义、公式及单位，知道机械功率的物理意义、定义式、单位，能进行机械功、功率的简单计算。
“用生活中的实例说明机械功和功率的含义”，也定位在“了解”的水平，体现出从生活走向物理，强调用生活中的实例来说明机械功和功率的含义。
教师在教学这个内容时，要注意一些关键词。如影响机械功的因素有两个，一个是力，一个是力的方向上的距离。因此，在了解功的定义时，教师要通过实例讨论让学生理解，只要求学生初步了解用带公式的物理量进行简单的计算，还可以通过一些具体的实例，来帮助学生去认识这个概念，教师一定要把握好尺度。例如，粉笔下落时就有重力，它又有在力的方向上移动的距离，这个时候重力就做功。再如，学生背着书包站在原地不动，有背包的力，如果移动一段距离，这个力也没有贡献，没有做功。这些，尽管学生理解起来会有一定的难度，但教师只要扩展一下，学生就会从不同的角度去认识这个问题。因此，教师不要在文字符号上兜圈子，而是要从实例出发，让学生理解概念本身的内涵，这对学生将来生活中问题的解决及生活质量的提升，都是有帮助的。
［案例］××老师让学生自己设计实验，测每个同学上楼时的功率，测每个同学举重时的最大功率，测每个学生跳绳时的功率等。让学生在实验过程中体验功和功率，并观察他们在实验过程中的表现，给予必要的指导，激发学生对实验探究的乐趣。
3.知道机械效率。了解提高机械效率的途径和意义
“知道机械效率，了解提高机械效率的途径和意义。”这个要求与《课程标准实验稿》的理解是有区别的。从减负、实际教学、调研的角度来说，对机械效率这个概念，《课程标准》把它降到了“了解”的水平，这更有利于学生的学习。由于机械效率与我们的生活息息相关，效率的概念已广泛应用于生活、社会和科技中，而“了解提高机械效率的途径和意义”，又与生产、生活，包括技术的方面都有联系。因此，教师可通过对使用机械做功的实例展开分析，让学生进一步直观形象地了解有用功、额外功及机械效率的内涵，知道机械效率的物理意义、定义式，能进行简单的计算，了解实际的机械效率不可能是100%以及提高机械效率的实际意义和途径，从而增强机械提高效率的意识，让学生真实地感觉到，物理知识的学习是很有用的。
4.了解人类使用机械的历程。了解机械的使用对社会发展的作用
“了解人类使用机械的历程”，属于“了解”水平。它体现了课程中“注意学科渗透，关心科技发展”的基本理念。
“了解机械的使用对社会发展的作用”，是让学生通过了解机械的使用对社会发展的作用，培养学生关心科学技术的新进展和新思想，增强将科学服务于人类的使命感与责任感。
这一要求主要是体现出机械与科学技术方面的联系，体现对学生情感、态度与价值观方面发展的关注，而不是要掌握具体的知识，也没有必要系统介绍机械发展的历史，更不应让学生记这些内容。教师可以通过一些机械使用和发展的典型实例，让学生体验科学、技术和社会的关系。从这次调查的数据里发现，对类似于这样的条目，一线教师认为资源缺乏，在他们讲解的过程中，感觉不知道从什么样的角度来讲解机械发展的历程。这就需要教师确立一个基本的概念，即要让学生知道使用机械的发展是有历程的，还要在这个历程的认识中看到物理学对技术、对生活的影响及对社会发展的推进即可。
本主题的活动建议是让学生“查找资料，了解人类利用机械的历程，写一篇调查报告”。
［案例］××老师让学生查找资料，了解人类使用机械的历程，了解机械的使用对社会发展的作用，并组织学生讨论机械的使用对社会发展的作用、给生活带来的便利等，体验科学、技术和社会的关系，增强创新的意识，发展学生爱科学爱祖国的情感。
三、内能的内容分析与教学
内能是“能量”的第三个二级主题，该主题共有三个教学内容。下面分别介绍这些内容要求和《课程标准》研制者的一些思考。
1.了解内能和热量。从能量转化的角度认识燃料的热值
“了解内能和热量”，属于“了解”水平。教学中可通过实验和生活中的实例让学生了解内能是能量的一种重要形式，它与人们的生活息息相关。对“热量”概念的学习也属于“了解”水平，只要求简单计算，不宜加深拓宽。
“从能量转化的角度认识燃料的热值”，属于“认识”水平。由于人类利用燃料是把燃料储存的化学能转化为内能、光能，要求教师从能量转化的角度让学生认识燃料热值的含义，这既体现了对知识和技能的目标要求，也体现了情感、态度与价值观目标的要求。要求学生不仅能从能量转化的角度认识燃料的热值，知道不同的燃料的热值不同，而且能通过学习过程，增强节约能源和环境保护的意识。教学中教师还要通过实例让学生认识到什么是吸热、放热，量是多少，如何使内能发生变化。可展示一些不同种类相同质量的燃料，让它们充分燃烧，看它们发出的热量有什么不同，也可用一种物质去吸收这些热，从而进行比较。总之，通过学习让学生知道燃料是人类利用的重要能源，从草和柴到人类近年利用煤和石油，都是取自自然界的天然资源。烧柴要砍伐森林，破坏环境，而煤和石油在地球上的贮藏也十分有限，因而节约能源、保护环境是十分重要和迫切的。提高燃料的利用率，这是节约能源的重要措施。教师一定要注意结合生活实例，让学生开展探究活动，如怎样改进家里的煤气灶或烧柴灶，使燃料能更充分地燃烧和利用等，以体现出节约能源、保护环境及可持续发展的意识观念。
2.通过实验，了解比热容，尝试用比热容说明简单的自然现象
“通过实验，了解比热容”，属于“了解”水平。比热容是物质的一种特性，与生活密切相关，《课程标准》要求对其有所“了解”是十分必要的。教师要让学生通过实验，在观察物理现象的过程中发现这一特性，可便于学生对比热容含义的理解，要从实验中归纳总结规律，从而提高学生的观察、分析和归纳问题的能力。
“尝试用比热容说明简单的自然现象”，“尝试”属于“经历”，“说明”属于“了解”水平。主要是强调物理知识的应用及与生活和社会的联系，同时应注意发展学生应用知识和科学地分析解决实际问题的能力，如沿海地区早晚的温差。另外，还有跨学科的内容联系，如地理上所涉及的海陆风的形成。这就要求学生除了了解基本概念外，还要应用到实际生活中。
［案例］需××老师列举以下实例让学生运用比热容知识进行讨论与分析：海水浴场中，烈日当头照，人在海水中时感觉凉爽，而从海水中上岸后，走在沙滩上却感到很烫脚，这是为什么？夏天，为什么沿海地区昼夜温差小，而内陆地区昼夜温差较大；冬天暖气片中的热源有的用水，有的用煤油做热源，其中有哪些利和弊。
3.了解热机的工作原理。知道内能的利用在人类社会发展史上的重要意义
“了解热机的工作原理。知道内能的利用在人类社会发展史上的重要意义。”此要求与《课程标准实验稿》相比，在表述上有一点变化。这个条目属于“了解”的水平，不要求学生掌握复杂的原理，教学中应以一两种热机为例，如在蒸汽机、内燃机、汽轮机、喷气式发动机的基本原理的介绍中，就不必面面俱到，可重点介绍某一两种热机的原理及发动机对生产力发展所起的作用和对环境的影响，对其余热机做一般性的介绍即可。
在本内容学习的过程中，教师要让学生能感受到内能的利用在人类发展史上有着非常重要的意义，教师还应将它与其他的物理概念联系起来，如做功、热量等，这也是一种综合知识的学习。同时，教师也要重视评价学生是否关心科学技术的新进展和新思想，是否知道内能的利用在人类社会发展史上的重要意义，从而让学生了解科学技术和社会，引导学生关心科技发展，树立将科学知识服务于人类的使命感与责任感。
四、电磁能的内容分析与教学
电磁能是“能量”的第四个二级主题，该主题共有7个教学内容点。下面分别介绍这些内容要求和《课程标准》研制者的一些思考。
1.从能量转化的角度认识电源和用电器的作用
此要求属于“认识”水平。从能量转换角度看，要让学生知道化学能可以转化成电能，机械能也可转化为电能，风力发电、水力发电、火力发电是把内能转化成电能，等等。如蓄电池与干电池及生活中广泛使用的电源到家用电器都是能量转化的具体应用，至于如何转化，不用深究。教师在教学时，可通过介绍各种各样的电源，让学生对这些大大小小的不同形式的电源有一个总体的认识。关于能量的转化应用应贴近学生的生活，要从能量转化的角度去认识电源和用电器的作用，至于要介绍哪些电源，介绍哪些用电器，此要求并没有具体说明，目的是给教师教学留有余地。一般应让学生认识生活中和实验室中常用的电池。关于用电器，要与生活中常用的电器联系起来进行讨论。这里只要求从能量转化的角度分析，并不要求了解电池和用电器的内部结构和原理。
［案例］××老师让学生讨论废电池的收集和处理等问题。讨论生活中常用的干电池用完后，随便扔掉会给生活带来哪些危害，有哪些建议和解决办法。增强学生的环保意识。
2.知道电压、电流和电阻。通过实验，探究电流与电压、电阻的关系。理解欧姆定律
“知道电压、电流和电阻”，属于“了解”水平。由于电压、电流与电阻的概念较抽象，学生对这些概念的认识是逐步深入的过程，不可能一步到位，一般可用类比法等方法引入，通过实验，让学生了解相关概念的含义。
“通过实验，探究电流、电压和电阻的关系”，是要求通过实验探究，让学生体验和经历科学探究的过程，自己找出电流与电压、电阻的关系，学习科学探究方法，发展初步的科学探究能力，形成尊重事实、探究真理的科学态度。通过探索物理现象，揭示隐藏其中的物理规律，并将其应用于生产、生活实际，培养学生终身的探索乐趣、良好的思维习惯和初步的科学实践能力。通过参与科学探究活动，初步认识科学研究方法的重要性，学习控制变量的方法、信息处理方法，有对信息的有效性作出判断的意识，有初步的信息处理能力。学习从实验中归纳简单的科学规律，以及尊重实验事实的科学态度。教师在教学时，首先要针对学生的不同能力水平设置实验，包括整个过程的引导以及最后的讨论和总结。其次要让学生之间展开讨论，用事实解释实验并与结论相联系。要注意使整个探究活动的设计，紧紧围绕教师设计的探究目标来开展。
“理解欧姆定律”，是要求学生在实验探究的基础上，分析并归纳出物理规律，并能应用欧姆定律公式进行简单的计算或解释现象。不要求复杂的计算，不能让学生陷入到复杂的数据与计算中，这没有意义。
3.会看、会画简单的电路图。能连接简单的串联电路和并联电路。说出生产、生活中采用简单串联或并联电路的实例。了解串、并联电路电流和电压的特点
“会看、会画简单的电路图”，属于技能方面的“独立操作”水平。学生应知道电路的各个组成部分及其作用，知道常见的电路符号并能画出它们，会根据简单的实际电路画出它的电路图，根据文字叙述的要求画出它的电路图。
“能连接简单的串联电路和并联电路”，也是属于技能方面的要求，它强调知识应用于生活，关注学与用的联系，不要把注意力放在繁杂的计算上，定位在“独立操作”水平，要求学生能根据设计的简单串联和并联电路图连接实际电路。这种探究活动对学生是非常有意义的，它对学生思维能力的培养，对学生分析问题和解决问题能力的培养是比较到位的。
［案例］一位老师让学生运用串联电路和并联电路知识，设计一个开关控制两个小灯泡的电路，设计楼道开关。
“能说出生产、生活中采用简单串联或并联电路的实例”，属于“了解”水平。要求学生了解串联和并联电路的特点，能举例说明生活和生产中应用简单串联或并联电路的实例。体现了从生活走向物理，从物理走向社会的课程理念。
“了解串、并联电路电流和电压的特点”，综合前后几个主题的内容要求，是让学生通过实验，了解串、并联电路中电流和电压的关系式。鉴于初中学生的认知水平，《课程标准》没有涉及串、并联电路的电阻计算，教学中教师不宜进行拓展，以免加重学生负担。
在评价时，教师应注意学生实验能力以及应用物理知识解决问题能力的评价。
4.会使用电流表和电压表
“会使用电流表和电压表”，属于“独立操作”水平。要求学生能正确地使用电流表和电压表进行测量和读数，能使用电流表和电压表探究电路。这主要是属于技能方面的要求。对电表使用规则的学习要让学生知道规则背后的道理（在不损坏仪器的前提下使测量更准确）而不是死记硬背。
电流表和电压表是物理教学中的基本的实验仪器，使用电流表和电压表的技能对学生进行科学探究是必不可少的。要通过学生的实验活动和实例分析，让学生感受到电表在生产、生活中具有广泛的应用，同时必须注意发展学生的实践能力。
5.结合实例理解电功和电功率。知道用电器的额定功率和实际功率
“结合实例理解电功和电功率”，属“理解”水平。与《课程标准实验稿》相比，这条多了结合实例的内容。对于电功和电功率，要求通过实例理解电功和电功率，以使学生比较容易接受。还有一点要注意的是，对于电功和电功率的掌握是理解的水平，但不是直接从公式上去推导。
“知道用电器的额定功率和实际功率”，属于“了解”水平，只要求停留在知道的水平。教师最好在活动中，通过实验让学生观察、领悟它在生活中的应用。并知道电功率的概念在生产、生活中有着广泛的应用，是各种家用电器的一项重要指标。《课程标准》中的例1“调查常见用电器的铭牌，比较它们的电功率”。其目的是通过调查活动，让学生体会电功率在生活中的现实意义，进一步理解不同额定功率的用电器之间的差异，加深对电功率概念的理解。
6.通过实验，探究并了解焦耳定律，用焦耳定律说明生产、生活中的一些现象
“通过实验、探究并了解焦耳定律”，属于体验性目标，在知识方面，要了解焦耳定律的公式以及各物理量之间的关系，并能进行简单的计算。通过实验是强调实验的重要性，探究并了解是要求学生亲身经历实验探究的过程，明确热量与电流、电阻的关系。
“用焦耳定律说明生产、生活中的一些现象”，属于“了解”水平。是让学生懂得应用物理知识分析、解决日常生活中的实际问题，有将科学知识应用于日常生活的意识。如导线与白炽灯串联在一起时，通过它们的电流是一样的，为什么相同的时间内，灯泡比导线更热？因为白炽灯电阻比导线的电阻大得多，根据焦耳定律，当电流一定时，灯泡产生的热量比导线要多。又如电风扇工作一段时后，风扇头也会发热。这些现象都说明通电会产生电流的热效应，都是焦耳定律在生活中的体现。用这些具体的实例有助于学生对焦耳定律本身及其物理量与物理量之间关系的认识。
在实验探究并了解焦耳定律的过程中，教师应注意评价学生是否能应用焦耳定律解释生活中的一些常见现象，注意评价学生活动过程中是否积极主动地与同伴配合参与探究活动，是否能发现问题，并提出自己的意见、乐于听取同伴的建议并修改自己的观点等。
7.了解家庭电路。有安全用电和节约用电的意识
“了解家庭电路”，属于“了解”水平。如学生应知道家庭电路的组成和连接方式，知道电路中的总电流随用电器功率的增大而增大，知道总电流过大的原因、危害，知道怎样进行家庭电路的保护，知道安全用电常识等。具体介绍哪些内容，《课程标准》没有作出规定，可以由教师根据学生情况来决定。
“有安全用电和节约用电的意识”，属于体验性目标。家庭电路与我们的生活息息相关，让学生掌握安全用电知识，提高安全用电的意识，可以通过用电器能耗的实例讨论，结合对能源危机的认识，增强学生节约用电的意识。
［案例］学读家用电能表，通过电能表计算电费。调查当地近年来人均用电能的变化，讨论它与当地经济发展的关系。
五、能量守恒的内容分析与教学
能量守恒是“能量”的第五个二级主题，该主题共有3个教学内容点。下面分别介绍这些内容要求和《课程标准》研制者的一些思考。
1.知道能量守恒定律。列举日常生活中能量守恒的实例。有用能量转化与守恒的观点分析问题的意识
“知道能量守恒定律”，属于“了解”水平。能量守恒定律是自然界最普遍、最基本的规律之一，它是人类认识自然的有力武器，也是物理学科非常重要的核心内容，因此，将能量守恒定律列入标准无疑是十分必要的。
“列举日常生活中能量守恒的实例”，也属于“了解”水平。由于日常生活的某一具体事件中能量守恒的实例是不存在的，应注意只要从较为宏观的角度大致说明即可。
“有用能量转化与守恒的观点分析问题的意识”，其目的是让学生懂得用能量守恒的观点分析日常生活中的问题，如打乒乓球时，握拍的手不断地对乒乓球做功，在做功的过程中给它补充能量，乒乓球从手中落下的过程中，与地面发生碰撞，高度慢慢变低，这就是能量在不断转化的过程，同时有部分能量在损耗。在列举日常生活实例的过程中，要用反证的方法，通过实例告诉学生事实上能量发生了转化。如小孩玩滑梯，乘坐比较光滑的滑梯，向下移动的速度就快，粗糙的速度就没那么快，而且屁股感到很烫，因为能量已经以另外一种形式转化成内能。再比如伽利略的斜面实验，他的推断是，如果斜面倾角逐渐变小至水平面，它会永远的行进下去。如果用能量守恒的观点来解释，学生就会逆过来思考这个问题，当然会有更深的认识。
本主题的内容与生活、科技和社会的联系十分紧密，要充分体现ＳＴＳ的观点，加强与其他学科的联系。培养、发展学生“有用能量转化与守恒的观点分析问题的意识”，促进学生勇于探索生活、生产中有关能量转化与守恒的物理问题。
［案例］一位教师让学生自己到网上收集有关永动机的资料，然后讨论和分析简单的永动机设计方案，说明永动机是不可能造成的。旨在加深对能量守恒定律的了解。
2.从能量的转化和转移的角度认识效率
“从能量的转化和转移的角度认识效率”，属于“认识”水平。《课程标准》的这种表述比《课程标准实验稿》更明确一些，即一定要从能量转化和转移的角度来认识效率。要求教师能通过生产生活中的一些常见实例，让学生分析讨论，分析能量在转化和转移的过程中有能量损耗，从而进一步使他们从更广义的范围来认识效率的概念，认识能量转化，以增强学生提高对效率的意识和用能量转化和转移的观点分析物理现象的意识，增强学生探索日常生活中的物理道理的乐趣。如汽车将化学能转化成机械能的同时，车身会变烫，它排出的废气同样很烫，燃料的不完全燃烧是造成效率低的因素。又如煮饭的时候，除了要加热的食物，周围空气也被加热，这些都是能量损耗的表现。这些例子学生比较熟悉，也容易接受。
［案例］一位教师为了引导学生应用所学的知识，分析、解决实际问题，让学生调查当地几种炉灶的能量利用效率，写出调查报告。并查阅资料或访问农机、汽车维修等专业人员，了解内燃机中燃料释放热量的去向，讨论提高效率的可能途径等。
［案例］一位老师在引导学生分析热机的工作过程中，发现热机工作时要排放大量尾气，老师引导学生进一步探究汽车尾气的主要成分及其对环境的影响，从而渗透情感、态度与价值观的教育。
3.知道能量的转化与转移有一定的方向性
“知道能量的转化和转移，有一定的方向性”属于“了解”的水平。它是让学生知道能量的转化和转移，不是盲目的，而是有一定方向性的。落实本内容时教师应通过生产生活中的一些常见实例的分析与讨论，初步让学生了解能量在转化和转移的过程中有一定的方向性，培养学生情感、态度与价值观和辩证的哲学思维。如把一块热铁放到冷水里，水中的能量不可能自发地再转回到原来的铁块中。再如燃料燃烧，化学能转化成内能，那么这些内能是否可以再转回为燃料的化学能呢？显然这也是不可能的。还有，在一个非常粗糙的水平面上推箱子，当箱子推到一定程度以后，让它自己以一定的动能往前运动，最后它停下来，那么它能不能再把内能回收回来，转化成箱子的动能呢，很显然，同样是不可能的。这就说明在分析能量的转化和转移时，还要考虑方向性，从而让学生体会分析物理现象背后的规律。
本主题渗进了“熵”的思想，但不要求介绍热力学第二定律，更不要求介绍“熵”的概念。将能量转化和转移的方向性列入标准，旨在增强学生节约能源和资源的意识。《课程标准》给出的例子是“知道热水散发的能量不可能全部自动聚集起来。”教师应引导学生理解“全部”与“自动”这两个词的含义。
［案例］一位老师引导学生分析、讨论“用锤子反复砸铁件，铁件发热”“电流通过电炉丝，电炉丝发红”“煤炭燃烧化学能转化成内能”等事例中的能量转化和转移过程。
六、能源与可持续发展的内容
分析与教学能源与可持续发展是“能量”专题的最后一个二级主题，该主题共有4个教学内容点。下面分别介绍这些内容要求和《课程标准》研制者的一些思考。
1.结合实例，说出能源与人类生存和社会发展的关系
此内容要求属于“了解”水平。要求能通过具体事例，了解自然界有哪些能源，能说出人类开发和利用能源的历程，及其与人类生活和社会发展的关系。本内容体现了科学、技术和社会的紧密联系，发展学生关于科学技术对人类生存和社会进步影响的意识。
《课程标准》中给出的例1“列举不同历史时期人类利用的主要能源，”这里应通过具体的事例和资料，促进学生关注科学、技术和社会的联系，不必纠缠关于能源的各种定义，应通过各种活动，如调查当地利用能源的发展状况，从互联网上收集有关的资料，通过讨论、分析，用科学报告的形式进行交流，要鼓励学生勇于发表自己的见解和观点。
2.列举常见的不可再生能源和可再生能源
此内容要求属于“了解”水平。要求学生能列举这两种不同类型的能源例子皆可，旨在让学生了解不可再生能源和可再生能源，知道人类所面临的能源危机，知道对不可再生能源的保护，对于整个人类的发展，对于环境的可持续发展，是非常重要的。从而使学生有一种紧迫感、责任感，激励学生能在个人力所能及的范围内对社会的可持续发展有所贡献。
教师在教学中应通过各种活动，如让学生自己收集有关的资料，认识煤、石油和天然气等是不可再生能源，也是当今人类利用的主要能源。煤和石油的储量有限，而且开发利用后就不能再生，从而认识到人类所面临的能源危机和开发新能源的挑战。培养学生有合理利用能源和节能的意识，还可以让学生对当地能源的合理利用和节能等问题进行调查，并提出自己的建议，如让学生通过收集资料，通过小型报告会等形式，让学生充分发表见解，讨论能源的利用带来的环境影响，如大气污染、酸雨、温室效应等，探讨应采取的对策；或让学生了解当地空气质量的状况，调查、分析空气质量变化的原因；或让学生了解有关提倡低碳生活方面的一些信息，调查当地使用的主要能源及其对当地经济和环境的影响，提出开发当地可再生能源的建议，其中好的建议和方案可以提交当地政府参考。
以上这些活动建议仅供教师设计有关活动时参考。值得注意的是，教师让学生对能源的开发和利用而开展的活动，一定要与当地经济、社会的发展，以及当地环境问题联系起来，旨在培养学生的可持续发展意识，增强将科学服务于人类的使命感和责任感。
3.知道核能等新能源的特点和可能带来的问题
此内容要求属于“了解”水平。教师应让学生了解核能是人类开发和利用的一种有前途的新能源，但是社会对核能的利用还存在着如核废料的处理、核泄漏等问题。教师应让学生了解获得核能的方式、核电站、核能开发的新进展、核能的优点和可能带来的问题等具体事实，对核能的开发和利用有科学的认识。
［案例］一位老师让学生从图书馆、互联网上查阅有关的资料，了解当前处理核废料的常用办法，了解我国和世界上核能利用的最新进展，了解核能开发可能带来的问题等，组织学生讨论、展示自己的调查结果，让学生发表自己的见解和观点。对学生的评价可从学生在收集信息和各种活动中的表现，能否独立发表自己的见解，以及对核能开发和利用的认识等方面进行。
4.了解我国和世界的能源状况。对于能源的开发利用有可持续发展的意识
“了解我国和世界的能源状况”，属于“了解”水平。学生应通过具体的资料和事实，来了解我国和世界的能源状况，我国的发展能源的有关方针和对策。应让学生从图书馆、互联网上收集有关的信息，观看有关的录像、科教电影，通过各种活动，让学生讨论和交流，可采取文字、图表、报告等多种方式发表自己的看法。
“对于能源的开发利用有可持续发展的意识”，属于体验性目标。这个要求应渗透到以上四个要求中。目的是以能源这一人类面临的重大问题为例，引导学生关心能源开发利用与社会发展的联系，倡导低碳生活，使其具有可持续发展、节约保护能源的意识，有将科学服务于人类的使命感与责任感，体现了从物理走向社会的基本课程理念。
这个要求有较大的灵活性，教师教学时应体现以学生活动为主的理念。对学生的评价要更多地关注过程性评价，以及学生在情感、态度与价值观方面的表现。
模块四 关于“能量”主题的解读及实施建议（下）
前六个话题详细分析了《课程标准》对于“能量”内容的教学要求，体现出“能量”涉及较多的物理概念和规律。教师教学时一定要注意联系学生的生活实际，采用多样化的教学方式，发挥实验在物理教学中的重要作用，让学生经历对知识的探究过程，培养和发展学生探究问题和解决问题的能力，培养学生的科学态度和科学精神。下面以“变阻器”的教学为例（具体内容详见相应的视频），由两位老师（福建省教研室陈峰主任、厦门六中陈芬老师）从4个方面对这节课的教学进行解读和说明，使教师了解在《课程标准》下，教师是如何应用教学策略和教学方法对本部分课程内容实施有效教学的，给各位教师今后教学带来一些启示。
1.新课的导入
陈峰主任：在这段视频中，教师用一种新的方式导入课程。首先，他选用一个播放器来播放一段音乐，然后逐渐调节音量键，使音量慢慢变大。学生都非常熟悉这个现象，不一样的地方是在于这位教师当场把音量键拆去，随后用剪刀将导线剪断，为后面换上滑动变阻器做准备。在这个过程中，教师引导学生去猜测，音量为什么发生了改变。对此，教师说电流发生了改变，学生猜测什么原因使电流改变了，并猜测电阻或者是电压变化导致音量变化，这样就很自然地导入新课，效果很好。当然在这个引导的过程中，教师也可以用其他的方式直接引入新课教学。如教师可以在学生观察到现象之后，将已经准备好的变阻器接上，再去调节电阻的大小，学生同样可以感受到前面所发生的现象。接下来教师向学生提问，为什么后来加进去的电子器件能够代替前面的音量调节器。至此，学生顺其自然，将目标集中到将要学习的电子器件上，再让学生感知变阻器的结构及其原理。教师通过这种引导，使教学的过程环环相扣，自然地切入主题。
陈芬老师：新课程导入具有许多功能，这个环节的内容不仅可以激发学生的兴趣，还能让学生立即进入到学习的氛围中。这位教师设置了比较好的问题情境。电子器件可以改变声音的大小，学生进而产生思考，这个神秘的器件到底是什么，为什么能够产生这样的效果，在效果相同的情况下，是不是可以替代。然后抽丝剥茧深入到它的内部结构，让学生发现，这两样东西具有本质上相同的功能。并且教师让学生迅速地进入到问题创设的情境中。教师在创建问题情境时，设置了一些迷雾，这有利于学生在后续的学习中答疑解惑。但这位教师的做法还没有完全达到新课导入的要求，即强烈的认知冲突的效果。新课的导入，应该在有限的时间起到最大的作用。
陈峰主任：问题情境创设对教学导入效果非常有意义。因此，导入的情境创设要思考几个问题，一是情境创设的目标要清晰，就是让学生一下感知到，我们今天要研究什么，二是情境的创设要能够激发学生的学习兴趣，三是情境的创设要能够引导启发学生的思维，让学生产生强烈的认知冲突。这三个方面是一线教师在设计新课导入的问题情境时，一定要认真思考和落实的。
2.滑动变阻器结构的把握
陈芬老师：这位教师在探究滑动变阻器的结构时，采用了比较独特的方式，其他教师在以后教学时可以借鉴。如他的这节课，首先让学生猜想，为什么滑动变阻器的电阻丝要缠绕着器件。接着，通过拉长电阻丝的方式，又让学生直观地了解到它的结构。随后，教师又提出问题：一圈挨着一圈的电阻丝会不会导致电流横向导通。整个过程，该教师将一个又一个问题将抛出，使得学生的探究一步一步地有序地进行，特别是他用两根粉笔来模拟这根导线，在外面涂了黑色的漆，然后用小刀把外面的漆刮掉，露出里面白白的粉笔，这个留给学生的印象是极其深刻的。
陈峰主任：这个创意很不错，通过让学生亲身体会、亲自体验的这一活动，教师设计步步深入的问题让学生讨论，不但激发了学生对物理学习的兴趣，而且把变阻器最具特征的结构呈现出来，让学生去感受、去猜想，使学生对变阻器的认识就更清晰。但是我有一个想法，就是这些问题若能让学生自己主动去提出，可能对培养学生分析问题、解决问题能力的效果会更显著。
陈芬老师：可能因为教学时间的限制，也可能该教师认为这个知识点不是这节课中的核心，他直接用引导式的方法，让学生深切体会到仪器设计上的巧妙构思。其实，在物理学中，很多仪器设计以及实验设计，都渗透着一些非常巧妙的思维。教师可以让学生去欣赏、领悟，慢慢达到模仿，甚至创新。
3.进行有效的科学探究
陈峰主任：在这个教学环节，教师将整个教学的研究过程分为以下几点。首先，调音键可以调节音量，滑动变阻器可以调节灯的亮度，进而让学生自己设计实验，来调节灯的亮度。学生开始从理论上进行尝试，但问题是，如何将滑动变阻器接进去。随后让学生将各种接法用图的直观形式贴在黑板上进行交流。它的作用是，把实验操作过渡到书面的练习训练，这样既不会抽象，又有一定的联系。在探究的活动量上，这个做法比较充足。由于学生对每一种情况都进行了体验，发现不是每种连接方式都能达到效果，那么自然就提出问题，为什么有的接法可以应用，有的不可以。这就使整个课堂教学达到了预期的效果，也顺利过渡到下一个阶段。
陈芬老师：从学生的认知角度来说，一线教师关注到这部分的连接方式是教学内容的重点，也是学生获得知识的重点，但这个重点的知识，如何让学生获得，如何造成学生思维上的认知冲突，如何设置问题情境，是需要教师设计的。如前面实验，变阻器接到电路上时，教师就可以提出问题，为什么变阻器接进去后，同样可以调节音量，变阻器怎么连接才能调节音量。学生可以先动手实验，在实验的过程中他们就会发现实验的效果，然后从实践中归纳，发现在他们的线路图里，哪些达到了效果，哪些没达到效果。经过这个探究过程，就能使学生的整个思维活动一直处于认知冲突之中。这种冲突就会激发他们继续进行更深入的思考，从而对这部分知识的学习能够产生一个深深的烙印。学习的过程不在于重复，也不在于循环记忆，而在于在学生的认识过程中，教师是怎样创设情境，通过问题去引导他们进行思考的。
陈峰主任：这是一个任务驱动的探究学习过程。在任务的驱动下，学生的学习就更加有主动性和积极性，而且有目标。在这个探究过程中，教师让学生自己设计，学生在自己设计的过程中发现问题，解决问题。作为这节课的重点和难点，该教师还是比较浓墨重彩地进行了探究设计，但有一点值得大家关注一下，即教师应该从学生的角度去关注知识的学习，关注教师依靠经验解决问题是否符合每个学生的想法。本节课教师靠着他的经验，把学生产生的这些问题先解决了，这是不是真的符合每一个学生的想法。课程标准强调以学生的自主学习为主，尊重学生，让学生自主学习。本节有些问题，可以让学生自己去发现他的自身存在的问题，通过自主地不断尝试，在不断试误的过程中发现解决问题的方法，从而让学生学会思考问题的方法，不断提升解决问题的能力。
陈芬老师：其实在上面学习过程中，教师也教了一些思维的方法，用这种方法，也可以让学生的一些错误在刚要萌发时就被消灭，但在培养学生的思维能力方面，并不能达到要求和标准。换一种情境，自然地还会出现这种问题，因此，建议教师要从根本上认识到引导学生学习的重要性，教师应该尊重学生，从学生的角度出发去设计教学。
4.有效开发课程资源
陈峰主任：看了这个视频，我真的眼前一亮，这位教师设计的教具非常精彩。在学生学习的过程中，对于滑动变阻器的连接方式，学生经常会出现错误。由于电流具有抽象性，看不见摸不着，学生无法直观体会，而这位教师设计了巨大的滑动变阻器，它的整个电流路径，就通过发光的二极管显示出来。当电流经过的时候，哪部分有电，哪部分没有电，一目了然，非常直观地把那些看不见摸不着的一些东西呈现出来，这种视觉上的冲击，对知识点的巩固与难点的突破，是非常有效的。
陈芬老师：这种从形象到抽象的教学案例非常好。它为教师能针对学生学习的难点，设计一些非常巧妙的实验，进而突破学生认知上的困难创设了一个成功的案例。如果在学生试误的过程中，就把这个实验放在前面探究的过程中，能够让学生有意识地尝试和发现，可能突破的效果会更好。
陈峰主任：从整体讲，教无定法，设计不同，但目标相同。本节课教师通过有步骤地引入问题，展现设置的仪器，让学生的思维不断深入，使这节教学课获得很大成功，观看教师探究的教学过程也是一门艺术享受，教学的根本目的是为了让学生真正学会如何学习，看完这节课，我有以下几点深刻的体会。一是教师要明确怎么创设问题情境，设计精彩的导入形式；二是教师要明确在科学探究教学中，如何发挥学生的主体作用，有效开展自主学习；三是教师要视学生的学习过程，注重培养和发展学生的学习能力；四是教师要有强烈的课程资源开发的意识，创新教学手段，这有利于教学重难点的突破。
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