微課在高中物理實驗教學(xué)中的應(yīng)用研究

駱宇哲

（浙江省象山縣第三中學(xué)，浙江 象山 315700）

隨著網(wǎng)絡(luò)的普及應(yīng)用和發(fā)展，高中物理實驗教學(xué)可以積極引入微課新型教學(xué)模式，充分利用微課視頻激發(fā)學(xué)生參與高中物理實驗活動的積極性，將傳統(tǒng)物理實驗教學(xué)與信息化技術(shù)深度融合，較好地提高學(xué)生的動手實踐能力和嚴謹?shù)目茖W(xué)精神，增強學(xué)生的高中物理核心素養(yǎng)和能力。

一、微課在高中物理實驗教學(xué)的應(yīng)用優(yōu)勢

高中物理實驗是極其重要的教學(xué)內(nèi)容。教師通過演示實驗向?qū)W生展示直觀形象的實驗現(xiàn)象，培養(yǎng)學(xué)生細致觀察和嚴謹分析的能力，較好地培養(yǎng)學(xué)生的實驗操作技巧。并通過高中物理分組實驗，調(diào)動全體學(xué)生參與物理實驗的積極性和主動性，在明確分工、相互配合的實驗動手操作過程中，理解實驗原理，掌握實驗過程和方法，較好地培養(yǎng)學(xué)生的高中物理科學(xué)素養(yǎng)。另外，還可以通過高中物理課外實驗拉近高中物理與社會生活之間的距離，激發(fā)學(xué)生探究物理實驗的興趣，更好地鼓勵學(xué)生發(fā)散創(chuàng)新思維，確保課外探究實驗的順利進行，進一步提升學(xué)生的實驗?zāi)芰椭R應(yīng)用能力。

（一）通過短小精悍的微課完成實驗準備

微課體現(xiàn)出短小精悍、內(nèi)容精練的特點，主要是圍繞某一單元知識點進行針對性的視頻講解，學(xué)生可以較好地利用微課進行高中物理實驗前期的準備工作，預(yù)先了解實驗內(nèi)容及實驗操作流程，對高中實驗活動有基本的認知。

（二）深化對物理實驗的認知和體悟

由于微課視頻中的內(nèi)容能夠隨時觀看，不受時間、地點的限制進行循環(huán)播放，因此能夠較好地應(yīng)用于高中物理實驗教學(xué)之中。學(xué)生可以根據(jù)自己的知識接受程度和學(xué)習(xí)進度，合理安排自己的時間，對重點實驗進行反復(fù)觀看和學(xué)習(xí)，以增強對高中物理實驗的理解和記憶，包括物理實驗步驟、實驗現(xiàn)象、實驗結(jié)論、注意事項等，從而達到對物理實驗知識鞏固加深的效果。

（三）展示復(fù)雜的物理實驗過程

高中物理實驗涵蓋力學(xué)、電學(xué)、光學(xué)、原子物理等內(nèi)容，對于實驗環(huán)境、實驗器材、實驗操作要求非常嚴格。微課能夠突破實驗儀器的限制，形象地展示復(fù)雜的實驗過程，讓學(xué)生通過視頻演示理解復(fù)雜抽象的實驗規(guī)律，并在觀察實驗現(xiàn)象的同時總結(jié)歸納實驗結(jié)論，進一步深化學(xué)生的實驗探究思想。例如：在“測量電源電動勢和內(nèi)阻”的物理實驗中，可以利用微課視頻的方式進行講解和演示，通過虛擬實驗室模擬平臺，完整清晰地講解不同的電路連接方式，引導(dǎo)學(xué)生對不同的實驗電路進行誤差分析，較好地提升學(xué)生的高中物理實驗探究能力和物理思維。

二、微課在高中物理實驗教學(xué)中的應(yīng)用分析

（一）運用微課進行課前預(yù)習(xí)

在高中物理實驗之中，實驗器材是必不可少的重要部分。尤其是在力學(xué)實驗和電學(xué)實驗之中，要用到諸多實驗器材，如打點計時器、游標卡尺、螺旋測微器、多用電表等。學(xué)生在初中階段已經(jīng)接觸過刻度尺，然而局限于粗略測量而無法實現(xiàn)更高精度的測量?；谶@一學(xué)情分析前提，教師可以借助于直觀形象的微課呈現(xiàn)物理實驗儀器的使用步驟和操作方法，向?qū)W生介紹螺旋測微器的構(gòu)造及工作原理，結(jié)合學(xué)生的具體學(xué)情引導(dǎo)學(xué)生進行課前預(yù)習(xí)，并記錄自己在預(yù)習(xí)中存在的疑惑，如：可以通過微課展示打點計時器的組成部分、工作原理、使用過程，引導(dǎo)學(xué)生對打點計時器所打出的紙帶進行分析，包括時間間隔、計時點、計數(shù)點、距離測量等，對打點計時器有一個初步直觀的認知，為后續(xù)實驗操作打點計時器作好鋪墊。同時，在課前運用微課展示實驗基本內(nèi)容，包括實驗?zāi)康摹⒃?、器材、步驟、數(shù)據(jù)分析、誤差分析等，幫助學(xué)生預(yù)習(xí)新知，明確實驗要點、注意事項，并對特殊儀器的使用方法進行預(yù)習(xí)。

在課堂學(xué)習(xí)環(huán)節(jié)，教師可以利用微課展示游標卡尺和螺旋測微器的基本結(jié)構(gòu)、測量原理等，引導(dǎo)學(xué)生學(xué)會運用游標卡尺和螺旋測微器測量物理長度、厚度、深度，做到心中有數(shù)，有的放矢，指導(dǎo)學(xué)生掌握螺旋測微器、游標卡尺的讀數(shù)方法，進一步加深對物理知識的記憶。

同時，教師還可以預(yù)先錄制微課，指導(dǎo)學(xué)生了解高中物理實驗內(nèi)容，圍繞某一個物理問題進行探究或?qū)δ骋晃锢矶蛇M行驗證，充分考慮學(xué)生的高中物理實驗基礎(chǔ)、已掌握的實驗方法及具備的實驗?zāi)芰Φ?，指?dǎo)學(xué)生快速進入物理實驗狀態(tài)，進行實驗操作并觀察實驗現(xiàn)象。并且，要在微課錄制的過程中注重微課導(dǎo)入的新穎性和趣味性，可以采用問題導(dǎo)入、生活情境導(dǎo)入等策略，合理設(shè)置懸念，吸引學(xué)生的注意力，讓學(xué)生預(yù)先了解本節(jié)課物理實驗的目的、實驗原理、實驗過程、注意事項等，達到課前高效預(yù)習(xí)的目的。

（二）利用微課進行實驗課堂的嵌入

教師可以利用微課快速對實驗重點進行展示，并對學(xué)生觀看微課后存在的疑惑進行解答和說明，讓學(xué)生充分深入地理解實驗?zāi)康?、實驗原理、實驗步驟和注意事項，積極主動進行動手實驗操作，觀察實驗現(xiàn)象，并對實驗數(shù)據(jù)進行及時記錄、分析和總結(jié)，最終通過小組合作、交流討論的方式得出實驗結(jié)論，及時整理實驗過程中的注意事項，并對實驗中出現(xiàn)的偏差進行分析和反饋。

以“探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系”實驗教學(xué)為例，考慮到學(xué)生已經(jīng)學(xué)過相關(guān)的運動學(xué)知識、受力分析方法和牛頓第一定律，而物理探究實驗是培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)思維和方法的重要載體和手段，要通過物理實驗的主動探究引導(dǎo)學(xué)生主動思維和實踐，在動手動腦的物理實驗中習(xí)得物理原理和物理規(guī)律。教師可以播放劉翔雅典奧運奪金的微視頻，引導(dǎo)和啟發(fā)學(xué)生思考視頻現(xiàn)象的原因，認識到質(zhì)量越小，慣性越小，物體運動狀態(tài)更容易被改變。繼而，再開展猜想和假設(shè)，讓學(xué)生猜測加速度a 與力F、質(zhì)量m 之間的定量關(guān)系。然后，通過播放多媒體視頻，引用之前類似的案例進行方法遷移，確定實驗方法——控制變量法，即：1.保持質(zhì)量m 不變，研究a 與F 的關(guān)系；2.保持受力F 不變，研究a 與m 之間的關(guān)系。并以小組為單位設(shè)計實驗探究方案，包括實驗器材、實驗步驟、實驗數(shù)據(jù)處理等。實驗方案一采用教材上的方案：用天平分別測出小車的質(zhì)量m 和桶及桶內(nèi)鉤碼的總質(zhì)量m，試問小車的加速度應(yīng)當如何表示？這里可以采用逐差法計算出加速度a，通過牛頓第二定律方程求出整體加速度a。實驗方案二：將打點計時器更換為光電門傳感器，利用微視頻展示實驗方案的相關(guān)原理和實驗操作步驟，要求學(xué)生觀察實驗現(xiàn)象，并對實驗數(shù)據(jù)進行記錄、分析和處理，最后推導(dǎo)出最終的實驗結(jié)論。

又如：在高中物理實驗“測電源的電動勢和內(nèi)阻”的教學(xué)之中，主要是學(xué)習(xí)閉合電路歐姆定律的實際應(yīng)用，培養(yǎng)學(xué)生運用圖像法處理實驗數(shù)據(jù)、分析實驗誤差的能力。在教學(xué)過程中，可以利用多媒體進行問題引入，讓學(xué)生復(fù)習(xí)閉合電路歐姆定律的不同表達式及電源U-I 圖，了解U-I直線的縱軸截距為電動勢、斜率的絕對值為電源內(nèi)阻。再參考教材的方案設(shè)計實驗方案，明確實驗原理。方案一：伏安法。將電流表、滑動變阻器與電源相串聯(lián)，電壓表并聯(lián)于電源兩端，改變滑動變阻器的阻值。方案二：安阻法。通過串聯(lián)設(shè)計的方法改變電阻箱的阻值，學(xué)生要在實驗中仔細觀察并記錄串聯(lián)中的電流表計數(shù)、電阻箱計數(shù)。方案三：伏阻法。利用串聯(lián)的方式測取電壓表的計數(shù)與電阻箱的計數(shù)，可以采用2～3 個開關(guān)固定電路，無須更改電壓表的位置，獲得不同的電壓值。在對實驗數(shù)據(jù)進行處理操作中，可以利用圖像法將實驗數(shù)據(jù)描點連線，形成U-I 實驗圖，以縱軸截距為電動勢E，以直線斜率的絕對值為內(nèi)阻r，直線與橫軸的交點為短路電流，從而直觀清晰地得到電動勢和內(nèi)阻的值。最后，進行實驗誤差分析。以方案一為例，實驗中的電壓表與電流表的計數(shù)誤差并非預(yù)設(shè)的系統(tǒng)誤差，對此可以利用U-I圖探究某一節(jié)干電池的電動勢和內(nèi)電阻，思考圖中對應(yīng)點的外電路電阻及內(nèi)部熱耗功率。

微課視頻在課堂的運用有助于學(xué)生延遲觀察實驗現(xiàn)象，通過視頻設(shè)備的“慢鏡頭”緩慢呈現(xiàn)實驗過程，讓學(xué)生更加清晰全面地觀察到實驗整個過程。以學(xué)習(xí)“牛頓第二定律瞬時性特點”的物理知識為例，由于不少學(xué)生對“繩”“桿”提供的彈力具有瞬時性特點缺乏深入理解，因而可以運用微課視頻緩慢呈現(xiàn)實驗過程，利用“慢動作”的功能錄制剪斷細繩或彈簧瞬間時小球的運動狀態(tài)，全面細致地體會繩桿模型的物理知識。在《自由落體運動》的教學(xué)中，因自由落體運動通常持續(xù)時間較短，為幫助學(xué)生清晰細致地觀察實驗現(xiàn)象，運用微課視頻的慢功能緩慢呈現(xiàn)物體下落過程，讓學(xué)生直觀清晰地感受自由落體運動的規(guī)律及特點。另外，對于課堂上無法進行的實驗，也可以通過微課視頻進行呈現(xiàn)，如通過紀錄片呈現(xiàn)核裂變及核聚變的反應(yīng)過程，通過模擬實驗讓學(xué)生了解其具體應(yīng)用，從而激發(fā)學(xué)生的想象，增進學(xué)生對物理實驗的理解和記憶。

（三）運用微課進行課后鞏固和復(fù)習(xí)

為了更好地鞏固課堂所學(xué)知識、培養(yǎng)學(xué)生的發(fā)散思維，可以將微課應(yīng)用于高中實驗課后復(fù)習(xí)階段，充分考慮學(xué)習(xí)節(jié)奏緊湊、學(xué)生學(xué)習(xí)能力的差異性因素，利用微課幫助學(xué)生及時弄懂課堂上尚未理解透徹的疑難點，并為學(xué)生擴展更多可行的實驗方案，進一步發(fā)散學(xué)生的物理創(chuàng)新思維和能力；并可以在微課結(jié)束后，將完整的實驗探究過程制作成微課進行上傳分享和交流，讓學(xué)生合理調(diào)節(jié)自己的時間進入微信平臺或釘釘班級群完成教師推送的微練習(xí)。

例如：以“電流計改裝為大量程電壓表和電流表”的微課復(fù)習(xí)環(huán)節(jié)為例，通過重現(xiàn)實驗分析論證過程，較好地滿足不同學(xué)生的不同復(fù)習(xí)需求，保證高中物理實驗教學(xué)的連續(xù)性。采用多媒體引導(dǎo)學(xué)生思考如何將電流計改裝為大量程的電壓表和電流表，向?qū)W生講授改裝成大量程電壓表和電流表的原理，結(jié)合例題啟發(fā)學(xué)生利用串聯(lián)分壓采用電流計與大電阻串聯(lián)的方式。同樣，結(jié)合例題引導(dǎo)學(xué)生利用并聯(lián)分流將電流計與小電阻并聯(lián)，就可以改裝為大量程的電流表。最后，再通過平臺設(shè)計“電流計改裝為大量程電壓表和電流表”的微練習(xí)。

例如：在“驗證機械能守恒定律”的微課復(fù)習(xí)環(huán)節(jié)之中，為了增進學(xué)生對機械能定律的深入體悟，可以運用多媒體引導(dǎo)學(xué)生回顧機械能守恒定律，思考如何用實驗進行驗證，并講授機械能守恒定律的實驗原理，可以利用自由落體運動來進行驗證，在實驗中驗證重力勢能的減少量與動能的增加量在實驗誤差允許范圍內(nèi)相等，則能夠較好地驗證機械能守恒定律。最后，教師引導(dǎo)學(xué)生對實驗數(shù)據(jù)進行處理，通過實驗得到點跡清晰的紙帶，對紙帶進行分析并獲取相應(yīng)的實驗數(shù)據(jù)，處理方法有：利用起始點與第n 點驗證機械能守恒定律；利用任選的兩點來驗證機械能守恒定律。同時，還要對實驗誤差進行分析，讓學(xué)生思考：重力勢能減少量與動能增加量是絕對相等的嗎？通過分析得知物理實驗中的誤差屬于系統(tǒng)誤差，主要來自于空氣阻力及紙帶與限位孔之間的摩擦阻力；也可以使紙帶與限位孔均位于豎直平面以內(nèi)，起到減小摩擦阻力的效果。另外，教師還可以適當進行實驗方案拓展，如：可以利用單擺和光電門來驗證，測量小球釋放時球心到小球最低處球心間的高度、遮光條寬度和遮光條擋光時間，最終驗證機械能守恒定律。

（四）“微課+ 翻轉(zhuǎn)課堂”的應(yīng)用

在高中物理實驗教學(xué)實踐之中，可以探索基于微課的翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)模式，主要包括課前學(xué)習(xí)、課上探究、課后鞏固等不同環(huán)節(jié)，其中：課前學(xué)習(xí)環(huán)節(jié)主要是通過文本、視頻學(xué)習(xí)明確實驗?zāi)康?、原理，制定實驗方案并動手操作實驗，熟悉實驗操作流程，并做好預(yù)習(xí)筆記，記錄自己在課前預(yù)習(xí)中存在的疑問。在課上探究環(huán)節(jié)可以采用小組交流討論的方式進行探究實驗，完成實驗設(shè)計并記錄實驗數(shù)據(jù)，教師可以適時進行點撥和答疑。在課后鞏固環(huán)節(jié)，主要是對物理實驗知識進行鞏固和復(fù)習(xí)。

例如：在“探究小車速度隨時間的變化規(guī)律”物理實驗之中，先用微課引導(dǎo)學(xué)生進行實驗內(nèi)容的預(yù)習(xí)；在實驗操作過程中，用微視頻的方式講解實驗器材、實驗操作、實驗疑難等，講解數(shù)據(jù)處理的方法，如確定計數(shù)點并進行測量、計算瞬時速度等，通過對相關(guān)實驗數(shù)據(jù)的分析和處理，觀察并思考點的分布規(guī)律，采用直線擬合的方式，使盡可能多的點處于直線上，不在直線上的點則均勻分布于直線兩側(cè)，最終繪制生成小車運動的速度—時間圖像。通過微課與“翻轉(zhuǎn)課堂”的結(jié)合教學(xué)，能夠有效促進學(xué)生積極主動思考問題，提高學(xué)生的合作探究能力。

又如：在高中物理實驗“平拋運動”的教學(xué)之中，在課前環(huán)節(jié)要選取不同實驗器材，鼓勵學(xué)生自主設(shè)計實驗方案，分組進行合作探究，嘗試運用不同的方法找到平拋運動的規(guī)律，引導(dǎo)學(xué)生形成“化曲為直”的思想，思考運動分解的方法，并猜想分解到什么方向較為容易，且在各個方向上分別做什么運動。組織學(xué)生進行相互討論，找到研究比較復(fù)雜的運動的方法，如運動的分解、對平拋運動進行假設(shè)，通過多媒體展示小球平拋運動的條件，根據(jù)這一預(yù)設(shè)條件進行大膽猜想：豎直方向上的小球做自由落體運動，水平方向的小球做勻速直線運動，并通過實驗驗證這一假設(shè)，最后得出結(jié)論：平拋運動的物體可以看作豎直方向的自由落體運動和水平方向的勻速運動。在研究平拋運動的特點時，重點要引導(dǎo)學(xué)生準確描繪出平拋運動的軌跡，并利用得到的平拋運動的軌跡進行小組展示，學(xué)生對實驗過程和實驗結(jié)果進行交流和討論，深入把握和理解平拋運動的特點。值得注意的是，教學(xué)重點應(yīng)放在“探究”上而非“規(guī)律”上，實驗過程應(yīng)把握好節(jié)奏，巧設(shè)情境，結(jié)合學(xué)生的認知規(guī)律設(shè)置問題串，由淺入深逐步引領(lǐng)學(xué)生證實自己的實驗猜想，最后由現(xiàn)象探尋到其內(nèi)在本質(zhì)。

三、結(jié)語

綜上所述，高中物理實驗教學(xué)要合理引入直觀形象的微課資源，利用微型視頻作為教學(xué)載體，以學(xué)生的自主學(xué)習(xí)為中心，將微課融入到高中物理實驗的課前、課中、課后等不同環(huán)節(jié)，啟發(fā)學(xué)生對實驗知識和原理進行自主思考和小組合作探究；并將微課與翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)模式相融合，最大程度地激發(fā)學(xué)生的物理實驗探究興趣，引領(lǐng)學(xué)生快速融入到物理實驗活動之中，幫助學(xué)生查漏補缺、鞏固強化物理知識，較好地培養(yǎng)學(xué)生的物理實驗探究能力和科學(xué)素養(yǎng)。