“仿真物理實(shí)驗(yàn)室” 在微課制作中的應(yīng)用

王玥月

摘 要： 基于微課理念設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)微視頻具有可重復(fù)利用、效率高等優(yōu)點(diǎn)，本文通過對(duì)實(shí)驗(yàn)微視頻制作的前景和困難進(jìn)行相關(guān)分析，探討如何運(yùn)用仿真物理實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)微課，并對(duì)這一方法提出反思和建議。

關(guān)鍵詞： 微課 仿真物理實(shí)驗(yàn)室 教學(xué)設(shè)計(jì)

21世紀(jì)初，現(xiàn)代信息技術(shù)的日臻完善改變了傳統(tǒng)的物理教學(xué)方法，仿真物理實(shí)驗(yàn)在教學(xué)中的應(yīng)用就是其中之一。作為一款可以模擬出真實(shí)實(shí)驗(yàn)情境的軟件，“仿真物理實(shí)驗(yàn)室”在數(shù)據(jù)處理、場(chǎng)景設(shè)置等方面發(fā)揮了顯著的作用[1]。同時(shí)，信息技術(shù)的進(jìn)步催生了一種新的教學(xué)模式——微課教學(xué)模式。與“課堂講授，課后練習(xí)”不同，微課基本采用“課后講授，課堂探究”的方式進(jìn)行教學(xué)，學(xué)生在課后通過互聯(lián)網(wǎng)學(xué)習(xí)教師提供的教學(xué)視頻，對(duì)知識(shí)的鞏固與評(píng)價(jià)則是在課堂中進(jìn)行[2]。實(shí)踐證明，微課教學(xué)模式對(duì)學(xué)生自主學(xué)習(xí)能力起到了積極的影響，但同時(shí)很多教師反映設(shè)計(jì)微課的過程存在一定的難度，尤其表現(xiàn)在部分需要實(shí)驗(yàn)探究的微課設(shè)計(jì)上?！段锢碚n程標(biāo)準(zhǔn)（2011）》提倡“教學(xué)方式多樣化，注重實(shí)踐探究”[3]，基于此，本文嘗試將“仿真物理實(shí)驗(yàn)室”與微課相結(jié)合，用“仿真物理實(shí)驗(yàn)室”彌補(bǔ)實(shí)驗(yàn)操作在微課設(shè)計(jì)上的不足。

1.“物理實(shí)驗(yàn)”微視頻制作的前景與困惑

上世紀(jì)八十年代以來，國內(nèi)外媒體已經(jīng)涌現(xiàn)了大量以科普為目的的物理實(shí)驗(yàn)視頻，而真正意義上的實(shí)驗(yàn)微視頻則是近幾年發(fā)展起來的，與課堂播放的實(shí)驗(yàn)視頻不同，實(shí)驗(yàn)微視頻是有組織、有目標(biāo)的教學(xué)視頻。通過已有經(jīng)驗(yàn)，可以發(fā)現(xiàn)教師在制作和應(yīng)用的過程中給予實(shí)驗(yàn)微視頻很高的評(píng)價(jià)。

首先，微視頻相對(duì)于課堂實(shí)驗(yàn)來說具有可重復(fù)利用性，學(xué)生在不理解或者遺忘的情況下可反復(fù)觀看實(shí)驗(yàn)過程達(dá)到鞏固知識(shí)的目的。其次，實(shí)驗(yàn)微視頻的教學(xué)效率相對(duì)較高，教師制作微視頻時(shí)，會(huì)盡量精簡(jiǎn)實(shí)驗(yàn)過程，如實(shí)驗(yàn)開始的一些準(zhǔn)備工作和實(shí)驗(yàn)過程中的等待時(shí)間，這樣有助于提高學(xué)生的學(xué)習(xí)效率。另外，實(shí)驗(yàn)微視頻有利于學(xué)生自主學(xué)習(xí)能力培養(yǎng)，學(xué)生在課外學(xué)習(xí)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，可以有更多時(shí)間反思實(shí)驗(yàn)過程中的細(xì)節(jié)問題，并通過課堂交流討論、查閱資料甚至動(dòng)手實(shí)驗(yàn)的方式自己解決存在問題?？傊?，實(shí)驗(yàn)微視頻在物理教學(xué)中的應(yīng)用前景是非?？捎^的。

很多教師提出在實(shí)驗(yàn)微視頻制作過程中會(huì)遇到不少困惑，如實(shí)驗(yàn)器材的問題，常規(guī)實(shí)驗(yàn)儀器在中學(xué)實(shí)驗(yàn)室里基本配備齊全，特殊的實(shí)驗(yàn)器材，很多中學(xué)難以提供。在此情況下，教師只能以紙筆演示或者網(wǎng)上的資源代替實(shí)際實(shí)驗(yàn)操作。除此之外，實(shí)驗(yàn)微視頻的錄制效果往往成為很多教師的難題，有的實(shí)驗(yàn)由于過程進(jìn)行得太快或者拍攝儀器分辨率差等問題導(dǎo)致視頻最終呈現(xiàn)的只能是實(shí)驗(yàn)結(jié)果，而實(shí)驗(yàn)過程是不清晰的，如演示平拋運(yùn)動(dòng)實(shí)驗(yàn)，學(xué)生只能通過聽聲音判斷兩個(gè)小球同時(shí)落地，卻很難看到平拋的軌跡。

優(yōu)秀的實(shí)驗(yàn)微視頻對(duì)于物理教學(xué)來說具有良好的實(shí)踐效果，它可以給學(xué)生展示真實(shí)的實(shí)驗(yàn)情境，對(duì)學(xué)生理解物理概念規(guī)律有很大的幫助，但事實(shí)證明教師在制作實(shí)驗(yàn)微視頻時(shí)會(huì)遇到很多實(shí)際問題，以下筆者將分析如何采用“仿真物理實(shí)驗(yàn)室”軟件解決這些問題。

2.仿真物理實(shí)驗(yàn)軟件在微課制作中的應(yīng)用分析

2.1基于仿真物理實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)微視頻的優(yōu)勢(shì)

技術(shù)的進(jìn)步使得“仿真物理實(shí)驗(yàn)室”軟件能夠較為真實(shí)地模擬出實(shí)驗(yàn)器具，可操作的實(shí)驗(yàn)范圍越來越靈活廣泛。通常仿真物理實(shí)驗(yàn)包括力學(xué)、電學(xué)、光學(xué)等模塊，教師可以根據(jù)所教內(nèi)容選擇模塊里的實(shí)驗(yàn)器材，經(jīng)過一定教學(xué)組織后可以在設(shè)置的實(shí)驗(yàn)環(huán)境中進(jìn)行實(shí)驗(yàn)操作。值得一提的是，“仿真物理實(shí)驗(yàn)室”在數(shù)據(jù)和圖像處理方面的功能是很可觀的，教師可以自由地設(shè)置實(shí)驗(yàn)對(duì)象的屬性和參數(shù)，計(jì)算機(jī)根據(jù)不同的變量得出不同的結(jié)果或者模擬出不同的圖像。整個(gè)實(shí)驗(yàn)過程和結(jié)果清晰流暢，教師只要通過錄屏軟件就可以將它變成一個(gè)完整的、相對(duì)真實(shí)的實(shí)驗(yàn)微課。因此，使用仿真物理實(shí)驗(yàn)軟件代替實(shí)驗(yàn)操作進(jìn)行微課設(shè)計(jì)，對(duì)于大部分老師來說是功能完備且簡(jiǎn)單易行的方法。

其次，“仿真物理實(shí)驗(yàn)室”不僅能用來設(shè)計(jì)常規(guī)物理實(shí)驗(yàn)微課，最大優(yōu)勢(shì)體現(xiàn)在對(duì)于那些難以觀測(cè)、抽象程度較高的實(shí)驗(yàn)如真空環(huán)境下、磁場(chǎng)中的實(shí)驗(yàn)或者中學(xué)階段無法實(shí)施的實(shí)驗(yàn)，“仿真物理實(shí)驗(yàn)室”可以進(jìn)行過程的模擬與結(jié)果的輸出。教師設(shè)計(jì)有關(guān)內(nèi)容的微課時(shí)，能給學(xué)生展示動(dòng)態(tài)的變化過程，使學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象有初步直觀的認(rèn)識(shí)，幫助他們更好地理解實(shí)驗(yàn)背后的物理知識(shí)和規(guī)律?？傊抡嫖锢韺?shí)驗(yàn)軟件具有功能完備、操作便捷、交互性強(qiáng)等特點(diǎn)，為物理教師設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)微課提供了良好的平臺(tái)。

2.2基于仿真物理實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)微視頻的典型案例分析——以“凸透鏡成像規(guī)律”為例

凸透鏡成像規(guī)律是初中光的折射這一章的重點(diǎn)也是難點(diǎn)，教師制作微視頻時(shí)，通常用實(shí)驗(yàn)展示物像之間的距離和大小的關(guān)系。然而，拍攝的實(shí)際效果往往不能達(dá)到預(yù)期，主要原因在于本節(jié)知識(shí)點(diǎn)不僅要求學(xué)生掌握實(shí)驗(yàn)基本方法和規(guī)律，而且要學(xué)會(huì)構(gòu)造透鏡的光路圖。這一點(diǎn)是普通實(shí)驗(yàn)難以直接觀察得到的，但“仿真物理實(shí)驗(yàn)室”軟件可以做到。

（1）教學(xué)目標(biāo)

本節(jié)微課的設(shè)計(jì)重在通過仿真實(shí)驗(yàn)軟件模擬蠟燭通過凸透鏡成像的規(guī)律，主要教學(xué)目標(biāo)在于：第一，了解凸透鏡成像的規(guī)律，包括物距像距的變化、成像的大小等規(guī)律；第二，會(huì)使用相關(guān)實(shí)驗(yàn)儀器，能對(duì)凸透鏡成像的有關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析；第三，通過觀察凸透鏡成像的實(shí)驗(yàn)培養(yǎng)學(xué)生歸納分析問題的能力。

（2）微視頻設(shè)計(jì)過程

結(jié)合微課教學(xué)設(shè)計(jì)的一般步驟，筆者認(rèn)為運(yùn)用“仿真物理實(shí)驗(yàn)室”設(shè)計(jì)微課的過程如表1：

作為本節(jié)微課的核心環(huán)節(jié)，實(shí)驗(yàn)探究的設(shè)計(jì)應(yīng)盡量貼近學(xué)生的思維過程。第二、三兩步驟與學(xué)生實(shí)際實(shí)驗(yàn)操作一致，在第三步時(shí)，教師可以選取兩個(gè)焦距不同的凸透鏡進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，最終呈現(xiàn)的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)應(yīng)有對(duì)照性，能讓學(xué)生在較短時(shí)間內(nèi)比較得出結(jié)論。第五步時(shí)，只要打開工具中的“光路圖”就能將蠟燭的光通過透鏡傳播過程展示出來，并且這是一個(gè)動(dòng)態(tài)的過程，教師移動(dòng)蠟燭，那么光線的傳播就會(huì)不斷變化，屏幕上蠟燭的像也會(huì)隨之而改變，避免了教師畫圖講解的過程，更有助于學(xué)生理解凸透鏡成像的原理。

3.反思與建議

信息技術(shù)的進(jìn)步使課堂教學(xué)方法越來越多樣化?！胺抡嫖锢韺?shí)驗(yàn)室”和微課教學(xué)模式都是為了促進(jìn)學(xué)生更好地理解物理概念、提高學(xué)生思維能力，兩者有機(jī)結(jié)合可以更好地提高教師制作微課的效率，創(chuàng)造更多的實(shí)驗(yàn)條件，降低實(shí)驗(yàn)失誤率，有助于提高學(xué)生自主學(xué)習(xí)能力、激發(fā)學(xué)生主動(dòng)探究的動(dòng)力。然而，每種教學(xué)方法有特有的優(yōu)勢(shì)，同時(shí)存在一定的弊端?！胺抡嫖锢韺?shí)驗(yàn)室”本質(zhì)上只是一種軟件虛擬出來的實(shí)驗(yàn)環(huán)境和工具，沒有真實(shí)實(shí)驗(yàn)的觸感和體驗(yàn)，不能鍛煉學(xué)生的實(shí)踐能力，學(xué)生體會(huì)不到真實(shí)實(shí)驗(yàn)的復(fù)雜性。微課的實(shí)際運(yùn)用效果近年來受到部分教師的質(zhì)疑，學(xué)生課后能否認(rèn)真觀看教學(xué)視頻，課堂開展的討論探究活動(dòng)能否符合教師的預(yù)期等問題說明微課教學(xué)仍有很多需要完善之處。

如何利用仿真軟件制作微視頻及在怎樣的情況下應(yīng)用仿真軟件應(yīng)該根據(jù)實(shí)際教學(xué)內(nèi)容、現(xiàn)有教學(xué)資源等因素決定。如果教師認(rèn)為仿真實(shí)驗(yàn)過于抽象，那么可以選擇動(dòng)手實(shí)驗(yàn)或者視頻資源代替，而如果教師認(rèn)為讓學(xué)生自行應(yīng)用仿真軟件進(jìn)行實(shí)驗(yàn)探究更有利，那么可以在實(shí)驗(yàn)微課基礎(chǔ)上，將仿真實(shí)驗(yàn)軟件作為工具提供給學(xué)生。

參考文獻(xiàn)：

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