淺談初中科學教學中利用視頻教學突破“慣性”的枷鎖

秦璞源

摘 要：華師大版初中科學的教材中“慣性”的教學內(nèi)容位于八年級上冊，是基于學生對于宏觀物體的受力和運動有了一定的認識后提出的，但是該內(nèi)容仍然是初中科學教學中的一個難點。主要闡述在教學過程中利用手機視頻拍攝中的慢動作拍攝方式，將物體的慣性緩慢而且充分地展示給學生，幫助學生清楚觀察到物體運動狀態(tài)的變化，從而更加容易理解慣性，降低學生理解內(nèi)容的難度，達到預(yù)期的教學效果。

關(guān)鍵詞：華師大版；初中科學；慣性；慢動作

一、當前“慣性”教學過程中的不足

“慣性”的教學內(nèi)容位于華師大版初中科學八年級上冊，在學生了解了牛頓第一定律后對慣性進行了介紹。雖然學生對于宏觀物體的受力和運動有了一定的認識，但是慣性的教學內(nèi)容仍然是學生理解的難點。

（一）華師大版初中科學對于“慣性”教學內(nèi)容的介紹

初中科學以全面提升學生的科學素養(yǎng)為宗旨，教學過程中以觀察和實驗為基礎(chǔ)幫助學生建立科學認知。華師大版初中科學中對于“慣性”的教學進行了如下的安排，首先給出了慣性的定義；通過演示實驗讓學生知道“靜止的物體具有慣性”，為了便于學生理解并在教材中配了圖（圖1）；結(jié)合學生的日常生活經(jīng)驗，通過舉例的方式讓學生理解“運動的物體具有慣性”；通過對于“靜止的物體具有慣性”和“運動的物體具有慣性”的總結(jié)，進而得出“一切物體都具有慣性”這一結(jié)論。

（二）教師演示“物體具有慣性”的實驗

在教學過程中，教師為了學生可以更好地體會到慣性的特點，會對上述實驗進行演示。

1.“靜止的物體具有慣性”

教材中，利用硬幣、紙和杯子對“靜止的物體具有慣性”進行驗證，如圖1，教師在進行實驗演示時，為了可以讓學生更好地感受“慣性”一般都會多次實驗。并且在實驗的過程中，通常會結(jié)合慣性的定義進行強調(diào)，“硬幣具有慣性，會保持自己原有的運動狀態(tài)，紙片受力離開后，硬幣保持靜止狀態(tài)，而掉落到杯子中?！币云趯W生可以更好地理解“靜止的物體具有慣性”。

2.“運動的物體具有慣性”

教材中對于“運動的物體具有慣性”，并沒有設(shè)計演示實驗，但是教師一般會利用小車和木塊進行實驗演示，如圖2，主要演示小車啟動、剎車以及勻速運動三種情況下小車和木塊運動狀態(tài)的變化，通過觀察木塊運動狀態(tài)的變化，從而得出運動的物體具有慣性，在實驗的過程中，教師也會強調(diào)木塊由于慣性而發(fā)生了和小車不同的運動狀態(tài)的改變。

教師希望通過兩個演示實驗的展示，可以更有效地幫助學生理解慣性。

（三）教師演示實驗中存在的不足

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

1.距離對實驗觀察的限制

教室作為學生在學校學習和生活的場所，是一個具有三維立體結(jié)構(gòu)的空間。學校在進行教學安排中不管是采用小班化教學還是大班化教學，在教學過程中學生與教師的實驗展臺總是存在一定的距離。這段距離使得學生在進行一些演示實驗觀察時，往往容易忽視一些細節(jié)，不能真切地獲取全部的實驗信息。

在進行慣性實驗的觀察時，距離實驗展示臺較遠的學生就難以觀察到“物體由于具有慣性保持自己原有的運動狀態(tài)”這一特性。例如，在演示“靜止的物體具有慣性”時，學生可以看到紙片飛出、硬幣掉落，但是對于距離較遠的學生而言，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。實驗現(xiàn)象的觀察與教材中慣性的定義形成了沖突，對于學生理解慣性并沒有幫助。

2.實驗時間短限制實驗觀察

教師在演示物體具有慣性的實驗時，不管是演示“靜止的物體具有慣性”，還是演示“運動的物體具有慣性”，由于兩個實驗過程都很快，實驗現(xiàn)象出現(xiàn)的時間都很短，如果學生沒有仔細觀察就會錯過實驗現(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，對于硬幣保持原有的靜止運動狀態(tài)，以及木塊傾倒的方向與小車運動的方向是否一致沒有真實的體會。只會機械式地記住“硬幣由于慣性掉到了杯子中；木塊由于具有慣性而傾倒”，對于物體具有的慣性在物體運動狀態(tài)上的改變，并不理解。

這種機械式的記憶只會使學生對學習失去興趣，對實驗也缺乏操作的興趣和繼續(xù)觀察的耐心，同時也會使學生在后面的學習中陷入更大的困難中，會對已經(jīng)學習的牛頓第一定律和即將學習的二力平衡產(chǎn)生干擾。

二、利用視頻教學解決慣性演示實驗中的不足

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

筆者在進行教學的過程中，嘗試利用視頻教學的模式，去改變這種情況，幫助學生看到最清楚的實驗現(xiàn)象，幫助學生重新建立學習熱情。

（一）利用視頻教學提升學生的熱情

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：學生帶著一種高漲的、激動的情緒從事學習和思考，對面前展示的真理感到驚奇甚至震驚；學生在學習中意識和感覺到自己的智慧力量，體驗到創(chuàng)造的歡樂，為人的智慧和意志的偉大而感到驕傲?！?/p>

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

筆者在授課的過程中，利用手機直接將學生自己操作的慣性實驗給拍攝下來，再利用投屏的方式將學生的實驗進行展示，讓學生帶著好奇與急切求知的心情投入學習中去，可以更好地激發(fā)學生的求知欲，培養(yǎng)學習興趣。而且學生都希望將自己操作的實驗展示給學生，在做實驗時會更加認真，也會更注重實驗操作的規(guī)范性，可以為學生以后的實驗操作打下良好的基礎(chǔ)。

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

（二）利用視頻教學幫助學生理解慣性

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

1.將演示實驗轉(zhuǎn)變?yōu)榉纸M實驗

學生在觀察演示實驗時，距離較遠的學生難以觀察到一些微小的細節(jié)，對于實驗現(xiàn)象和結(jié)論缺乏足夠的認識，對于慣性的理解就更加困難。

筆者在進行教學時，將教師的演示實驗調(diào)整為學生的分組實驗，4位同學為一組，一位同學對實驗進行操作，其余同學觀察實驗現(xiàn)象，4位同學輪番對兩個實驗進行操作，并根據(jù)所觀察的實驗現(xiàn)象進行討論和小結(jié)。

在實驗進行的過程中，教師利用手機中慢動作的功能將學生的操作過程拍攝下來，以便后期的交流討論。

將演示實驗調(diào)整為分組實驗，可以更有效地調(diào)動學生學習的積極性，培養(yǎng)學生的實驗動手能力，同時一整組同學的操作可以讓每一位同學都仔細地觀察實驗現(xiàn)象。

2.利用慢動作視頻對實驗進行分析

慣性實驗中，物體保持原有運動狀態(tài)的時間極短，學生在進行分組實驗時如果不仔細觀察可能也會錯過實驗現(xiàn)象，這里筆者將拍攝的學生的實驗視頻利用投屏技術(shù)投放到大屏幕上進行分析。

在研究“靜止的物體具有慣性”時，學生操作時用筆擊打疊放的棋子，通過觀察棋子的運動狀態(tài)的變化，判斷物體具有的慣性對物體運動狀態(tài)的影響。

利用慢動作拍攝的視頻，可以在學生擊打棋子時將速度放慢數(shù)倍，讓學生清楚觀察到疊放的棋子是如何保持原有的運動狀態(tài)——靜止狀態(tài)，如圖3。

這樣學生就可以清楚地知道，當最下面的棋子由于受到外力運動狀態(tài)發(fā)生了變化，而上方的棋子由于具有慣性，將保持靜止狀態(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“運動的物體具有慣性”時，學生操作時將木塊放于小車上，通過改變小車的運動狀態(tài)，通過觀察木塊的運動狀態(tài)的變化，判斷物體運動時所具有的慣性對物體運動狀態(tài)的影響。

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

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

通過慢動作視頻可以有效地幫助學生更好地體會物體的慣性，幫助學生建立新的知識體系。

3.“慣性”教學中添加視頻輔助的優(yōu)勢

教師在教學過程中將對慣性的分析轉(zhuǎn)變成了對兩個慢動作視頻的分析，由于慢動作視頻的特殊性，更有利于學生對問題的理解。

（1）慢動作視頻可以重復(fù)播放。教師在對物體的運動狀態(tài)進行分析時，可以將視頻定格在特定的畫面下，這樣可以幫助學生更好地理解慣性所產(chǎn)生的影響。對于學生沒有看清楚的細節(jié)，教師可以有選擇性地多次播放，以達到最佳的效果。

（2）慢動作視頻的錄制時間較短。筆者在課堂上所錄制的兩個學生實驗一共只有15 s，而其中涉及物體運動狀態(tài)變化的片段只有5 s左右，可以有效節(jié)約課堂時間，提高課堂效率。

（3）慢動作視頻的播放進度慢。慢動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動狀態(tài)的情形進行真實的呈現(xiàn)，對于學生理解慣性有很好的幫助。

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

參考文獻：

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編輯 郭小琴