整合，既是一種做法，更是一種教育觀念。具有整合意識的教師，能夠自覺地將整合作為一種教育觀念貫穿于教育行為之中。在學生高中學習的最后階段，各學科進行總復習時，將眾多繁雜的“分裝”于學生腦信息庫中不同存儲空間里的相關信息，設計學科教學整合專題，把復習過程變?yōu)閷W生對多種信息的重組過程，使學生在重構相關知識體系中實現(xiàn)對所知所學的再認識與深度內(nèi)化，發(fā)展綜合思維能力和遷移應用的本領，使整合的意識滲透到學生的頭腦中，將在教師指導下的被動的整合變成主動整合。下面就以高三物理專題《能量》為例具體說明。
一、教學背景
能量概念是自然界中對于物質運動各種形式都適用的最重要的基本概念，能的轉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在物質世界中無所不在，在物理、化學和生物學科中都有體現(xiàn)，在不同的運動形式中以不同的面目出現(xiàn)，有的出現(xiàn)面貌不同，但本質類似，有的事件中，會出現(xiàn)不同學科的多種能量形式。
比如：我們觀察一個1千克重的固體的能量。
假如我們在研究經(jīng)典力學，可能只對這個固體的動能勢能感興趣：假如我們在研究熱學，可能只對這個固體的內(nèi)能感興趣：假如我們在研究物理化學，可能只對這個固體所含有的化學能感興趣：假如我們在研究原子能，可能只對這個同體所含的原子能感興趣：等等。所以一個系統(tǒng)到底有多少能量并不是一個確定的值，它隨著對這個系統(tǒng)的描寫而變換。而這些描述分布在不同的學科和章節(jié)，在學生的學習中是散亂和不系統(tǒng)的。
學生對能量這個概念的認識是逐步深入的：從最初的能量是反應物體做功本領大小的物理量到愛因斯坦的質能方程，從能量有各種形式到了解自然界的能量的轉化是守恒的。而學生的這些認識是散落在各個章節(jié)的，是比較凌亂的。高中物理的重要任務之一就是：使學生正確理解功和能的概念以及功能關系，并學會從能量轉化和守恒的觀點來分析問題。所以在高三復習階段，設計了此專題，目的在于全面梳理與能量有關的知識，深入理解能量概念，形成系統(tǒng)網(wǎng)絡，建立能的轉化和守恒的思想，并且在具體問題中熟練應用。
二、設計思路
（一）進行專題分析，確定教學目標
首先列出了此專題的整合綱目：
知識點
學科內(nèi)相關點
學科間關聯(lián)點
1． 功和能的概念
2． 知道物理中常見的能量及其變化的量度。
3． 深刻理解、熟練應用 能能量轉化和守恒定律。
1． 力學中的動能、勢能和機械能。
2． 電學中的電勢能。
3． 熱學中的分子平均動能、分子勢能和內(nèi)能
4． 原子中的核能，愛因斯坦的質能方程。
生態(tài)系統(tǒng)的能量流動
化學中化學鍵的建立和斷裂
從中可以看出，此專題涉及的知識面廣，綜合性強，學科內(nèi)力、電、熱、光、原子能都涉及到了，涉及到的能量有：機械能、動能、勢能（重力勢能、彈性勢能、電勢能、分子勢能）、熱能、焦爾熱、電能、核能、光能。學科問有化學鍵能等。專題的整合要求首先做好學科內(nèi)的復習，適當穿插學科間的問題。所以確定本專題的教學目標為：
1．空面梳理功和能的關系，深入理解能量的概念；
2．培養(yǎng)運用能量轉化與守恒定律分析解決問題的能力。
（二）研究學生基礎狀況，編制專題復習指導材料
學生經(jīng)過前一階段的復習，已經(jīng)有了一定的基礎知識，而且有了一定的分析綜合能力。教師的主要任務是引導學生主動建構知識體系和框架。
1．編寫預習資料：編寫的原則是盡量讓學生從頭腦中提煉出與能量有關的知識要素，并進行初步的整理和完善。在學生整理的過程中，發(fā)現(xiàn)知識的漏洞，這樣進入課堂學生會更有收獲。
2．根據(jù)高考要求編排了配套的習題（略）
（三）充分發(fā)揮教師的主導和學生的主體作用，制定教學計劃
復習的方法，先是要求學生利用預習材料課前先復習本專題涉及的知識和方法，初步構建基本的知識框架：教師課上與學生共同討論完善。針對主要內(nèi)容精講，深化對知識的理解和掌握，突出重點，分析難點，指點方法，挖掘本質，幫助學生構建知識框架。并通過對典型例題的分析，使學生初步掌握如何利用規(guī)律分析一個物理過程中的能量流動和轉化問題。
三、具體實施
（一）教學計劃
本專題計劃用四課時完成：
前兩課時，主要是完成對概念的梳理和深化。復習的順序先是物理中常見的能量及其變化的量度：突出功是能量轉化的量度。側重總結物理中常見的功能關系，進而推廣到自然界普遍適用的能的轉化和守恒定律。對能量概念的認識，由粗淺理解表示做功本領大小的物理量逐步深化到愛因斯坦的質能方程。
后兩課時，側重應用這些概念規(guī)律分析具體問題，加深理解，熟練應用。體會應用這種方法的優(yōu)勢和應注意的問題。
（二）教學過程
引入：能量概念是物理學中對于物質運動各種形式都適用的最重要的基本概念。能的轉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在物理學中十分重要，要正確理解功和能的概念以及功能關系，要學會從能量守恒的觀點來分析和處理問題。
師：觀察一個物體，比如教師手中的一根粉筆，分析它具有什么能量？
生：如果以地面為零勢能面它具有重力勢能。這根粉筆具有重力勢能；還具有內(nèi)能、核能、化學能等等。
師：同一個物體具有不同的能量。這些能量是可以轉化的，請同學們設計一個過程，使它的能量發(fā)生轉化。
生：讓它做自由落體運動，重力勢能轉化為動能；如果有空氣阻力做功，還有一部分重力勢能轉化為內(nèi)能……
師：不同的能量可以相互轉化，在轉化的過程中能量守恒。在不同的過程中能量轉化的形式是不同的，與什么力做功有關。請同學展示預習資料中的表格填寫情況，小組之間互相學習，自己先加以完善。
1．師生一起完成對能量及能量變化的量度的知識框架的整理。重點內(nèi)容重點講解。
2．舉例分析，說明不同形式的能量是可以相互轉化的。
（1）例如：物體以一定的初速度沖上粗糙斜面：
電源向電動機供電：
分析在這個過程中都有哪些能量發(fā)生了轉化，轉化的量度是什么？列出方程
（2）分析下列現(xiàn)象中能量是如何轉化的：
電磁感應：其它形式的能量轉化為電能。
電磁振蕩：理想的振蕩電路：電場能和磁場能的相互轉化。
光電效應：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能等等。
（3）典型例題分析：
（2001年高考題）“和平號” 空間站已于今年3月23日成功地墜落在南太平洋海域，墜落過程可簡述為從一個近圓軌道（可近似看作圓軌道）開始，經(jīng)過與大氣摩擦，空間站的絕大部分經(jīng)過升溫、熔化，最后汽化而銷毀，剩下的殘片墜入大海。此過程中，空間站原來的機械能中，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’通過其他方式散失（不考慮墜落過程中化學反應的能量）。
（1）試導出用下列物理量的符號表示散失能量 E’的公式。
（2）算出 E’的數(shù)值（結果保留兩位有效數(shù)字）。
墜落開始時空間站的質量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。
問題：1．分析這個物理過程中能量的轉化。寫出初狀態(tài)的能量及轉化成的能量。
2．列方程，求解。
四、小結
（一）你對能量概念的認識。
（二）如何利用能量轉化與守恒定律解題？
1．這種方法的優(yōu)勢？
2．應注意的問題？
五、教學反思
（一）復習知識的同時，形成網(wǎng)絡，掌握方法
綜合專題的實施結果表明：學生的學習興致很高。在課前準備、討論的過程中始終非常認真，積極而熱烈，學生能夠圍繞某一專題調用大量日積月累的零散信息，重組多學科知識。自我構建起較為完善的綜合知識體系。在自我梳理相關內(nèi)容的過程中，澄清了模糊認識，校正了常見錯誤，補上了漏洞，形成了對某一事物的全面、客觀的認識。
預習資料中詳細列出本專題的知識點，專題練習備有與相應知識點的例題，便于學生復習并熟悉基礎知識、基本理論，建立完整、有條理、明晰的知識結構。引導學生搞清典型物理問題，分析典型物理過程，弄懂物理情境，建立常見的物理模型。
（二）減輕了學生的負擔，提高了課堂效率
學生課前預習有據(jù)可依；課上專心于老師的講課，專心于預習時所提出的疑問，解決了聽課和做筆記之矛盾，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、脈絡清楚。也可作為資料以便第二輪復習之用。從減輕教師的負擔、減輕學生的負擔出發(fā)，提高教學質量，達到事半而功倍的成效。
（三）為了多側面地理解能量的概念，物理和生物聯(lián)合，一起做這個專題
生物側重講《生命中的能量》，物理側重講物理中的能量。在所選的例題中也適當結合化學知識。
附件：學生的預習資料：
知識回顧：
1．學過的能量：
2．物理中常見能量及能量變化的量度：
（1）能量轉化是通過做功實現(xiàn)的。做功的過程就是能量轉化的過程，做了多少功，就有多少能量發(fā)生轉化，功是能量轉化的量度。通過做功的多少，定量地研究能量及其轉化的問題。
（2）不同力做功對應不同的能量轉化：以下是一些經(jīng)常遇到的做功與能量轉化的關系。
物理中常見的能量
能量的變化量度
動能：
勢能
重力勢能
彈性勢能
電勢能
分子勢能
機械能：
其它：
（3）其它能量：
分子平均動能：_________是分子平均動能的標志。
物體的內(nèi)能
分子勢能：與_________有關。
改變物體內(nèi)能的兩種方式：_________和_________。
熱力學第一定律：_________。
一些與此有關的現(xiàn)象：
光子的能量：
定義式：
（光子說，光電效應）
（能級，原子躍遷）
核能：愛因斯坦質能方程：
質量虧損：損失1u的質量相當于產(chǎn)生_________的能量。
3．與能量有關的規(guī)律：
動能定理：
機械能守恒定律：
功能原理：
能的轉化和守恒定律：
說明：
（1）能的轉化和守恒定律是貫穿整個物理學的基本規(guī)律之一，是學習物理學的一條主線。
（2）應用能的轉化和守恒定律時要分清系統(tǒng)中有幾種形式的能，發(fā)生了哪些轉移和轉化。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）動能定理、機械能守恒定律、功能原理是能的轉化和守恒定律的具體體現(xiàn)。解題時各有優(yōu)勢。
