整合，既是一種做法，更是一種教育觀念。具有整合意識(shí)的教師，能夠自覺(jué)地將整合作為一種教育觀念貫穿于教育行為之中。在學(xué)生高中學(xué)習(xí)的最后階段，各學(xué)科進(jìn)行總復(fù)習(xí)時(shí)，將眾多繁雜的“分裝”于學(xué)生腦信息庫(kù)中不同存儲(chǔ)空間里的相關(guān)信息，設(shè)計(jì)學(xué)科教學(xué)整合專題，把復(fù)習(xí)過(guò)程變?yōu)閷W(xué)生對(duì)多種信息的重組過(guò)程，使學(xué)生在重構(gòu)相關(guān)知識(shí)體系中實(shí)現(xiàn)對(duì)所知所學(xué)的再認(rèn)識(shí)與深度內(nèi)化，發(fā)展綜合思維能力和遷移應(yīng)用的本領(lǐng)，使整合的意識(shí)滲透到學(xué)生的頭腦中，將在教師指導(dǎo)下的被動(dòng)的整合變成主動(dòng)整合。下面就以高三物理專題《能量》為例具體說(shuō)明。
一、教學(xué)背景
能量概念是自然界中對(duì)于物質(zhì)運(yùn)動(dòng)各種形式都適用的最重要的基本概念，能的轉(zhuǎn)化和守恒定律更是支配自然現(xiàn)象的最重要的規(guī)律之一。
能量的概念和外延所包含的內(nèi)容非常廣泛?？梢哉f(shuō)在物質(zhì)世界中無(wú)所不在，在物理、化學(xué)和生物學(xué)科中都有體現(xiàn)，在不同的運(yùn)動(dòng)形式中以不同的面目出現(xiàn)，有的出現(xiàn)面貌不同，但本質(zhì)類似，有的事件中，會(huì)出現(xiàn)不同學(xué)科的多種能量形式。
比如：我們觀察一個(gè)1千克重的固體的能量。
假如我們?cè)谘芯拷?jīng)典力學(xué)，可能只對(duì)這個(gè)固體的動(dòng)能勢(shì)能感興趣：假如我們?cè)谘芯繜釋W(xué)，可能只對(duì)這個(gè)固體的內(nèi)能感興趣：假如我們?cè)谘芯课锢砘瘜W(xué)，可能只對(duì)這個(gè)固體所含有的化學(xué)能感興趣：假如我們?cè)谘芯吭幽?，可能只?duì)這個(gè)同體所含的原子能感興趣：等等。所以一個(gè)系統(tǒng)到底有多少能量并不是一個(gè)確定的值，它隨著對(duì)這個(gè)系統(tǒng)的描寫而變換。而這些描述分布在不同的學(xué)科和章節(jié)，在學(xué)生的學(xué)習(xí)中是散亂和不系統(tǒng)的。
學(xué)生對(duì)能量這個(gè)概念的認(rèn)識(shí)是逐步深入的：從最初的能量是反應(yīng)物體做功本領(lǐng)大小的物理量到愛(ài)因斯坦的質(zhì)能方程，從能量有各種形式到了解自然界的能量的轉(zhuǎn)化是守恒的。而學(xué)生的這些認(rèn)識(shí)是散落在各個(gè)章節(jié)的，是比較凌亂的。高中物理的重要任務(wù)之一就是：使學(xué)生正確理解功和能的概念以及功能關(guān)系，并學(xué)會(huì)從能量轉(zhuǎn)化和守恒的觀點(diǎn)來(lái)分析問(wèn)題。所以在高三復(fù)習(xí)階段，設(shè)計(jì)了此專題，目的在于全面梳理與能量有關(guān)的知識(shí)，深入理解能量概念，形成系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)，建立能的轉(zhuǎn)化和守恒的思想，并且在具體問(wèn)題中熟練應(yīng)用。
二、設(shè)計(jì)思路
（一）進(jìn)行專題分析，確定教學(xué)目標(biāo)
首先列出了此專題的整合綱目：
知識(shí)點(diǎn)
學(xué)科內(nèi)相關(guān)點(diǎn)
學(xué)科間關(guān)聯(lián)點(diǎn)
1． 功和能的概念
2． 知道物理中常見(jiàn)的能量及其變化的量度。
3． 深刻理解、熟練應(yīng)用 能能量轉(zhuǎn)化和守恒定律。
1． 力學(xué)中的動(dòng)能、勢(shì)能和機(jī)械能。
2． 電學(xué)中的電勢(shì)能。
3． 熱學(xué)中的分子平均動(dòng)能、分子勢(shì)能和內(nèi)能
4． 原子中的核能，愛(ài)因斯坦的質(zhì)能方程。
生態(tài)系統(tǒng)的能量流動(dòng)
化學(xué)中化學(xué)鍵的建立和斷裂
從中可以看出，此專題涉及的知識(shí)面廣，綜合性強(qiáng)，學(xué)科內(nèi)力、電、熱、光、原子能都涉及到了，涉及到的能量有：機(jī)械能、動(dòng)能、勢(shì)能（重力勢(shì)能、彈性勢(shì)能、電勢(shì)能、分子勢(shì)能）、熱能、焦?fàn)枱帷㈦娔?、核能、光能。學(xué)科問(wèn)有化學(xué)鍵能等。專題的整合要求首先做好學(xué)科內(nèi)的復(fù)習(xí)，適當(dāng)穿插學(xué)科間的問(wèn)題。所以確定本專題的教學(xué)目標(biāo)為：
1．空面梳理功和能的關(guān)系，深入理解能量的概念；
2．培養(yǎng)運(yùn)用能量轉(zhuǎn)化與守恒定律分析解決問(wèn)題的能力。
（二）研究學(xué)生基礎(chǔ)狀況，編制專題復(fù)習(xí)指導(dǎo)材料
學(xué)生經(jīng)過(guò)前一階段的復(fù)習(xí)，已經(jīng)有了一定的基礎(chǔ)知識(shí)，而且有了一定的分析綜合能力。教師的主要任務(wù)是引導(dǎo)學(xué)生主動(dòng)建構(gòu)知識(shí)體系和框架。
1．編寫預(yù)習(xí)資料：編寫的原則是盡量讓學(xué)生從頭腦中提煉出與能量有關(guān)的知識(shí)要素，并進(jìn)行初步的整理和完善。在學(xué)生整理的過(guò)程中，發(fā)現(xiàn)知識(shí)的漏洞，這樣進(jìn)入課堂學(xué)生會(huì)更有收獲。
2．根據(jù)高考要求編排了配套的習(xí)題（略）
（三）充分發(fā)揮教師的主導(dǎo)和學(xué)生的主體作用，制定教學(xué)計(jì)劃
復(fù)習(xí)的方法，先是要求學(xué)生利用預(yù)習(xí)材料課前先復(fù)習(xí)本專題涉及的知識(shí)和方法，初步構(gòu)建基本的知識(shí)框架：教師課上與學(xué)生共同討論完善。針對(duì)主要內(nèi)容精講，深化對(duì)知識(shí)的理解和掌握，突出重點(diǎn)，分析難點(diǎn)，指點(diǎn)方法，挖掘本質(zhì)，幫助學(xué)生構(gòu)建知識(shí)框架。并通過(guò)對(duì)典型例題的分析，使學(xué)生初步掌握如何利用規(guī)律分析一個(gè)物理過(guò)程中的能量流動(dòng)和轉(zhuǎn)化問(wèn)題。
三、具體實(shí)施
（一）教學(xué)計(jì)劃
本專題計(jì)劃用四課時(shí)完成：
前兩課時(shí)，主要是完成對(duì)概念的梳理和深化。復(fù)習(xí)的順序先是物理中常見(jiàn)的能量及其變化的量度：突出功是能量轉(zhuǎn)化的量度。側(cè)重總結(jié)物理中常見(jiàn)的功能關(guān)系，進(jìn)而推廣到自然界普遍適用的能的轉(zhuǎn)化和守恒定律。對(duì)能量概念的認(rèn)識(shí)，由粗淺理解表示做功本領(lǐng)大小的物理量逐步深化到愛(ài)因斯坦的質(zhì)能方程。
后兩課時(shí)，側(cè)重應(yīng)用這些概念規(guī)律分析具體問(wèn)題，加深理解，熟練應(yīng)用。體會(huì)應(yīng)用這種方法的優(yōu)勢(shì)和應(yīng)注意的問(wèn)題。
（二）教學(xué)過(guò)程
引入：能量概念是物理學(xué)中對(duì)于物質(zhì)運(yùn)動(dòng)各種形式都適用的最重要的基本概念。能的轉(zhuǎn)化和守恒定律也是支配自然現(xiàn)象的最重要的規(guī)律之一。能量及其守恒的觀點(diǎn)在物理學(xué)中十分重要，要正確理解功和能的概念以及功能關(guān)系，要學(xué)會(huì)從能量守恒的觀點(diǎn)來(lái)分析和處理問(wèn)題。
師：觀察一個(gè)物體，比如教師手中的一根粉筆，分析它具有什么能量？
生：如果以地面為零勢(shì)能面它具有重力勢(shì)能。這根粉筆具有重力勢(shì)能；還具有內(nèi)能、核能、化學(xué)能等等。
師：同一個(gè)物體具有不同的能量。這些能量是可以轉(zhuǎn)化的，請(qǐng)同學(xué)們?cè)O(shè)計(jì)一個(gè)過(guò)程，使它的能量發(fā)生轉(zhuǎn)化。
生：讓它做自由落體運(yùn)動(dòng)，重力勢(shì)能轉(zhuǎn)化為動(dòng)能；如果有空氣阻力做功，還有一部分重力勢(shì)能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能……
師：不同的能量可以相互轉(zhuǎn)化，在轉(zhuǎn)化的過(guò)程中能量守恒。在不同的過(guò)程中能量轉(zhuǎn)化的形式是不同的，與什么力做功有關(guān)。請(qǐng)同學(xué)展示預(yù)習(xí)資料中的表格填寫情況，小組之間互相學(xué)習(xí)，自己先加以完善。
1．師生一起完成對(duì)能量及能量變化的量度的知識(shí)框架的整理。重點(diǎn)內(nèi)容重點(diǎn)講解。
2．舉例分析，說(shuō)明不同形式的能量是可以相互轉(zhuǎn)化的。
（1）例如：物體以一定的初速度沖上粗糙斜面：
電源向電動(dòng)機(jī)供電：
分析在這個(gè)過(guò)程中都有哪些能量發(fā)生了轉(zhuǎn)化，轉(zhuǎn)化的量度是什么？列出方程
（2）分析下列現(xiàn)象中能量是如何轉(zhuǎn)化的：
電磁感應(yīng)：其它形式的能量轉(zhuǎn)化為電能。
電磁振蕩：理想的振蕩電路：電場(chǎng)能和磁場(chǎng)能的相互轉(zhuǎn)化。
光電效應(yīng)：電子吸收光子能量用于克服原子核引力做功和增加自身的動(dòng)能等等。
（3）典型例題分析：
（2001年高考題）“和平號(hào)” 空間站已于今年3月23日成功地墜落在南太平洋海域，墜落過(guò)程可簡(jiǎn)述為從一個(gè)近圓軌道（可近似看作圓軌道）開(kāi)始，經(jīng)過(guò)與大氣摩擦，空間站的絕大部分經(jīng)過(guò)升溫、熔化，最后汽化而銷毀，剩下的殘片墜入大海。此過(guò)程中，空間站原來(lái)的機(jī)械能中，除一部分用于銷毀和一部分被殘片帶走外，還有一部分能量E’通過(guò)其他方式散失（不考慮墜落過(guò)程中化學(xué)反應(yīng)的能量）。
（1）試導(dǎo)出用下列物理量的符號(hào)表示散失能量 E’的公式。
（2）算出 E’的數(shù)值（結(jié)果保留兩位有效數(shù)字）。
墜落開(kāi)始時(shí)空間站的質(zhì)量M＝1．17×109kg：軌道離地面的高度為h＝146km；地球半徑R＝6．4×106m；墜落空間范圍內(nèi)重力加速度可看作g＝10m／s2；人海殘片的質(zhì)量m＝1．2×104kg：人海殘片的溫度升高ΔT＝3000K；人海殘片的人海速度為聲速340m／s；空間站材料每lkg升溫1K平均所需要能量c＝1．0×103J；每銷毀lkg材料平均所需能量μ＝1．0×107J。
問(wèn)題：1．分析這個(gè)物理過(guò)程中能量的轉(zhuǎn)化。寫出初狀態(tài)的能量及轉(zhuǎn)化成的能量。
2．列方程，求解。
四、小結(jié)
（一）你對(duì)能量概念的認(rèn)識(shí)。
（二）如何利用能量轉(zhuǎn)化與守恒定律解題？
1．這種方法的優(yōu)勢(shì)？
2．應(yīng)注意的問(wèn)題？
五、教學(xué)反思
（一）復(fù)習(xí)知識(shí)的同時(shí)，形成網(wǎng)絡(luò)，掌握方法
綜合專題的實(shí)施結(jié)果表明：學(xué)生的學(xué)習(xí)興致很高。在課前準(zhǔn)備、討論的過(guò)程中始終非常認(rèn)真，積極而熱烈，學(xué)生能夠圍繞某一專題調(diào)用大量日積月累的零散信息，重組多學(xué)科知識(shí)。自我構(gòu)建起較為完善的綜合知識(shí)體系。在自我梳理相關(guān)內(nèi)容的過(guò)程中，澄清了模糊認(rèn)識(shí)，校正了常見(jiàn)錯(cuò)誤，補(bǔ)上了漏洞，形成了對(duì)某一事物的全面、客觀的認(rèn)識(shí)。
預(yù)習(xí)資料中詳細(xì)列出本專題的知識(shí)點(diǎn)，專題練習(xí)備有與相應(yīng)知識(shí)點(diǎn)的例題，便于學(xué)生復(fù)習(xí)并熟悉基礎(chǔ)知識(shí)、基本理論，建立完整、有條理、明晰的知識(shí)結(jié)構(gòu)。引導(dǎo)學(xué)生搞清典型物理問(wèn)題，分析典型物理過(guò)程，弄懂物理情境，建立常見(jiàn)的物理模型。
（二）減輕了學(xué)生的負(fù)擔(dān)，提高了課堂效率
學(xué)生課前預(yù)習(xí)有據(jù)可依；課上專心于老師的講課，專心于預(yù)習(xí)時(shí)所提出的疑問(wèn)，解決了聽(tīng)課和做筆記之矛盾，課堂效果得以提高；課后整理課堂內(nèi)容輕松容易、條理分明、脈絡(luò)清楚。也可作為資料以便第二輪復(fù)習(xí)之用。從減輕教師的負(fù)擔(dān)、減輕學(xué)生的負(fù)擔(dān)出發(fā)，提高教學(xué)質(zhì)量，達(dá)到事半而功倍的成效。
（三）為了多側(cè)面地理解能量的概念，物理和生物聯(lián)合，一起做這個(gè)專題
生物側(cè)重講《生命中的能量》，物理側(cè)重講物理中的能量。在所選的例題中也適當(dāng)結(jié)合化學(xué)知識(shí)。
附件：學(xué)生的預(yù)習(xí)資料：
知識(shí)回顧：
1．學(xué)過(guò)的能量：
2．物理中常見(jiàn)能量及能量變化的量度：
（1）能量轉(zhuǎn)化是通過(guò)做功實(shí)現(xiàn)的。做功的過(guò)程就是能量轉(zhuǎn)化的過(guò)程，做了多少功，就有多少能量發(fā)生轉(zhuǎn)化，功是能量轉(zhuǎn)化的量度。通過(guò)做功的多少，定量地研究能量及其轉(zhuǎn)化的問(wèn)題。
（2）不同力做功對(duì)應(yīng)不同的能量轉(zhuǎn)化：以下是一些經(jīng)常遇到的做功與能量轉(zhuǎn)化的關(guān)系。
物理中常見(jiàn)的能量
能量的變化量度
動(dòng)能：
勢(shì)能
重力勢(shì)能
彈性勢(shì)能
電勢(shì)能
分子勢(shì)能
機(jī)械能：
其它：
（3）其它能量：
分子平均動(dòng)能：_________是分子平均動(dòng)能的標(biāo)志。
物體的內(nèi)能
分子勢(shì)能：與_________有關(guān)。
改變物體內(nèi)能的兩種方式：_________和_________。
熱力學(xué)第一定律：_________。
一些與此有關(guān)的現(xiàn)象：
光子的能量：
定義式：
（光子說(shuō)，光電效應(yīng)）
（能級(jí)，原子躍遷）
核能：愛(ài)因斯坦質(zhì)能方程：
質(zhì)量虧損：損失1u的質(zhì)量相當(dāng)于產(chǎn)生_________的能量。
3．與能量有關(guān)的規(guī)律：
動(dòng)能定理：
機(jī)械能守恒定律：
功能原理：
能的轉(zhuǎn)化和守恒定律：
說(shuō)明：
（1）能的轉(zhuǎn)化和守恒定律是貫穿整個(gè)物理學(xué)的基本規(guī)律之一，是學(xué)習(xí)物理學(xué)的一條主線。
（2）應(yīng)用能的轉(zhuǎn)化和守恒定律時(shí)要分清系統(tǒng)中有幾種形式的能，發(fā)生了哪些轉(zhuǎn)移和轉(zhuǎn)化。某種形式的能的減少，一定存在其它形式的能的增加，某個(gè)物體的能量減少，一定存在其它物體能量的增加，且減少量一定和增加量相等。
列式辦法分為兩種：（a）初、末狀態(tài)能量相等即E1＝E2列方程；（b）某些能量的減少等于另一些能量的增加，即△E增＝△E減列方程。
（3）動(dòng)能定理、機(jī)械能守恒定律、功能原理是能的轉(zhuǎn)化和守恒定律的具體體現(xiàn)。解題時(shí)各有優(yōu)勢(shì)。
