基于問題解決的微課設計與制作

周敏 吳琴琴 周義

摘 要：微課作為信息技術(shù)和教育教學深入發(fā)展的產(chǎn)物，它短小精悍和不懼時空限制的特點為培養(yǎng)學生問題解決能力提供新思路.文章總結(jié)學生對“平面鏡成像”內(nèi)容的相關問題，基于問題解決教學模式設計符合學生認知特點和年齡特征的教學過程，運用自制平面鏡成像演示儀制作實驗現(xiàn)象、生動講解和動畫的微課，旨在幫助學生理解相關問題，提高問題解決能力.

關鍵詞：微課;教學設計;問題解決;平面鏡成像

中圖分類號：G633.7 ? ? 文獻標識碼：B ? ? 文章編號：1008-4134（2021）16-0063-03

作者簡介：周敏（1999-），女，湖南湘鄉(xiāng)人，碩士研究生，研究方向：中學物理教學研究.

通訊作者：吳琴琴（1979-），女，湖南常德人，博士，副教授，研究方向：物理實驗與物理教學法研究;

周義（1977-），男，湖南岳陽人，中學一級教師，研究方向：中學物理教學.

疫情期間，在國家 “停課不停學”的偉大號召下，如“空中課堂”等線上教學活動相繼展開.如今，疫情形勢逐漸明朗，針對學生學習中的常見問題，筆者有了新的思考：微課作為課堂教學的一種重要輔助手段，既能在傳統(tǒng)課堂中發(fā)揮作用，也能拓寬學生課后的學習途徑.通過這種線上線下相結(jié)合的教學方式，將促進學生的選擇性學習和知識建構(gòu)，使學生能運用已有的知識體系解決更多場景下的問題.這與問題解決教學模式強調(diào)的“讓學生通過自主學習去探索問題解決方式，提高綜合應用能力”的目標不謀而合.因此，筆者基于“提出問題—分析問題—解決問題”的問題解決教學模式制作微課，既符合當前教育信息化的特點，滿足學生網(wǎng)絡化移動學習的需要;也符合新課程標準要求的四維教學目標，旨在激發(fā)學生的科學探究精神，提升其問題解決能力.

1 問題的提出和分析

“平面鏡成像”是教科版初中物理教材中的一個科學探究實驗.筆者在實際教學中發(fā)現(xiàn)，很多學生在完成整個實驗過程后，仍無法很好地解決相關理論問題.經(jīng)過調(diào)查和分析，其成因主要有以下幾方面：（1）實驗步驟不清.學生雖然在課堂上親歷整個實驗的探究過程，但知識的遺忘在習得時就已經(jīng)開始，學生卻無法復習實驗情境以加強記憶.或者在課堂上做實驗時，學生可能出現(xiàn)錯誤但未及時糾正，這都會導致學生在解決問題時出現(xiàn)困難.（2）實驗原理模糊.學生在課堂上做實驗時更重于觀察現(xiàn)象，而對實驗原理的理解并不透徹.特別是在班級授課制下的傳統(tǒng)課堂，教師難以照顧到每個學生的學習進度，有需要“加餐”的學生也無從吸取“養(yǎng)分”.由于當前網(wǎng)絡信息多而雜，學生在課后尋求的答案，其正確性也難以保證.（3）前概念根深蒂固.學生對于平面鏡的生活體驗就是照鏡子，教師也多會作為例子進行教學.但學生會有“靠近鏡子，鏡子里的自己越大”的印象，從而導致學生出現(xiàn)“離鏡子越近，像越大”的錯誤前概念.

2 問題的解決途徑

針對以上問題，筆者進行如下微課教學設計.

2.1 以趣激疑——呈現(xiàn)有趣情景引發(fā)疑問（時長：1min）

播放加菲貓電影中的一個片斷，展示片斷中不符合鏡像特點的圖片（如圖 1所示），從而引出平面鏡成像有什么特點？

設計意圖：通過播放一段貼近學生年齡特征的加菲貓動畫片斷，激發(fā)學生的學習興趣和注意力.并呈現(xiàn)與學生生活經(jīng)驗相悖的圖片，引發(fā)學生思考，自然引出對平面鏡成像特點的探究，使學生樂于思考、樂于學習、樂于探究.

2.2 實驗探究——觀察實驗現(xiàn)象總結(jié)特點（時長：2min）

在水平桌面上放置一個棋盤，棋盤中央豎直放置一塊玻璃板.將一枚棋子放在玻璃板前，可以看到它在玻璃板后成的像.改變棋子的位置時，其鏡像也移動.試著從鏡前拿走棋子，其像也隨著消失.如何比較物與像的大小關系？另取一枚相同的棋子，在玻璃板后面移動，發(fā)現(xiàn)它與前面那枚棋子的像能完全重合，由此得出平面鏡成像特點1：像與物大小相等（如圖 2REF_Ref68448745＼h所示）.

用標簽記下此時物與像的位置，并改變物體到鏡面的距離，重復實驗（如圖 3REF_Ref68448781＼h所示）.通過數(shù)對應棋盤格數(shù)，可以總結(jié)出平面鏡成像特點2：像與物到平面鏡距離相等;以及平面鏡成像特點3：像與物的連線與平面鏡垂直.

我們用光屏能否承接像來區(qū)分實像和虛像.在實驗中，將光屏放在像的位置，發(fā)現(xiàn)光屏上沒有像（如圖 4REF_Ref68448815＼h所示），說明平面鏡所成的像為虛像.從而得出平面鏡成像特點4：平面鏡所成像是虛像.

最后總結(jié)實驗結(jié)論.

設計意圖：用生活中常見物體自制平面鏡成像演示儀并完成科學探究，使學生在輕松的氛圍下經(jīng)歷科學思維的形成過程，習得科學方法——等效替代法.教師通過合乎邏輯的動畫引導，一步步引導學生主動思考，培養(yǎng)學生觀察和歸納總結(jié)的能力.

2.3 運用結(jié)論——基于成像特點分步畫圖（時長：47s）

首先，指出規(guī)范作圖的要求：由于平面鏡所成像是虛像，故像應用虛線表示.作圖中如要作輔助線，也應用虛線表示.接著，伴隨手勢動畫，模擬學生作圖過程（如圖 5REF_Ref68448861＼h所示）：先根據(jù)“像與物連線垂直于平面鏡”的特點，從A端向平面鏡作一條垂線，再根據(jù)“像與物到平面鏡距離相等”的特點找到像的位置，記為A′.再用同樣的方法找到B的像的位置B′.最后用虛線連接A′B′，就得到AB的像.

設計意圖：從學生的認知結(jié)構(gòu)和實際解題情境出發(fā)，在動畫模擬學生作圖過程中，讓學生能夠身臨其境地完成問題解決過程.通過教師分步講解作圖步驟，貼合學生知識建構(gòu)特點，易于掌握科學內(nèi)容.同時通過規(guī)范作圖的引導，使學生樹立嚴謹、細心的解題習慣和態(tài)度.

2.4 解決問題——解決實驗衍生疑難問題（時長：3min34s）

問題一：為什么平面鏡成的是虛像？

分析和解決問題：物體發(fā)出的光遇到平面鏡，會發(fā)生光的反射現(xiàn)象，反射光線進入人眼中.但人眼始終認為“光沿直線傳播”，故而看到的是反射光線反向延長線在平面鏡后方形成的交點（如圖 6REF_Ref68448895＼h所示）.

問題二：像的大小是否會隨物到平面鏡距離改變而改變？

分析問題：利用實驗模擬圖進行演示（如圖 7REF_Ref68448915＼h所示）.發(fā)現(xiàn)無論物體怎么移動，像的大小都不變.那為何在生活中會有離鏡子越近，像越大這樣的錯覺？

解決問題：這是由于人眼睛的視角變化所引起（如圖 8REF_Ref68448941＼h所示）.當距物體較遠時，視角較小，故而看到的物體會比較小，而距物體較近時，視角變大，故而看到的物體就像放大了一般.

問題三：為何用玻璃板？

分析問題：將玻璃板換成鏡子，鏡子也能成像.但用替代的棋子在鏡子后面移動時，因為鏡子不透明，所以無法確定像的位置（如圖 9REF_Ref68448985＼h所示）.

解決問題：正是利用玻璃板既能透光，又能反射成像的性質(zhì)，使它既能成像又便于觀察像的位置.

問題四：無色玻璃板和茶色玻璃板，成像有什么區(qū)別？

分析和解決問題：出示無色玻璃板和茶色玻璃板的成像圖片（如圖 10REF_Ref68449007＼h所示），可以發(fā)現(xiàn)茶色玻璃板成像更清晰.

問題五：玻璃板為何要豎直放置？

分析和解決問題：將玻璃板傾斜一定角度，發(fā)現(xiàn)玻璃板后方棋子與前方棋子所成的像不再重合（如圖 11REF_Ref68449040＼h所示），這樣就不便于確定像的位置.

問題六：為什么通過玻璃板會成兩個像？

分析問題：通過光路圖動畫分析成因.當光射向玻璃板時，會在玻璃板前表面發(fā)生反射形成一個虛像.但由于玻璃板能夠“半透半反”，故一部分光線從空氣經(jīng)折射進入玻璃板后，會在后表面再次反射形成一個像，所以玻璃板會成兩個像.

解決問題：為了減小實驗誤差，應選用薄玻璃板，使玻璃板前后表面反射所成的兩個像接近重合，便于確定像的位置.此外，還可采用在靠物一側(cè)表面鍍膜的方法，既能增大靠近物一側(cè)表面的反射，使這一面成的像更清晰，又能利用透光性，找到像的位置.整體效果如圖 12REF_Ref68449069＼h所示.

問題七：若想增大像的亮度，有什么方法？

分析和解決問題：調(diào)暗燈光，使實驗環(huán)境變暗，發(fā)現(xiàn)成像更清晰.用激發(fā)照射在物體上，也會同樣有效（如圖 13REF_Ref68449097＼h所示）.

問題八：擋住玻璃板背面，還能否看到棋子的像？

分析和解決問題：將紙板與玻璃板夾緊，發(fā)現(xiàn)仍然可以成像（如圖 14REF_Ref68449124＼h所示），故玻璃板不透明并不影響成像.

設計意圖：通過總結(jié)學生常見問題并有針對性地解決問題，讓學生在問題中學習，有利于培養(yǎng)學生的邏輯思維和核心素養(yǎng).通過實驗探索，把學生“想做卻不能做”的實驗現(xiàn)象表示出來，

讓學生在探究過程中掌握知識和解決問題，養(yǎng)成“實踐見真理”的科學態(tài)度和獲得解決問題的成就感.

制作的微課可通過掃描圖 15REF_Ref68449140＼h二維碼觀看.

3 結(jié)語

筆者從學生的問題出發(fā)，以解決問題理論為理論指導，結(jié)合當前微課應用于教育教學的廣泛可行性，制作一節(jié)關于“平面鏡成像”內(nèi)容的微課.回顧微課教學設計過程，從實驗方案設計、提煉問題到分析解決問題，希望能給予一線教育者一些制作微課的啟發(fā).源于問題而解決問題，是筆者制作微課的初心.教師也應重視學生的疑惑與問題，并滿足學生解決問題的需求，從而提高其問題解決能力.

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（收稿日期：2021-04-22）