網絡科普視頻在物理教學中的應用探討

趙瀾斌

(廣西師范大學物理科學與技術學院，廣西 桂林 541004)

1 引言

在新時代的教學背景下，《普通高中物理課程標準(2017年版)》要求物理教學堅持反映時代要求，反映先進的教育思想和理念，根據經濟社會發(fā)展新變化及時更新教學內容和話語體系。[1]越來越多的教育工作者為了鞏固教學成果和提升教學趣味性而去開發(fā)新穎的課程資源，讓學生在新的情境中積極、高效地理解物理知識。

隨著智能手機以及網絡技術的發(fā)展，人們獲取信息的途徑逐漸從書本、廣播轉向了以手機、電腦為主的網絡視頻平臺。在數字媒體時代，短視頻以其信息傳播的即時化、隱性知識的顯性化與復雜知識的通俗化這些自身獨特的媒體特征，逐漸受到了科學工作者的關注，利用信息化手段促進科學普及工作發(fā)展已成為常態(tài)，科普短視頻成為人們了解科學知識的重要媒介。[2]在網絡視頻平臺上有許多科普工作者發(fā)布與生活息息相關的科普視頻，這些視頻中的科普實驗在經過系統(tǒng)的篩選、加工之后能夠成為供教學利用的物理課程資源。以下將通過分析網絡科普視頻的特點，介紹部分可供參考的科普資源，并探討如何在實際的物理教學中運用這些資源。

2 網絡科普視頻的特點

許多科研機構以及教育工作者已經在各大視頻平臺建立了自己的賬號，例如中科院物理所、科學雜志以及在學校任教的物理教師?？破找曨l以有趣的物理、生物、化學實驗展示了科學的“奇美趣用”，努力做到以形象生動的方式展示科學實驗，以最淺顯易懂的形式解釋科學原理。[3]從課程資源的角度來審視，科普視頻具有以下幾個特點。

2.1 視頻資源豐富，實驗設計新穎

為了吸引人們前來觀看和學習物理知識，科普工作者需要在新的情境中使用新素材來展示科學實驗，呈現精美、奇妙的實驗效果，以此來激發(fā)觀眾的好奇心和探索欲。擁有不同專業(yè)知識背景的科普工作者分別會發(fā)布物理、化學、天文、生物等不同學科的科普視頻，對于同一學科會有與多個知識點相對應的視頻專欄。

2.2 結合生活情境，原理易于理解

為了讓更多觀眾理解科普視頻中的現象及其原理，科普工作者往往會選取生活中常見的物品作為素材，設計和呈現出令人匪夷所思的實驗效果。這些實驗或者現象所蘊含的知識原理在中學都有涉及，因此觀眾能夠運用自己所學的知識進行探索。

2.3 素材易于獲得，親身實踐體會

科普視頻中簡單明了而又新奇的實驗使用的物品，大多是人們日常生活中常用的，這些物品都能夠從商店和網上進行購買。觀眾在線下結合視頻中的講解去親身實驗，能夠加深他們對物理知識的理解。

2.4 清晰拍攝記錄，現象直觀明顯

為了讓觀眾清晰地看到視頻的拍攝效果，科普工作者會使用高像素的拍攝設備進行記錄，并對實驗的重要環(huán)節(jié)給出特寫。觀眾可以對記錄科學實驗的視頻進行慢放、暫停、縮放等操作來完整、直觀地感受實驗過程，在充裕的時間里進行思考。

3 運用科普視頻的物理教學案例

在對一部分科普視頻進行分析后發(fā)現，有許多有關物理實驗的科普視頻資源可以用于物理教學。以下以科研機構、物理教育工作者在各大網絡視頻平臺上發(fā)布的科普視頻為例，探討這些視頻資源在物理教學中的教育價值。

3.1 驅動一片樹葉小船

如圖1所示，將一片樹葉放置于水面，在樹葉的尾部滴幾滴油墨后可以看到樹葉不斷朝著樹葉尖端的方向移動。

圖1

對于該現象的解釋是，液體表面存在一種使得液體有向內收縮趨勢的力——表面張力。液體內部分子間距較小的部分表現為斥力，表面與空氣接觸的部分由于分子間隙較大表現為引力，因而在液體表面形成由表面向內收縮的表面張力。不同液體具有特定的表面張力，物體有從表面張力小的液體向表面張力大的液體運動的趨勢，即為馬蘭戈尼效應。因此，表面張力較小的油墨會向表面張力較大的水移動，樹葉小船與水之間的相互作用力使得樹葉小船被水推向前方。

在人教版高中物理選擇性必修第三冊第二章第五節(jié)中有關于表面張力的學習內容。教材通過呈現停留在水面上的昆蟲以及靜態(tài)的露珠圖片引入物理知識，而在課堂的教學中很難使用昆蟲進行實際的展示，使用靜態(tài)的露珠也很難激發(fā)學生的好奇心和求知欲。將前行的樹葉小船作為新課的引入不僅能夠以低廉的成本進行實際的現場展示，而且能夠讓學生產生“為什么滴油墨能使樹葉移動”的疑惑，進而認真聆聽教師的講解。

3.2 摩擦開罐

用木棍在裝有汽水的易拉罐頂部迅速摩擦(圖2)，持續(xù)摩擦一段時間后易拉罐拉環(huán)會被瓶內氣體頂開(圖3)。

圖2

圖3

對于該現象的解釋是：經由摩擦產生的內能被瓶內以二氧化碳為主的混合氣體吸收，使得瓶內氣體溫度上升。由查理定律可知：在理想狀態(tài)下，一定質量的某種氣體在體積不變的情況下，壓強p與熱力學溫度T成正比。因此在瓶內等容的情況下，氣體溫度上升使得瓶內氣體壓強增大，最終瓶內、外壓強差增大到一定數值時，易拉罐拉環(huán)被頂開。

在人教版高中物理選擇性必修第三冊第二章第三節(jié)中有關于理想氣體等容變化的學習內容，對于一部分內容，教材中沒有呈現新課引入的實際案例，使用摩擦開啟罐裝汽水這一素材不僅在取材便宜、易獲得，而且在課堂上能夠引發(fā)學生的思考，這對等容變化的教學有很大的幫助。

3.3 火柴掛重物

如圖4所示，在只有一根牙簽(或火柴)接觸桌面的情況下，使用三根牙簽(或火柴)以及一段細線能夠將水瓶懸掛在桌子下方。

圖4

如圖5所示，對三根火柴分別進行受力分析。對于最下端的火柴，在水平方向上因受到細線對其左右兩端大小相等方向相反的壓力而保持平衡；在豎直方向上，火柴所受重力、中間火柴對其的壓力沿豎直方向的分力的合力與細線對其向上的摩擦力相平衡。對于中間的火柴，下端火柴給予的斜向上方的支持力與火柴所受重力、最上端火柴給予的斜向下方的壓力相平衡，保證中間火柴的平衡。對于最上端的火柴，中間火柴給予的支持力、桌面對其的支持力與火柴所受重力、細線的拉力相平衡，保證最上端火柴的平衡。

圖5

在人教版高中物理必修第一冊第三章第五節(jié)中有關于共點力平衡的學習內容。使用火柴掛重物這一來源于生活實際的實驗，既可以讓學生通過理論來分析火柴受力情況，加深學習效果，又能夠讓學生在實際中運用簡單的道具進行實驗，體會理論的實際應用。

4 結語

總之，將經過篩選的網絡平臺科普視頻應用到物理課堂的教學當中，不僅能激發(fā)學生的好奇心，調動學生的探索積極性，還能夠讓他們用生活中隨處可見的素材親身實驗、探究，在探索的過程中提高物理學科核心素養(yǎng)，最終達到寓教于樂的教學效果。用于教學的網絡科普實驗資源也需要教師進行加工、選擇，最終作為課本、課堂中的拓展知識呈現給學生。