基于"微課"的大學(xué)物理仿真課堂教學(xué)模式的探究

摘 要：介紹了微課和仿真物理的概念和特點，闡述了"微課+仿真"在大學(xué)物理教學(xué)模式中的意義，以培養(yǎng)應(yīng)用型人才為指導(dǎo)，從微課及仿真的教學(xué)設(shè)計入手，構(gòu)建了基于"微課"的大學(xué)物理仿真課堂教學(xué)模式，為大學(xué)物理課程的教學(xué)改革進(jìn)行了有益的探索。

關(guān)鍵詞：微課 仿真課堂 大學(xué)物理 教學(xué)模式

前言

近年來，仿真物理已經(jīng)成為計算機輔助和模擬物理實驗教學(xué)軟件的一個新的發(fā)展方向之一，雖然仿真物理能使復(fù)雜問題，抽象概念更加生動，但大學(xué)物理內(nèi)容太多以致無法在有限的教學(xué)時間內(nèi)講解得過于詳細(xì)，學(xué)生預(yù)習(xí)、復(fù)習(xí)、自學(xué)成大問題。而近兩年興起的微課作為一種新興的教學(xué)資源因為具有短小精悍、主題突出、方便應(yīng)用等特點，而逐漸被引進(jìn)教學(xué)的各個環(huán)節(jié)。事實顯示在大學(xué)物理課程的教學(xué)中我們應(yīng)該將微課和仿真課件進(jìn)行有機結(jié)合，根據(jù)教學(xué)內(nèi)容合理安排，制定基于微課的大學(xué)物理仿真課堂的新型教學(xué)模式，使應(yīng)用型人才的培養(yǎng)目標(biāo)落實到具體的教學(xué)活動中來，共建個性化、信息化、多樣性的教學(xué)模式。

1 仿真物理的概念及特點

1.1仿真物理的概念

物理仿真也稱實體仿真，就是利用計算機技術(shù)通過建立實際系統(tǒng)的物理模型并利用所見模型對實際系統(tǒng)進(jìn)行實驗研究的過程，一般仿真的過程是以物理性質(zhì)和幾何形狀相似為基礎(chǔ)，其他性質(zhì)不變，在系統(tǒng)的物理模型上進(jìn)行試驗的技術(shù)。物理模型是用幾何相似或物理類比方法建立的，它可以描述系統(tǒng)的內(nèi)部特性，也可以描述試驗所必需的環(huán)境條件。

1.2物理仿真的特點

1.2.1生動形象，通俗易懂。物理仿真是通過建立物理模型來實現(xiàn)模擬實際系統(tǒng)的。對于同一個物理過程（如機械運動過程或電的動態(tài)過程等）物理仿真給出了不同尺寸系統(tǒng)之間的相似關(guān)系，生動形象。若兩種不同的物理過程（例如機械運動和電的動態(tài)過程等）具有相同的數(shù)學(xué)描述，則它們可以互為仿真實驗?zāi)Ｐ?，模擬整個實驗過程和儀器操作，通俗易懂。

1.2.2實時仿真，情景再現(xiàn)。根據(jù)仿真時鐘與實際時鐘的關(guān)系，物理仿真屬于實時仿真，對于復(fù)雜的現(xiàn)象，繁瑣的過程等均可以利用計算機技術(shù)將其真實的還原，情景再現(xiàn)，以利于學(xué)生學(xué)習(xí)和教師課堂講授。

2 微課的概念及特點

2.1微課的概念

“微課”是指以視頻為主要載體記錄教師在課堂教育教學(xué)過程中圍繞某個知識點或教學(xué)環(huán)節(jié)而開展的精彩教與學(xué)活動全過程。“微課”的核心組成內(nèi)容是課堂教學(xué)視頻（課例片段），同時還包含與該教學(xué)主題相關(guān)的教學(xué)設(shè)計、素材課件、教學(xué)反思、練習(xí)測試及學(xué)生反饋、教師點評等輔助性教學(xué)資源，它們以一定的組織關(guān)系和呈現(xiàn)方式共同“營造”了一個半結(jié)構(gòu)化、主題式的資源單元應(yīng)用“小環(huán)境”。

2.2微課的特點

2.2.1短小精悍，實用性強。”微課”視頻的教學(xué)時間較短，一般為5—8分鐘左右，更加符合學(xué)生的認(rèn)知特點和學(xué)習(xí)規(guī)律。”微課”的資源容量也較小，配套輔助資源的總?cè)萘恳话阍趲资鬃笥遥曨l格式是支持網(wǎng)絡(luò)在線播放的流媒體格式（如rm，wmv，flv等），師生可流暢地在線觀摩課例，查看教案、課件等輔助資源；也可靈活方便地將其下載保存到終端設(shè)備（如筆記本電腦、手機、MP4等）上實現(xiàn)移動學(xué)習(xí)、“泛在學(xué)習(xí)”，非常適合于教師的觀摩、評課、反思和研究。

2.2.2主題突出、內(nèi)容具體?！拔⒄n”主要是為了突出課堂教學(xué)中某個學(xué)科知識點（如教學(xué)中重點、難點、疑點內(nèi)容）的教學(xué)，或是反映課堂中某個教學(xué)環(huán)節(jié)、教學(xué)主題的教與學(xué)活動，相對于傳統(tǒng)課堂，“微課”的內(nèi)容更加精簡，主題突出，更適合教師的需要，而且研究的問題來源于教育教學(xué)具體實踐中的具體問題：生活思考、教學(xué)反思、難點突破、重點強調(diào)、學(xué)習(xí)策略、教學(xué)方法、教育教學(xué)觀點等具體的、真實的問題。

2.2.3資源多樣，情景真實?！拔⒄n”以教學(xué)視頻片段為主線“統(tǒng)整”教學(xué)設(shè)計（包括教案或?qū)W案）、課堂教學(xué)時使用到的多媒體素材和課件、教師課后的教學(xué)反思、學(xué)生的反饋意見及學(xué)科專家的文字點評等相關(guān)教學(xué)資源，構(gòu)成了一個主題鮮明、類型多樣、結(jié)構(gòu)緊湊的“主題單元資源包”，營造了一個真實的“微教學(xué)資源環(huán)境”。這使得“微課”資源具有視頻教學(xué)案例的特征。

3 基于“微課”的大學(xué)物理仿真課堂教學(xué)模式的探索意義

3.1將微課和物理仿真進(jìn)行有機結(jié)合，構(gòu)建大學(xué)物理課程的新型教學(xué)模式，符合大學(xué)物理課程內(nèi)容的特點，適應(yīng)現(xiàn)階段的物理課程課時設(shè)置，對教學(xué)質(zhì)量和水平都有很大的提高。引入微課，通過微課資源可以彌補大學(xué)物理課堂因為學(xué)時受限而不能將豐富的物理方法和前沿知識傳播給學(xué)生的缺陷，有利于知識的補充和拓展。

3.2構(gòu)建“微課+仿真”的大學(xué)物理課程的新型教學(xué)模式適應(yīng)信息化時代的要求，滿足學(xué)生多樣性、個性化的學(xué)習(xí)需求。大學(xué)物理仿真課堂能讓教學(xué)內(nèi)容更加生動、形象，易于理解，極大地增加了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和學(xué)習(xí)熱情，但學(xué)時減少、內(nèi)容太多以致無法在有限的教學(xué)時間內(nèi)講解得過于詳細(xì)，學(xué)生預(yù)習(xí)、復(fù)習(xí)、自學(xué)成大問題。引入微課后，利用微課“短小精悍，實用性強；主題突出，內(nèi)容具體；資源多樣，情景真實”的特點，大大提高了學(xué)生的學(xué)習(xí)效率，使應(yīng)用型人才的培養(yǎng)目標(biāo)落實到具體的教學(xué)活動中來。

3.3在大學(xué)物理仿真課堂的基礎(chǔ)之上引入微課，建立大學(xué)物理“微課程庫”，能促進(jìn)教師進(jìn)行更深入充分的備課，也便于教師及時進(jìn)行教學(xué)反思和同行之間的交流活動，微課資源的共享和設(shè)計開發(fā)，對大學(xué)物理的教學(xué)研究和教師的現(xiàn)代教育技術(shù)水平都有很大程度的促進(jìn)和提高。

4 基于“微課”的大學(xué)物理仿真課堂教學(xué)模式的設(shè)計與實踐

4.1 微課及仿真的教學(xué)內(nèi)容

根據(jù)老師的教學(xué)和學(xué)生的學(xué)習(xí)現(xiàn)狀，深入分析教學(xué)大綱和教材，確定要制作仿真課件和微課視頻的內(nèi)容如下：

大學(xué)物理理論部分內(nèi)容： 大學(xué)物理實驗部分內(nèi)容：

4.2 基于“微課”的大學(xué)物理仿真課堂教學(xué)模式的設(shè)計

根據(jù)上述內(nèi)容制作仿真課件，包含理論部分和實驗部分，研究內(nèi)容中已經(jīng)羅列出來了，利用Mathematica軟件，F(xiàn)lash軟件和物理實驗仿真軟件等進(jìn)行仿真課件的制作，與PPT融合構(gòu)成大學(xué)物理教學(xué)課件。光有仿真課件也是不夠的，有些仿真課件是需要老師邊操作邊解說的，特別是涉及到有交互式對話的仿真課件，因此，接下來還要將物理知識點和仿真課件加以融合，再進(jìn)行微課視頻的錄制，得到一個個的微課視頻，建立大學(xué)物理微課視頻庫。最后，將微課視頻和大學(xué)物理仿真課件進(jìn)行有機結(jié)合，合理編排，確定教改方案和新型教學(xué)模式。

4.3 基于“微課”的大學(xué)物理仿真課堂教學(xué)模式的實踐

4.3.1組建課程團隊，定期對教師進(jìn)行仿真課件和微課設(shè)計開發(fā)的培訓(xùn)，組建一支具備較高技術(shù)水平的專業(yè)教學(xué)團隊，根據(jù)學(xué)生的現(xiàn)狀和大學(xué)物理課程的教學(xué)知識點來組織與建設(shè)教學(xué)資源，開發(fā)優(yōu)質(zhì)微課資源，便于教師備課、開展教學(xué)活動和教學(xué)反思，利于學(xué)生進(jìn)行自主學(xué)習(xí)、預(yù)習(xí)和復(fù)習(xí)，并通過數(shù)字化網(wǎng)絡(luò)平臺實現(xiàn)微課資源共享。

4.3.2利用Mathematica軟件，F(xiàn)lash軟件和物理實驗仿真軟件來制作大學(xué)物理課程（理論+實驗）仿真課件。Mathematica是一個集成化交互式的計算機軟件系統(tǒng)，它的主要功能有：符號計算， 數(shù)值計算，圖形功能。計算是在用戶與Mathematica相互交換，傳遞信息數(shù)據(jù)過程中完成的，可以根據(jù)用戶的需要更改參數(shù)，得到不同參數(shù)下的仿真圖形，更加有利于在物理仿真課堂上與學(xué)生互動。

4.3.3利用Camtasia Studio 7軟件針對大學(xué)物理課程的教學(xué)知識點結(jié)合仿真課件進(jìn)行微課視頻的錄制。因為微課是半結(jié)構(gòu)化的，所以需要資源開發(fā)者、教學(xué)者設(shè)計有效的支架，設(shè)計學(xué)習(xí)的路徑，引導(dǎo)學(xué)習(xí)者有效利用微課。例如充分利用微課資源讓其在大學(xué)物理課程的課前預(yù)習(xí)、課堂講授和課后復(fù)習(xí)各個環(huán)節(jié)發(fā)揮重要作用。學(xué)生可以通過觀看微課視頻來進(jìn)行快速有效的預(yù)習(xí)，課堂上老師可以利用微課來導(dǎo)學(xué)和問題展示，課后學(xué)生可以通過微課視頻來鞏固復(fù)習(xí)所學(xué)內(nèi)容，如此一來，既培養(yǎng)了學(xué)生的自學(xué)能力，滿足其個性化需求，又幫助教師展開了教學(xué)討論和反思。

因此，將”微課”與高校物理課堂教學(xué)有機地結(jié)合起來，符合物理學(xué)科的特點，有利于提升學(xué)生的學(xué)習(xí)效果，培養(yǎng)學(xué)生的實踐動手應(yīng)用能力，是打造高效課堂教學(xué)的一種有效教學(xué)手段?；凇拔⒄n”的大學(xué)物理仿真課堂教學(xué)模式在大學(xué)物理的教學(xué)中十分必要，這將有利于提高廣大高校教師的教學(xué)工作效率，提升本科教學(xué)質(zhì)量，從而應(yīng)對信息化環(huán)境下學(xué)習(xí)多樣性、個性化需求的挑戰(zhàn)。

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作者簡介：

魯芬（1982-），女，漢族，湖北武漢人，碩士，講師，武昌工學(xué)院信息工程學(xué)院教師，主要從事大學(xué)物理等課程的教學(xué)，研究方向為物理教育和復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)。