淺談初中科學(xué)教學(xué)中利用視頻教學(xué)突破“慣性”的枷鎖

秦璞源

（浙江省寧波市鎮(zhèn)海區(qū)莊市〈逸夫〉學(xué)校，浙江 寧波）

一、當(dāng)前“慣性”教學(xué)過程中的不足

“慣性”的教學(xué)內(nèi)容位于華師大版初中科學(xué)八年級(jí)上冊(cè)，在學(xué)生了解了牛頓第一定律后對(duì)慣性進(jìn)行了介紹。雖然學(xué)生對(duì)于宏觀物體的受力和運(yùn)動(dòng)有了一定的認(rèn)識(shí)，但是慣性的教學(xué)內(nèi)容仍然是學(xué)生理解的難點(diǎn)。

（一）華師大版初中科學(xué)對(duì)于“慣性”教學(xué)內(nèi)容的介紹

初中科學(xué)以全面提升學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)為宗旨，教學(xué)過程中以觀察和實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)幫助學(xué)生建立科學(xué)認(rèn)知。華師大版初中科學(xué)中對(duì)于“慣性”的教學(xué)進(jìn)行了如下的安排，首先給出了慣性的定義；通過演示實(shí)驗(yàn)讓學(xué)生知道“靜止的物體具有慣性”，為了便于學(xué)生理解并在教材中配了圖（圖1）；結(jié)合學(xué)生的日常生活經(jīng)驗(yàn)，通過舉例的方式讓學(xué)生理解“運(yùn)動(dòng)的物體具有慣性”；通過對(duì)于“靜止的物體具有慣性”和“運(yùn)動(dòng)的物體具有慣性”的總結(jié)，進(jìn)而得出“一切物體都具有慣性”這一結(jié)論。

圖1

（二）教師演示“物體具有慣性”的實(shí)驗(yàn)

在教學(xué)過程中，教師為了學(xué)生可以更好地體會(huì)到慣性的特點(diǎn)，會(huì)對(duì)上述實(shí)驗(yàn)進(jìn)行演示。

1“.靜止的物體具有慣性”

教材中，利用硬幣、紙和杯子對(duì)“靜止的物體具有慣性”進(jìn)行驗(yàn)證，如圖1，教師在進(jìn)行實(shí)驗(yàn)演示時(shí)，為了可以讓學(xué)生更好地感受“慣性”一般都會(huì)多次實(shí)驗(yàn)。并且在實(shí)驗(yàn)的過程中，通常會(huì)結(jié)合慣性的定義進(jìn)行強(qiáng)調(diào)，“硬幣具有慣性，會(huì)保持自己原有的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，紙片受力離開后，硬幣保持靜止?fàn)顟B(tài)，而掉落到杯子中。”以期學(xué)生可以更好地理解“靜止的物體具有慣性”。

2“.運(yùn)動(dòng)的物體具有慣性”

教材中對(duì)于“運(yùn)動(dòng)的物體具有慣性”，并沒有設(shè)計(jì)演示實(shí)驗(yàn)，但是教師一般會(huì)利用小車和木塊進(jìn)行實(shí)驗(yàn)演示，如圖2，主要演示小車啟動(dòng)、剎車以及勻速運(yùn)動(dòng)三種情況下小車和木塊運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的變化，通過觀察木塊運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的變化，從而得出運(yùn)動(dòng)的物體具有慣性，在實(shí)驗(yàn)的過程中，教師也會(huì)強(qiáng)調(diào)木塊由于慣性而發(fā)生了和小車不同的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的改變。

圖2

教師希望通過兩個(gè)演示實(shí)驗(yàn)的展示，可以更有效地幫助學(xué)生理解慣性。

（三）教師演示實(shí)驗(yàn)中存在的不足

教師展示演示實(shí)驗(yàn)的目的，是為了讓學(xué)生可以更好、更真切、更直觀地觀察到物體由于慣性而發(fā)生的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的變化，但是教師這樣充分地展示實(shí)驗(yàn)，仍然存在以下一些問題：

1.距離對(duì)實(shí)驗(yàn)觀察的限制

教室作為學(xué)生在學(xué)校學(xué)習(xí)和生活的場所，是一個(gè)具有三維立體結(jié)構(gòu)的空間。學(xué)校在進(jìn)行教學(xué)安排中不管是采用小班化教學(xué)還是大班化教學(xué)，在教學(xué)過程中學(xué)生與教師的實(shí)驗(yàn)展臺(tái)總是存在一定的距離。這段距離使得學(xué)生在進(jìn)行一些演示實(shí)驗(yàn)觀察時(shí)，往往容易忽視一些細(xì)節(jié)，不能真切地獲取全部的實(shí)驗(yàn)信息。

在進(jìn)行慣性實(shí)驗(yàn)的觀察時(shí)，距離實(shí)驗(yàn)展示臺(tái)較遠(yuǎn)的學(xué)生就難以觀察到“物體由于具有慣性保持自己原有的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)”這一特性。例如，在演示“靜止的物體具有慣性”時(shí)，學(xué)生可以看到紙片飛出、硬幣掉落，但是對(duì)于距離較遠(yuǎn)的學(xué)生而言，他們難以觀察到硬幣由于慣性保持片刻靜止的現(xiàn)象，他們只能看到硬幣在重力的作用下掉落。實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象的觀察與教材中慣性的定義形成了沖突，對(duì)于學(xué)生理解慣性并沒有幫助。

2.實(shí)驗(yàn)時(shí)間短限制實(shí)驗(yàn)觀察

教師在演示物體具有慣性的實(shí)驗(yàn)時(shí)，不管是演示“靜止的物體具有慣性”，還是演示“運(yùn)動(dòng)的物體具有慣性”，由于兩個(gè)實(shí)驗(yàn)過程都很快，實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象出現(xiàn)的時(shí)間都很短，如果學(xué)生沒有仔細(xì)觀察就會(huì)錯(cuò)過實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，而只能看到紙片飛走、硬幣掉到杯子中，以及小車上的木塊傾倒，對(duì)于硬幣保持原有的靜止運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，以及木塊傾倒的方向與小車運(yùn)動(dòng)的方向是否一致沒有真實(shí)的體會(huì)。只會(huì)機(jī)械式地記住“硬幣由于慣性掉到了杯子中；木塊由于具有慣性而傾倒”，對(duì)于物體具有的慣性在物體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)上的改變，并不理解。

這種機(jī)械式的記憶只會(huì)使學(xué)生對(duì)學(xué)習(xí)失去興趣，對(duì)實(shí)驗(yàn)也缺乏操作的興趣和繼續(xù)觀察的耐心，同時(shí)也會(huì)使學(xué)生在后面的學(xué)習(xí)中陷入更大的困難中，會(huì)對(duì)已經(jīng)學(xué)習(xí)的牛頓第一定律和即將學(xué)習(xí)的二力平衡產(chǎn)生干擾。

二、利用視頻教學(xué)解決慣性演示實(shí)驗(yàn)中的不足

在進(jìn)行慣性的教學(xué)過程中，教師進(jìn)行演示實(shí)驗(yàn)是為了使學(xué)生更好地理解相應(yīng)的知識(shí)，學(xué)生抱著滿滿的熱情和好奇心去觀察實(shí)驗(yàn)，但是由于種種局限性，并沒有看到預(yù)期的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，這對(duì)于學(xué)生的熱情是一種打擊。

筆者在進(jìn)行教學(xué)的過程中，嘗試?yán)靡曨l教學(xué)的模式，去改變這種情況，幫助學(xué)生看到最清楚的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，幫助學(xué)生重新建立學(xué)習(xí)熱情。

（一）利用視頻教學(xué)提升學(xué)生的熱情

教育家蘇霍姆林斯基在《興趣的秘密何在》中寫道：“所謂課上得有趣，就是說：學(xué)生帶著一種高漲的、激動(dòng)的情緒從事學(xué)習(xí)和思考，對(duì)面前展示的真理感到驚奇甚至震驚；學(xué)生在學(xué)習(xí)中意識(shí)和感覺到自己的智慧力量，體驗(yàn)到創(chuàng)造的歡樂，為人的智慧和意志的偉大而感到驕傲?！?/p>

“慣性”的教學(xué)對(duì)于學(xué)生而言有一定的難度，如果學(xué)生沒有弄明白演示實(shí)驗(yàn)，那么該內(nèi)容就變得更加艱深難懂。

筆者在授課的過程中，利用手機(jī)直接將學(xué)生自己操作的慣性實(shí)驗(yàn)給拍攝下來，再利用投屏的方式將學(xué)生的實(shí)驗(yàn)進(jìn)行展示，讓學(xué)生帶著好奇與急切求知的心情投入學(xué)習(xí)中去，可以更好地激發(fā)學(xué)生的求知欲，培養(yǎng)學(xué)習(xí)興趣。而且學(xué)生都希望將自己操作的實(shí)驗(yàn)展示給學(xué)生，在做實(shí)驗(yàn)時(shí)會(huì)更加認(rèn)真，也會(huì)更注重實(shí)驗(yàn)操作的規(guī)范性，可以為學(xué)生以后的實(shí)驗(yàn)操作打下良好的基礎(chǔ)。

同時(shí)，視頻展示的信息可以刺激學(xué)生的聽覺和視覺，兩者的結(jié)合可以有效地提高學(xué)生的注意力，這樣學(xué)生就可以在理解的基礎(chǔ)上加深記憶，在相對(duì)輕松的氛圍中把握住知識(shí)重點(diǎn)。

（二）利用視頻教學(xué)幫助學(xué)生理解慣性

華師大版初中科學(xué)對(duì)慣性的定義為“將物體具有保持原有運(yùn)動(dòng)狀態(tài)不變的性質(zhì)稱為慣性（inertia）”。為了使學(xué)生可以更好地理解慣性，更真切地感受到慣性，筆者進(jìn)行了如下的嘗試：

1.將演示實(shí)驗(yàn)轉(zhuǎn)變?yōu)榉纸M實(shí)驗(yàn)

學(xué)生在觀察演示實(shí)驗(yàn)時(shí)，距離較遠(yuǎn)的學(xué)生難以觀察到一些微小的細(xì)節(jié)，對(duì)于實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象和結(jié)論缺乏足夠的認(rèn)識(shí)，對(duì)于慣性的理解就更加困難。

筆者在進(jìn)行教學(xué)時(shí)，將教師的演示實(shí)驗(yàn)調(diào)整為學(xué)生的分組實(shí)驗(yàn)，4位同學(xué)為一組，一位同學(xué)對(duì)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行操作，其余同學(xué)觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，4位同學(xué)輪番對(duì)兩個(gè)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行操作，并根據(jù)所觀察的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象進(jìn)行討論和小結(jié)。

在實(shí)驗(yàn)進(jìn)行的過程中，教師利用手機(jī)中慢動(dòng)作的功能將學(xué)生的操作過程拍攝下來，以便后期的交流討論。

將演示實(shí)驗(yàn)調(diào)整為分組實(shí)驗(yàn)，可以更有效地調(diào)動(dòng)學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性，培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)驗(yàn)動(dòng)手能力，同時(shí)一整組同學(xué)的操作可以讓每一位同學(xué)都仔細(xì)地觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象。

2.利用慢動(dòng)作視頻對(duì)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行分析

慣性實(shí)驗(yàn)中，物體保持原有運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的時(shí)間極短，學(xué)生在進(jìn)行分組實(shí)驗(yàn)時(shí)如果不仔細(xì)觀察可能也會(huì)錯(cuò)過實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，這里筆者將拍攝的學(xué)生的實(shí)驗(yàn)視頻利用投屏技術(shù)投放到大屏幕上進(jìn)行分析。

在研究“靜止的物體具有慣性”時(shí)，學(xué)生操作時(shí)用筆擊打疊放的棋子，通過觀察棋子的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的變化，判斷物體具有的慣性對(duì)物體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的影響。

利用慢動(dòng)作拍攝的視頻，可以在學(xué)生擊打棋子時(shí)將速度放慢數(shù)倍，讓學(xué)生清楚觀察到疊放的棋子是如何保持原有的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)——靜止?fàn)顟B(tài)，如圖3。

這樣學(xué)生就可以清楚地知道，當(dāng)最下面的棋子由于受到外力運(yùn)動(dòng)狀態(tài)發(fā)生了變化，而上方的棋子由于具有慣性，將保持靜止?fàn)顟B(tài)，最后上面的棋子也由于受到了重力的作用而掉落下來。

在研究“運(yùn)動(dòng)的物體具有慣性”時(shí)，學(xué)生操作時(shí)將木塊放于小車上，通過改變小車的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，通過觀察木塊的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的變化，判斷物體運(yùn)動(dòng)時(shí)所具有的慣性對(duì)物體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的影響。

同樣利用投屏技術(shù)將視頻播放出來，在慢動(dòng)作拍攝技術(shù)的幫助下將木塊運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的變化放慢，讓學(xué)生能夠更加真切地感受，如圖4。

圖4

圖3

通過視頻學(xué)生就可以觀察到，小車受到外力作用，運(yùn)動(dòng)狀態(tài)發(fā)生變化，而木塊具有慣性將保持原有的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，最后在重力的作用下掉落在桌面上。

通過慢動(dòng)作視頻可以有效地幫助學(xué)生更好地體會(huì)物體的慣性，幫助學(xué)生建立新的知識(shí)體系。

3“.慣性”教學(xué)中添加視頻輔助的優(yōu)勢(shì)

教師在教學(xué)過程中將對(duì)慣性的分析轉(zhuǎn)變成了對(duì)兩個(gè)慢動(dòng)作視頻的分析，由于慢動(dòng)作視頻的特殊性，更有利于學(xué)生對(duì)問題的理解。

（1）慢動(dòng)作視頻可以重復(fù)播放。教師在對(duì)物體的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)進(jìn)行分析時(shí)，可以將視頻定格在特定的畫面下，這樣可以幫助學(xué)生更好地理解慣性所產(chǎn)生的影響。對(duì)于學(xué)生沒有看清楚的細(xì)節(jié)，教師可以有選擇性地多次播放，以達(dá)到最佳的效果。

（2）慢動(dòng)作視頻的錄制時(shí)間較短。筆者在課堂上所錄制的兩個(gè)學(xué)生實(shí)驗(yàn)一共只有15 s，而其中涉及物體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)變化的片段只有5 s左右，可以有效節(jié)約課堂時(shí)間，提高課堂效率。

（3）慢動(dòng)作視頻的播放進(jìn)度慢。慢動(dòng)作視頻由于其特殊性，播放速度可以放慢到正常速度的20%～30%，這樣就可以把物體保持原有運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的情形進(jìn)行真實(shí)的呈現(xiàn)，對(duì)于學(xué)生理解慣性有很好的幫助。

初中科學(xué)課程的教學(xué)注重培養(yǎng)學(xué)生的觀察和實(shí)驗(yàn)?zāi)芰?，而慣性的教學(xué)就是對(duì)學(xué)生觀察和實(shí)驗(yàn)?zāi)芰Φ囊淮闻囵B(yǎng)和考查，單純的演示實(shí)驗(yàn)和分組實(shí)驗(yàn)已經(jīng)不能滿足現(xiàn)在的教學(xué)要求了，將更多的教育教學(xué)技術(shù)應(yīng)用到教學(xué)過程中，可以更加有效地幫助教師解決教學(xué)中的困難。