“微課”在應(yīng)對(duì)高中物理程序性解題困難中的應(yīng)用

林勝鍋 張鳳贊

摘 ? 要：高中物理難學(xué)本質(zhì)上表現(xiàn)在物理解題困難上，物理解題困難多以“程序性解題困難”為主，出現(xiàn)“程序性解題困難”主要原因在教師的“規(guī)范示范”和學(xué)生的“親歷過程”兩個(gè)環(huán)節(jié)沒有做好，而“微課”能幫助教師處理好這二個(gè)環(huán)節(jié)，具體做法是：設(shè)計(jì)規(guī)范解題“微課”，實(shí)現(xiàn)教師規(guī)范示范、學(xué)生自主學(xué)習(xí);學(xué)生規(guī)范解題，促使學(xué)生“親歷過程”;教師反饋解題過程、總結(jié)示范，實(shí)現(xiàn)矯正和提升。

關(guān)鍵詞：微課;高中物理;程序性;解題困難;應(yīng)用

高中物理難學(xué)，“物理課一聽就懂，物理練習(xí)一做就錯(cuò)”是大多數(shù)高中理科學(xué)生學(xué)習(xí)物理過程中的共同體驗(yàn)，高中物理難學(xué)從本質(zhì)上講主要表現(xiàn)在物理解題困難上。

高中學(xué)生物理解題困難主要有以下兩種情況，第一種是基本物理概念、知識(shí)、定理、定律等理解不清楚造成的困難，即陳述性知識(shí)（知識(shí)結(jié)構(gòu)）缺陷造成的困難，第二種是缺乏解題技能和策略造成的困難，即程序性知識(shí)缺陷造成的困難。其中，絕大多數(shù)學(xué)生的物理解題困難是屬于程序性知識(shí)缺陷造成的困難，我們把這種情況叫做“程序性解題困難”，造成“程序略性解題困難”的主要原因是學(xué)生不熟悉解題過程或不按物理解題的程序和規(guī)范來解題。

新手和專家在領(lǐng)域問題解決的研究表明，領(lǐng)域知識(shí)技能化，領(lǐng)域技能自動(dòng)化是專家的解題能力遠(yuǎn)遠(yuǎn)領(lǐng)先于新手的重要原因 [1 ]。從知識(shí)角度上講，專家的優(yōu)勢(shì)體現(xiàn)在兩個(gè)方面：陳述性知識(shí)和程序性知識(shí)，而在特殊領(lǐng)域中程序性知識(shí)又涉及基本技能和策略兩類。因此要提高學(xué)生的解題能力，就要訓(xùn)練學(xué)生自動(dòng)化、程序化的解題過程，這個(gè)過程可以歸結(jié)為：審題釋文、畫圖成像、領(lǐng)悟規(guī)律、規(guī)范輸出和總結(jié)提升五個(gè)方面。

相信很多老師都明白這個(gè)道理，也都不斷強(qiáng)調(diào)過，但是學(xué)生就是掌握不好。究其原因，主要在教師的“規(guī)范示范”和學(xué)生的“親歷過程”兩個(gè)環(huán)節(jié)沒有做好，怎么做好這兩個(gè)環(huán)節(jié)呢？“微課”可以幫助我們解決兩個(gè)方面的問題。

微課是為支持多種學(xué)習(xí)方式，以短小精悍的微型教學(xué)視頻為主要載體，針對(duì)某個(gè)學(xué)科知識(shí)點(diǎn)或某個(gè)教學(xué)環(huán)節(jié)而精心設(shè)計(jì)并開發(fā)的一種情景化、趣味性、可視化的數(shù)字化學(xué)習(xí)資源包（包涵視頻和文本），這很適合于針對(duì)某種具體類型的問題解決技能的訓(xùn)練。

以下就“勻強(qiáng)電場(chǎng)和重力場(chǎng)的綜合問題”為例，闡述“微課”在教師的“規(guī)范示范”、學(xué)生的“自主學(xué)習(xí)”、學(xué)生的“親歷過程”和學(xué)生的“能力提升”等環(huán)節(jié)中的重要作用。

1 ? 設(shè)計(jì)規(guī)范解題“微課”，實(shí)現(xiàn)教師規(guī)范示范、學(xué)生自主學(xué)習(xí)

1.1 ? 設(shè)計(jì)思路

1.1.1 ? 設(shè)計(jì)制作“規(guī)范解題”微課，實(shí)現(xiàn)教師“規(guī)范示范”

將一道“勻強(qiáng)電場(chǎng)和重力場(chǎng)的綜合問題”高考題的解題思維過程制作成PPT，將PPT錄制成“微課”，將整個(gè)解題的思維過程以視頻的方式呈現(xiàn)給學(xué)生，讓學(xué)生觀看此視頻來指導(dǎo)自主學(xué)習(xí)。并展示完整規(guī)范的解題過程，整個(gè)“微課”包括審題釋文、畫圖成像、領(lǐng)悟規(guī)律、規(guī)范輸出和總結(jié)提升五個(gè)主要方面。

1.1.2 ? 設(shè)計(jì)針對(duì)練習(xí)，促使學(xué)生“親歷過程”

設(shè)計(jì)兩道練習(xí)，讓學(xué)生在看完微課后自主完成，要求嚴(yán)格按微課中的步驟完成練習(xí)，讓學(xué)生親歷規(guī)范的解題過程。

1.1.3 ? 反饋學(xué)習(xí)結(jié)果，實(shí)現(xiàn)矯正和提升

將學(xué)生完成的比較典型的解答過程在投影儀上展示，讓學(xué)生自己從旁觀者的角度來體驗(yàn)和感受自己在解題過程中存在的問題和不足。

以上的前兩個(gè)環(huán)節(jié)是在課前的自主學(xué)習(xí)中完成，第3環(huán)節(jié)則是在課堂上完成。

1.2 ? 微課的文本內(nèi)容設(shè)計(jì)

[典例]（19分）（2012·四川高考）如圖1所示，ABCD為固定在豎直平面內(nèi)的軌道，AB段水平光滑，BC段為光滑圓弧，對(duì)應(yīng)的圓心角θ=37°，半徑r=2.5m，CD段平直傾斜且粗糙，各段表面均平滑連接，傾斜軌道所在區(qū)域有場(chǎng)強(qiáng)大小為E=2×105N/C、方向垂直于斜軌向下的勻強(qiáng)電場(chǎng)。質(zhì)量m=5×10-2kg、電荷量q=+1×10-6C的小物體（視為質(zhì)點(diǎn)）被彈簧槍發(fā)射后，沿水平軌道向左滑行，在C點(diǎn)以速度v0=3m/s沖上斜軌。以小物體通過C點(diǎn)時(shí)為計(jì)時(shí)起點(diǎn)，0.1s以后，場(chǎng)強(qiáng)大小不變，方向相反。已知斜軌與小物體間的動(dòng)摩擦因數(shù)μ=0.25。設(shè)小物體的電荷量保持不變，取g=10m/s2，sin37°=0.6，cos37°=0.8。

（1）求彈簧槍對(duì)小物體所做的功;

（2）在斜軌上小物體能到達(dá)的最高點(diǎn)為P，求CP的長度。[解題流程]

第一步：審題釋文，獲取關(guān)鍵信息。（表1）

第二步：畫圖成像，了解受力和運(yùn)動(dòng)情況。

這個(gè)過程主要是畫運(yùn)動(dòng)草圖和在各階段的受力圖。

以帶電物體為研究對(duì)象，從釋放小球到C點(diǎn)的過程中作變速運(yùn)動(dòng)，彈簧彈力、重力做功，由動(dòng)能定理（或機(jī)械能守恒定律）可以求得Ep，進(jìn)入CD段做加速度不同的勻減速運(yùn)動(dòng)。

在CD段運(yùn)動(dòng)時(shí)物體的受力圖如圖2、圖3。

第三步：領(lǐng)悟規(guī)律，選擇適合的物理規(guī)律列方程。

（1）根據(jù)過程分析和受力分析：

①彈簧槍彈出小球到C點(diǎn)的過程有：W=Ek=Ekc+Epc。

②CD段，前0.1s內(nèi)以a1的加速度減速， 0.1s后以a2加速度減速，到最高點(diǎn)速度為0，受力分析并用牛頓第二定律求出a1、a2，用運(yùn)動(dòng)學(xué)公式，分段求出位移S1和S2，scp=s1+s2 。

（2）根據(jù)過程分析和受力分析列方程求解

第四步：將解題過程步驟化、規(guī)范化。

解：（1）設(shè)彈簧槍對(duì)小物體做功為W

由動(dòng)能定理得：W-mgr（1-cosθ）=mv02 ? ①（4分）

W=0.475 J ?②（2分）

（2）取沿平直斜軌向上為正方向。設(shè)小物體通過C點(diǎn)進(jìn)入電場(chǎng)后的加速度大小為a1

由牛頓第二定律得：

mgsinθ+μ（mgcosθ+Eq）=ma1 ?③ ?（3分）

a1=9m/s2

小物體向上做勻減速運(yùn)動(dòng)，經(jīng)t1=0.1s后，速度達(dá)到v1，有

v1=v0-a1t1 ? ④ ?（1分）

由③、④可得v1=2.1m/s，設(shè)運(yùn)動(dòng)的位移為s1，有

s1=v0t1-a1t12=0.255m ? ⑤（1分）或

s1=t1=0.255m

電場(chǎng)力反向后，設(shè)小物體的加速度大小為a2，由牛頓第二定律得

mgsinθ+μ（mgcosθ-Eq）=ma2， a2=7m/s2 ? ⑥（3分）

設(shè)小物體以此加速度運(yùn)動(dòng)到速度為0，運(yùn)動(dòng)的時(shí)間為t2，位移為s2，有

0=v1-a2t2 ? 得t2=0.3s ? ? ?⑦（1分）

s2=v1t2-a2t22=0.315m ? ⑧（1分） 或

s2=t2=0.315m

設(shè)CP的長度為s，有

s=s1+s2=0.57m ? ⑨ （3分）

第五步：總結(jié)提升

（1）易錯(cuò)、易失分點(diǎn)

①計(jì)算出錯(cuò)，學(xué)生的計(jì)算能力普遍較弱，特別是涉及三角函數(shù)、字母運(yùn)算、解方程組的計(jì)算更是經(jīng)常出錯(cuò)。

②對(duì)物體受力分析不規(guī)范、不正確，從而在計(jì)算摩擦力、合力、加速度時(shí)出錯(cuò)。

③不能正分析確物體在兩運(yùn)動(dòng)階段及其內(nèi)在聯(lián)系，從而不能正確列出方程。

（2）應(yīng)對(duì)策略

①平時(shí)加強(qiáng)計(jì)算的訓(xùn)練，特別是三角函數(shù)、字母運(yùn)算、解方程組計(jì)算的訓(xùn)練，必要時(shí)物理教師可以專門對(duì)計(jì)算技巧上一節(jié)課。

②帶電體運(yùn)動(dòng)的過程若包含多個(gè)運(yùn)動(dòng)階段，要分段處理。

③對(duì)帶電體在不同運(yùn)動(dòng)階段按場(chǎng)力、彈力、摩擦力的順序進(jìn)行受力分析，求合力，再由牛頓第二定律求得加速度。

④找出各階段運(yùn)動(dòng)的內(nèi)在聯(lián)系，如時(shí)間關(guān)系、速度關(guān)系、位移關(guān)系、能量關(guān)系等。

1.3 ? 設(shè)計(jì)針對(duì)性練習(xí)

本環(huán)節(jié)的主要目的是通過課后針對(duì)性的訓(xùn)練，強(qiáng)化以上的解題程序，促使學(xué)生解題技能的程序化、自動(dòng)化;針對(duì)性練習(xí)通常是通過篩選、改編的方式來完成的，具體做法是，教師先篩選質(zhì)量較好的題目，然后根據(jù)設(shè)計(jì)需要進(jìn)行適當(dāng)?shù)母木?，使之符合針?duì)性訓(xùn)練要求。篩選、改編的兩道練習(xí)如下。

[針對(duì)性練習(xí)1]（2014唐山聯(lián)考）如圖4所示，平行板電容器傾斜固定放置，極板與水平線夾角θ= 30°，某時(shí)刻一質(zhì)量為m，帶電量為q的小球由正中央A點(diǎn)靜止釋放，小球離開電場(chǎng)時(shí)速度是水平的，落到距離A點(diǎn)高度為h的水平面處的B點(diǎn)，B點(diǎn)放置一絕緣彈性平板M，當(dāng)平板與水平夾角α=45°時(shí)，小球恰好沿原路返回A點(diǎn)。（電容器極板間電場(chǎng)是勻強(qiáng)電場(chǎng)，極板外無電場(chǎng)，且小球離開電容器的位置不一定是極板邊緣）。求：（1）電容器極板間的電場(chǎng)強(qiáng)度E; （2）小球離開電容器時(shí)的速度;（3）平行板電容器的板長L;（4）小球在AB間運(yùn)動(dòng)的周期T。

[針對(duì)性練習(xí)2]帶有等量異種電荷的兩塊水平金屬板M、N正對(duì)放置，相距為d（d遠(yuǎn)小于兩板的長和寬），一個(gè)帶正電的油滴A恰好能懸浮在兩板正中央，如圖5所示，A的質(zhì)量為m，所帶電荷量為q。在A正上方距離M板2d處，有另一質(zhì)量也為m的帶電油滴B由靜止釋放，可穿過M板上的小孔進(jìn)兩板間，若能與油滴A相碰，會(huì)結(jié)合成一個(gè)油滴，結(jié)合后瞬間該油滴的速度為碰前油滴B速度的一半，方向豎直向下。整個(gè)裝置放在真空環(huán)境中，不計(jì)油滴B和A間的庫侖力以及金屬板的厚度，為使油滴B能與油滴A相碰且結(jié)合后不會(huì)與金屬板N接觸，重力加速度取g，求：

（1）金屬板M、N間的電壓U的大小。

（2）油滴B帶何種電荷？請(qǐng)簡要說明理由。

（3）油滴B所帶電荷量Q的范圍。

1.4 ? 制作和發(fā)布微課

（1）把以上設(shè)計(jì)好的微課文本制作成PPT。

（2）用錄屏軟件CS6.0錄制PPT，并編輯制作成MP4格式的視頻。

（3）在班級(jí)的QQ群中發(fā)布制作好的微課、針對(duì)性練習(xí)、學(xué)習(xí)任務(wù)單，指導(dǎo)學(xué)生自主學(xué)習(xí)，讓學(xué)生主動(dòng)參與教師的規(guī)范解題的過程之中，同時(shí)微課中教師的規(guī)范解題過程以視頻方式呈現(xiàn)給學(xué)生可以重復(fù)觀看，有利于學(xué)生模仿。

2 ? 學(xué)生規(guī)范解題，促使學(xué)生“親歷過程”

學(xué)生在觀看完微課后，在充分理解的基礎(chǔ)上，在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)去完成教師設(shè)計(jì)好的針對(duì)性訓(xùn)練。要求學(xué)生要象正常考試那樣按部就班地規(guī)范完成，并解答在作業(yè)紙上上交。

這個(gè)過程的主要目的有二，第一就是讓學(xué)生親歷與考試一樣解題過程，讓學(xué)生認(rèn)真按照解題的規(guī)范來解決問題，使學(xué)生得到規(guī)范、嚴(yán)格的解題訓(xùn)練，理解掌握問題解決的一般過程;其二就是充分暴露學(xué)生在學(xué)習(xí)、解題過程中存在的各種問題，達(dá)到診斷甚至評(píng)價(jià)的作用，為教師后續(xù)的教學(xué)提供參考，使得教師的教更具目的性、科學(xué)性和有效性。

3 ? 教師反饋解題過程、總結(jié)示范，矯正錯(cuò)誤，提升學(xué)生問題解決能力

這個(gè)環(huán)節(jié)在課堂上完成，課前將學(xué)生完成的練習(xí)收上來批改，挑出一些出現(xiàn)典型錯(cuò)誤的、解題不規(guī)范的、字跡潦草的在投影儀上展示，讓學(xué)生從旁觀者的角度體會(huì)這些錯(cuò)誤和不規(guī)范的書寫。并讓學(xué)生發(fā)表意見和見解。

之后，教師再挑出一些字跡工整解題規(guī)范的解題過程也在投影儀上展示。前后進(jìn)行對(duì)比，以鮮明的對(duì)比和巨大的落差來觸動(dòng)解題不規(guī)范者的心理，促使其逐漸規(guī)范起來。

教師再示范。即教師示范解題過程，讓學(xué)生將自己的解題過程與老師的解題過程進(jìn)行對(duì)比，進(jìn)一步矯正學(xué)生的錯(cuò)誤。如果時(shí)間允許，教師可直接在課堂上講解，如果時(shí)間比較緊亦可采用錄制微課的辦法來實(shí)現(xiàn)課后的再示范。

總之，微課以其短、小、精、悍和嵌入自如的特點(diǎn)在應(yīng)對(duì)學(xué)生在高中物理的程序性解題困難和糾正學(xué)生的不規(guī)范解題能有重要作用，值得廣大物理老師好好研究。

參考文獻(xiàn)：

[1]胡誼，吳慶麟.質(zhì)性比較專家與新手的物理問題解決過程[J].應(yīng)用心理學(xué)，2004（9）.