新課標(biāo)下實驗微課在物理教學(xué)中的實踐與研究

摘 要：隨著教育技術(shù)的不斷進(jìn)步，實驗微課作為一種新興的教學(xué)形式逐漸受到關(guān)注。通過深入分析實驗微課制作的趣味性、目的性、系列性等原則，以及科學(xué)翻轉(zhuǎn)、深度互動、任務(wù)驅(qū)動等策略的應(yīng)用，提出一套系統(tǒng)的實驗微課設(shè)計框架。這一框架對于推動實驗微課發(fā)展、提升教學(xué)效果具有積極的現(xiàn)實意義。

關(guān)鍵詞：實驗微課；物理教學(xué)；實踐策略

作者簡介：夏穩(wěn)（1981—），男，江蘇省蘇州市吳中區(qū)甫里中學(xué)。

為滿足新時代的教育需求，制作實驗微課需要一套科學(xué)、系統(tǒng)的原則和策略。本文從趣味性、目的性和系列性三個方面出發(fā)，深入探討實驗微課設(shè)計的核心原則，聚焦思維能力與核心素養(yǎng)，提出一種符合學(xué)生認(rèn)知特點(diǎn)的全新設(shè)計方法。

一、基于認(rèn)知特點(diǎn)，遵循實驗微課制作原則

（一）趣味性——激發(fā)認(rèn)知興趣

在教育領(lǐng)域，趣味性被認(rèn)為是調(diào)動學(xué)生學(xué)習(xí)積極性和激發(fā)學(xué)生認(rèn)知興趣的關(guān)鍵因素。在實驗微課設(shè)計中，如何利用趣味性元素使知識更具吸引力，成為教育改革中的重要課題。

例如，在教學(xué)光的折射定律時，教師可以從一個引人入勝的情境出發(fā)，如“探險尋找失落的寶藏”。充滿趣味的情境不僅能激發(fā)學(xué)生對光學(xué)的興趣，還能為折射定律的學(xué)習(xí)營造輕松愉快的氛圍。在教學(xué)過程中，教師將這個情境融入課堂，通過問題“為什么在寶藏地圖上看到的路線與實際走的路線不一樣？”將學(xué)生自然引入學(xué)習(xí)狀態(tài)。隨后，教師通過一個簡單而有趣的實驗——利用玻璃杯和水來模擬折射現(xiàn)象，讓學(xué)生親身體驗折射的過程。這種方式將抽象的理論轉(zhuǎn)化為具體的感知，使折射定律不再是枯燥的知識，而是有趣的實驗現(xiàn)象。引入趣味性元素不僅可以激發(fā)學(xué)生的認(rèn)知興趣，還可以創(chuàng)造一個積極的學(xué)習(xí)環(huán)境，使知識傳遞更為高效，培養(yǎng)學(xué)生對科學(xué)探索的興趣。

（二）目的性——把握認(rèn)知節(jié)點(diǎn)

隨著教育技術(shù)的不斷發(fā)展，實驗微課作為一種創(chuàng)新的教學(xué)形式，逐漸引起了廣泛關(guān)注。制作實驗微課需要遵循一系列原則，以確保學(xué)生能夠在學(xué)習(xí)過程中達(dá)到預(yù)期目標(biāo)。其中，目的性原則至關(guān)重要，明確的學(xué)習(xí)目標(biāo)可以引導(dǎo)學(xué)生有目的地學(xué)習(xí)，確保知識的有序傳遞。

以“拋體運(yùn)動”一課為例，教師可以設(shè)定具體的學(xué)習(xí)目標(biāo)，如“理解拋體運(yùn)動的基本原理，能夠運(yùn)用相關(guān)公式解決實際問題”。為了幫助學(xué)生更好地理解這一目標(biāo)，教師可以引用一個貼近生活的例子：為什么籃球運(yùn)動員在投籃時需要考慮投籃角度和初速度的影響？這一實例將抽象的物理概念與學(xué)生熟悉的現(xiàn)實場景相聯(lián)系，為學(xué)習(xí)提供了生動的背景。在實際教學(xué)過程中，教師以籃球運(yùn)動為案例，通過引導(dǎo)學(xué)生觀察籃球的運(yùn)動軌跡，分析影響軌跡的因素，激發(fā)他們對拋體運(yùn)動的興趣。隨后，教師逐步展示相關(guān)公式的推導(dǎo)過程，使學(xué)生深入理解物理學(xué)原理。在此過程中，教師要注重引導(dǎo)學(xué)生形成關(guān)鍵的認(rèn)知節(jié)點(diǎn)，例如在討論拋出高度時，強(qiáng)調(diào)初速度對軌跡的影響。在這種分階段目標(biāo)的引導(dǎo)下，學(xué)生能夠逐漸形成對拋體運(yùn)動的整體認(rèn)識，建立清晰的認(rèn)知框架。

通過設(shè)定明確的學(xué)習(xí)目標(biāo)和把握關(guān)鍵認(rèn)知節(jié)點(diǎn)，學(xué)生能夠有目的地學(xué)習(xí)，在認(rèn)知體系構(gòu)建過程中形成連貫的邏輯框架。目的性原則能使學(xué)習(xí)過程更為系統(tǒng)和有序，學(xué)生也會因此更加主動地參與到學(xué)習(xí)中，從而充分發(fā)揮實驗微課的優(yōu)勢［1］。

（三）系列性——契合認(rèn)知規(guī)律

在實驗微課設(shè)計中，系列性原則對于促進(jìn)學(xué)生深層次理解知識至關(guān)重要。教師應(yīng)合理連接各個教學(xué)環(huán)節(jié)，幫助學(xué)生建立知識間的紐帶，增強(qiáng)學(xué)習(xí)的連貫性和整體性。

以“光的折射”一課為例，教師可以圍繞折射定律設(shè)計一系列連貫的實驗活動。情境設(shè)定為“追蹤光的奇妙旅程”，將折射定律的學(xué)習(xí)過程劃分為多個相互關(guān)聯(lián)的實驗，逐步深化學(xué)生對折射定律的理解。首先，教師可以通過一個簡單的實驗，如利用玻璃杯和水模擬光的折射現(xiàn)象，引導(dǎo)學(xué)生初步了解折射的基本原理。在第二個實驗中，教師可以引入棱鏡，展示光線經(jīng)過多次折射的現(xiàn)象，引導(dǎo)學(xué)生探討更為復(fù)雜的折射情況。在第三個實驗中，教師可以設(shè)計一個仿真環(huán)境，例如模擬水中游泳者的形象，讓學(xué)生觀察并分析實際生活中的折射現(xiàn)象。這一系列實驗通過逐步增加難度，使學(xué)生在不同的認(rèn)知階段都能建立扎實的認(rèn)知節(jié)點(diǎn)。系列性微課設(shè)計能為學(xué)生提供深度學(xué)習(xí)的機(jī)會，符合認(rèn)知規(guī)律中“漸進(jìn)、連貫”的特點(diǎn)，能夠幫助學(xué)生更好地理解知識，形成更加穩(wěn)固和系統(tǒng)的認(rèn)知結(jié)構(gòu)［2］。

二、指向思維能力，捕捉鏈接實驗微課的時機(jī)

（一）懵懂時，指導(dǎo)科學(xué)推理

在學(xué)習(xí)新知識的初期，學(xué)生常處于一種懵懂狀態(tài)，對所接觸的概念尚未建立牢固的認(rèn)知。這一階段是引導(dǎo)學(xué)生形成科學(xué)推理能力的關(guān)鍵時期。教師應(yīng)巧妙利用這一時機(jī)，利用實驗微課激發(fā)學(xué)生的好奇心和科學(xué)探究欲望，引導(dǎo)他們從懵懂的狀態(tài)出發(fā)展開科學(xué)推理。

在教學(xué)熱傳導(dǎo)的基本概念時，教師可以在微課中引用實例：為什么有些金屬摸起來會比較冷，而有些則比較暖？通過這一問題激發(fā)學(xué)生對熱傳導(dǎo)現(xiàn)象的好奇心，引導(dǎo)他們進(jìn)入科學(xué)推理過程。在教學(xué)過程中，教師可以首先安排一個簡單的實驗：將不同金屬材料置于相同環(huán)境中，觀察它們的溫度變化。學(xué)生在觀察過程中思考，運(yùn)用科學(xué)推理理解觀察到的現(xiàn)象。接著，教師進(jìn)行理論講解，解釋熱傳導(dǎo)的基本原理，并幫助學(xué)生將實驗觀察與理論知識聯(lián)系起來。在這一過程中，教師不僅注重讓學(xué)生理解概念，還鼓勵他們提出假設(shè)、設(shè)計實驗，從而培養(yǎng)科學(xué)推理的思維模式。通過實際操作與思考，學(xué)生逐漸在懵懂中形成對熱傳導(dǎo)的初步認(rèn)知。

在學(xué)生的懵懂階段巧妙地引導(dǎo)他們開展科學(xué)推理，有助于他們更深入地理解新知識。實驗微課在這一環(huán)節(jié)的應(yīng)用，不僅可以提升學(xué)生的科學(xué)推理能力，還可以增強(qiáng)他們解決問題的能力。

（二）活動時，激勵質(zhì)疑求新

學(xué)生在參與活動時常會表現(xiàn)出學(xué)習(xí)積極性和求知欲望，教師在實驗微課設(shè)計中要捕捉這一時機(jī)，激勵學(xué)生提出質(zhì)疑、探索新知，這對于培養(yǎng)學(xué)生的思辨能力和創(chuàng)新能力至關(guān)重要。

以“電磁感應(yīng)”一課為例，教師可以提出問題：手機(jī)無線充電是如何實現(xiàn)的？引導(dǎo)學(xué)生主動質(zhì)疑并探索答案，從而深入理解電磁感應(yīng)的機(jī)制。在教學(xué)過程中，教師從實驗出發(fā)，展示電磁感應(yīng)的基本現(xiàn)象，激發(fā)學(xué)生的好奇心。學(xué)生理解無線充電器的工作原理是通過在充電板中產(chǎn)生變化的磁場，感應(yīng)到手機(jī)中的線圈，進(jìn)而產(chǎn)生感應(yīng)電流給手機(jī)電池充電后，教師應(yīng)鼓勵學(xué)生積極提問，激發(fā)他們的質(zhì)疑精神。為進(jìn)一步鞏固學(xué)生的知識理解，教師還可以組織小組活動，讓學(xué)生通過團(tuán)隊討論和實驗設(shè)計來探究生活中更多利用電磁感應(yīng)現(xiàn)象的案例。通過這些互動活動，學(xué)生在實際操作中不僅能深化對電磁感應(yīng)的理解，還能提升積極思考和解決問題的能力。

實驗微課在互動活動中的應(yīng)用，不僅能提高學(xué)生的實踐能力，促使他們在實踐中運(yùn)用所學(xué)知識，還能激勵學(xué)生質(zhì)疑求新，激發(fā)他們主動思考和探索科學(xué)問題的熱情。

（三）發(fā)散時，建構(gòu)情景模型

學(xué)生處于發(fā)散思維狀態(tài)時，容易接受新知識，進(jìn)行跨學(xué)科思考。在實驗微課設(shè)計中，教師要重視學(xué)生發(fā)散思維的理想時機(jī)，可以通過建構(gòu)情境模型來激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)造力和想象力，拓展實驗微課的深度。

以“光的色散”一課為例，教師可以選擇“光的彩虹之謎”作為引子，引發(fā)學(xué)生的好奇心。教師可以提出問題：為什么彩虹中的顏色總是按照紅、橙、黃、綠、藍(lán)、靛、紫的次序排列？通過這一問題，引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)入一個充滿想象力的學(xué)習(xí)情境，建構(gòu)光的色散情境模型。在教學(xué)過程中，教師可以首先引導(dǎo)學(xué)生通過實驗觀察彩虹現(xiàn)象，并提出問題：“為什么白光經(jīng)過雨滴后會分解成七種顏色？”在問題引導(dǎo)下，學(xué)生開始思考并嘗試解釋這一現(xiàn)象。接下來，教師以情境模型為主線，通過展示動畫、圖片等多媒體資料，幫助學(xué)生理解光的波長和折射的基本原理。在這個過程中，教師鼓勵學(xué)生自由想象，構(gòu)建他們心中的“彩虹模型”，引導(dǎo)他們從感性認(rèn)知逐漸過渡到理性認(rèn)知。教師還可以組織小組活動，讓學(xué)生合作設(shè)計新的實驗，以拓展他們對彩虹形成過程的理解。例如，學(xué)生可以嘗試通過不同介質(zhì)模擬彩虹現(xiàn)象，或探討其他環(huán)境中是否可能出現(xiàn)不同的顏色順序。

在學(xué)生發(fā)散思維的關(guān)鍵時刻，實驗微課能夠通過情境模型的構(gòu)建，使學(xué)習(xí)過程更加生動有趣，有效激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)造力，培養(yǎng)其發(fā)散思維能力，深化其對知識的理解。

三、聚焦核心素養(yǎng)，創(chuàng)新應(yīng)用實驗微課的策略

（一）科學(xué)翻轉(zhuǎn)，形成物質(zhì)觀念

科學(xué)翻轉(zhuǎn)是一種以學(xué)生為主體、以問題為導(dǎo)向的學(xué)習(xí)模式，能夠培養(yǎng)學(xué)生的學(xué)科興趣和獨(dú)立思考能力。在實驗微課中，科學(xué)翻轉(zhuǎn)策略不僅有助于學(xué)生形成物質(zhì)觀念，還能增強(qiáng)他們的實驗設(shè)計和數(shù)據(jù)分析能力。

以“浮力”一課為例，教師可以選擇“不同密度物體在水中的浮沉現(xiàn)象”作為科學(xué)翻轉(zhuǎn)的主題。首先，教師可以提出問題：為什么有些物體能漂浮在水面上，而有些物體會下沉？以問題激發(fā)學(xué)生對浮力的好奇心。在教學(xué)過程中，教師首先組織學(xué)生進(jìn)行簡單的浮力實驗，觀察不同密度的物體在水中的浮沉現(xiàn)象。在實驗中，學(xué)生可能會產(chǎn)生更多疑問，此時教師可以引導(dǎo)他們提出具體問題，例如“是什么決定了物體在水中是漂浮還是下沉？”然后，以學(xué)生提出的問題為導(dǎo)向，教師講解有關(guān)浮力的理論知識，鼓勵學(xué)生自主學(xué)習(xí)相關(guān)概念，注重引導(dǎo)學(xué)生形成對浮力的初步認(rèn)識。接下來，教師鼓勵學(xué)生分組設(shè)計進(jìn)一步的實驗，驗證浮力定律。在這一過程中，學(xué)生通過自主設(shè)計實驗，不僅深化了對浮力的理解，還培養(yǎng)了實驗設(shè)計和數(shù)據(jù)分析的能力。

科學(xué)翻轉(zhuǎn)策略在初中物理實驗微課中的應(yīng)用，能夠激發(fā)學(xué)生主動探究知識的興趣，使他們形成深刻的物質(zhì)觀念，為他們未來的科學(xué)學(xué)習(xí)奠定堅實基礎(chǔ)。

（二）深度互動，分析事實證據(jù)

深度互動是實驗微課中不可或缺的策略，學(xué)生通過有效的交流與討論，能夠深入理解實驗現(xiàn)象，獲取事實證據(jù)。教師應(yīng)引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行深度互動，促使他們積極參與、分享觀察，提升學(xué)習(xí)效果。

以“簡單機(jī)械”一課為例，教師可以選擇“斜面上的滑動摩擦力”作為深度互動的主題。教師可以提出問題激發(fā)學(xué)生對滑動摩擦力的興趣，如“為什么物體在斜面上會滑動？”在教學(xué)過程中，教師首先組織學(xué)生進(jìn)行簡單的斜面實驗，讓他們觀察物體在不同角度的斜面上滑動的過程，基于實驗現(xiàn)象提出自己的疑問，如“物體在斜面上的滑動速度受哪些因素影響？”接著，教師以學(xué)生提出的問題為導(dǎo)向，講解相關(guān)理論知識，讓學(xué)生自主學(xué)習(xí)滑動摩擦力的概念。在這個階段，教師注重引導(dǎo)學(xué)生形成對滑動摩擦力的初步理解。隨后，教師將學(xué)生分為小組，鼓勵他們合作設(shè)計進(jìn)一步的實驗，例如測量不同斜面材料或不同斜面角度下物體所受的滑動摩擦力的大小。

在小組討論和實驗過程中，學(xué)生能夠通過互動相互啟發(fā)，驗證各自的猜想，共同分析事實證據(jù)，培養(yǎng)實驗設(shè)計和數(shù)據(jù)分析能力。深度互動鼓勵學(xué)生積極參與、分享觀察和分析證據(jù)，學(xué)生得以深入地理解實驗現(xiàn)象，提高團(tuán)隊合作能力和表達(dá)能力。

（三）任務(wù)驅(qū)動，修正數(shù)據(jù)信息

任務(wù)驅(qū)動是實驗微課中一項關(guān)鍵策略。通過設(shè)定明確的任務(wù)目標(biāo)，學(xué)生可以在實驗過程中更有針對性地收集數(shù)據(jù)、分析結(jié)果，并在修正過程中提升實驗設(shè)計的深度和科學(xué)思維能力。

在“光的折射”課程中，教師可以選擇“介質(zhì)對光的折射角的影響”作為任務(wù)驅(qū)動的主題。首先，教師可以提出問題：光從空氣斜射入不同介質(zhì)中，折射角是否相同？這一問題旨在激發(fā)學(xué)生對光的折射現(xiàn)象的實驗興趣。在教學(xué)過程中，教師可以布置任務(wù)，要求學(xué)生設(shè)計實驗，通過改變第二介質(zhì)（如水、玻璃等），收集各介質(zhì)中光的折射角數(shù)據(jù)。學(xué)生在此過程中可能會遇到實驗設(shè)計或數(shù)據(jù)分析方面的挑戰(zhàn)。在實驗完成后，教師可以組織集體討論，鼓勵學(xué)生分享實驗結(jié)果，并根據(jù)討論中的反饋，指導(dǎo)他們修正實驗方案。經(jīng)過反復(fù)修正和優(yōu)化，學(xué)生不僅能夠深化對光折射定律的理解，還能提升實驗設(shè)計的深度和準(zhǔn)確性，逐步培養(yǎng)科學(xué)思維和實驗技能。

任務(wù)驅(qū)動策略通過設(shè)立明確的實驗任務(wù)，引導(dǎo)學(xué)生主動收集和修正數(shù)據(jù)信息，有效提高了實驗設(shè)計的深度和嚴(yán)謹(jǐn)性。在完成任務(wù)的過程中，學(xué)生不僅能夠深入理解光的折射定律，還能培養(yǎng)實際操作和數(shù)據(jù)分析能力。這一策略在實驗微課中的應(yīng)用能夠促進(jìn)學(xué)生的主動參與和團(tuán)隊合作。

結(jié)語

本文探討實驗微課的設(shè)計原則與策略，在趣味性、目的性和系列性原則的指導(dǎo)下，闡述科學(xué)翻轉(zhuǎn)、深度互動和任務(wù)驅(qū)動等策略的應(yīng)用，希望這一框架為實驗微課的設(shè)計提供一種科學(xué)的創(chuàng)新思路，推動實驗微課的發(fā)展，更好地促進(jìn)學(xué)生的科學(xué)思維和實驗技能的培養(yǎng)。

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