仿真物理實驗室-在微課制作中的應(yīng)用

1、  “仿真物理實驗室” 在微課制作中的應(yīng)用   “仿真物理實驗室” 在微課制作中的應(yīng)用21世紀(jì)初，現(xiàn)代信息技術(shù)的日臻完善改變了傳統(tǒng)的物理教學(xué)方法，仿真物理實驗在教學(xué)中的應(yīng)用就是其中之一。作為一款可以模擬出真實實驗情境的軟件，“仿真物理實驗室”在數(shù)據(jù)處理、場景設(shè)置等方面發(fā)揮了顯著的作用1。同時，信息技術(shù)的進步催生了一種新的教學(xué)模式微課教學(xué)模式。與“課堂講授，課后練習(xí)”不同，微課基本采用“課后講授，課堂探究”的方式進行教學(xué)，學(xué)生在課后通過互聯(lián)網(wǎng)學(xué)習(xí)教師提供的教學(xué)視頻，對知識的鞏固與評價則是在課堂中進行2。實踐證明，微課教學(xué)模式對學(xué)生自主學(xué)習(xí)能力起到了積極的影

2、響，但同時很多教師反映設(shè)計微課的過程存在一定的難度，尤其表現(xiàn)在部分需要實驗探究的微課設(shè)計上。物理課程標(biāo)準(zhǔn)（2011）提倡“教學(xué)方式多樣化，注重實踐探究”3，基于此，本文嘗試將“仿真物理實驗室”與微課相結(jié)合，用“仿真物理實驗室”彌補實驗操作在微課設(shè)計上的不足。1.“物理實驗”微視頻制作的前景與困惑上世紀(jì)八十年代以來，國內(nèi)外媒體已經(jīng)涌現(xiàn)了大量以科普為目的的物理實驗視頻，而真正意義上的實驗微視頻則是近幾年發(fā)展起來的，與課堂播放的實驗視頻不同，實驗微視頻是有組織、有目標(biāo)的教學(xué)視頻。通過已有經(jīng)驗，可以發(fā)現(xiàn)教師在制作和應(yīng)用的過程中給予實驗微視頻很高的評價。首先，微視頻相對于課堂實驗來說具有可重復(fù)利用性，學(xué)

3、生在不理解或者遺忘的情況下可反復(fù)觀看實驗過程達到鞏固知識的目的。其次，實驗微視頻的教學(xué)效率相對較高，教師制作微視頻時，會盡量精簡實驗過程，如實驗開始的一些準(zhǔn)備工作和實驗過程中的等待時間，這樣有助于提高學(xué)生的學(xué)習(xí)效率。另外，實驗微視頻有利于學(xué)生自主學(xué)習(xí)能力培養(yǎng)，學(xué)生在課外學(xué)習(xí)實驗內(nèi)容，可以有更多時間反思實驗過程中的細(xì)節(jié)問題，并通過課堂交流討論、查閱資料甚至動手實驗的方式自己解決存在問題?？傊瑢嶒炍⒁曨l在物理教學(xué)中的應(yīng)用前景是非?？捎^的。很多教師提出在實驗微視頻制作過程中會遇到不少困惑，如實驗器材的問題，常規(guī)實驗儀器在中學(xué)實驗室里基本配備齊全，特殊的實驗器材，很多中學(xué)難以提供。在此情況下，教師只

4、能以紙筆演示或者網(wǎng)上的資源代替實際實驗操作。除此之外，實驗微視頻的錄制效果往往成為很多教師的難題，有的實驗由于過程進行得太快或者拍攝儀器分辨率差等問題導(dǎo)致視頻最終呈現(xiàn)的只能是實驗結(jié)果，而實驗過程是不清晰的，如演示平拋運動實驗，學(xué)生只能通過聽聲音判斷兩個小球同時落地，卻很難看到平拋的軌跡。優(yōu)秀的實驗微視頻對于物理教學(xué)來說具有良好的實踐效果，它可以給學(xué)生展示真實的實驗情境，對學(xué)生理解物理概念規(guī)律有很大的幫助，但事實證明教師在制作實驗微視頻時會遇到很多實際問題，以下筆者將分析如何采用“仿真物理實驗室”軟件解決這些問題。2.仿真物理實驗軟件在微課制作中的應(yīng)用分析2.1基于仿真物理實驗設(shè)計微視頻的優(yōu)勢技

5、術(shù)的進步使得“仿真物理實驗室”軟件能夠較為真實地模擬出實驗器具，可操作的實驗范圍越來越靈活廣泛。通常仿真物理實驗包括力學(xué)、電學(xué)、光學(xué)等模塊，教師可以根據(jù)所教內(nèi)容選擇模塊里的實驗器材，經(jīng)過一定教學(xué)組織后可以在設(shè)置的實驗環(huán)境中進行實驗操作。值得一提的是，“仿真物理實驗室”在數(shù)據(jù)和圖像處理方面的功能是很可觀的，教師可以自由地設(shè)置實驗對象的屬性和參數(shù)，計算機根據(jù)不同的變量得出不同的結(jié)果或者模擬出不同的圖像。整個實驗過程和結(jié)果清晰流暢，教師只要通過錄屏軟件就可以將它變成一個完整的、相對真實的實驗微課。因此，使用仿真物理實驗軟件代替實驗操作進行微課設(shè)計，對于大部分老師來說是功能完備且簡單易行的方法。其次，

6、“仿真物理實驗室”不僅能用來設(shè)計常規(guī)物理實驗微課，最大優(yōu)勢體現(xiàn)在對于那些難以觀測、抽象程度較高的實驗如真空環(huán)境下、磁場中的實驗或者中學(xué)階段無法實施的實驗，“仿真物理實驗室”可以進行過程的模擬與結(jié)果的輸出。教師設(shè)計有關(guān)內(nèi)容的微課時，能給學(xué)生展示動態(tài)的變化過程，使學(xué)生對實驗現(xiàn)象有初步直觀的認(rèn)識，幫助他們更好地理解實驗背后的物理知識和規(guī)律?？傊?，仿真物理實驗軟件具有功能完備、操作便捷、交互性強等特點，為物理教師設(shè)計實驗微課提供了良好的平臺。2.2基于仿真物理實驗設(shè)計微視頻的典型案例分析以“凸透鏡成像規(guī)律”為例凸透鏡成像規(guī)律是初中光的折射這一章的重點也是難點，教師制作微視頻時，通常用實驗展示物像之間的

7、距離和大小的關(guān)系。然而，拍攝的實際效果往往不能達到預(yù)期，主要原因在于本節(jié)知識點不僅要求學(xué)生掌握實驗基本方法和規(guī)律，而且要學(xué)會構(gòu)造透鏡的光路圖。這一點是普通實驗難以直接觀察得到的，但“仿真物理實驗室”軟件可以做到。（1）教學(xué)目標(biāo)本節(jié)微課的設(shè)計重在通過仿真實驗軟件模擬蠟燭通過凸透鏡成像的規(guī)律，主要教學(xué)目標(biāo)在于：第一，了解凸透鏡成像的規(guī)律，包括物距像距的變化、成像的大小等規(guī)律；第二，會使用相關(guān)實驗儀器，能對凸透鏡成像的有關(guān)數(shù)據(jù)進行分析；第三，通過觀察凸透鏡成像的實驗培養(yǎng)學(xué)生歸納分析問題的能力。（2）微視頻設(shè)計過程結(jié)合微課教學(xué)設(shè)計的一般步驟，筆者認(rèn)為運用“仿真物理實驗室”設(shè)計微課的過程如表作為本節(jié)微課

8、的核心環(huán)節(jié)，實驗探究的設(shè)計應(yīng)盡量貼近學(xué)生的思維過程。第二、三兩步驟與學(xué)生實際實驗操作一致，在第三步時，教師可以選取兩個焦距不同的凸透鏡進行實驗，最終呈現(xiàn)的實驗數(shù)據(jù)應(yīng)有對照性，能讓學(xué)生在較短時間內(nèi)比較得出結(jié)論。第五步時，只要打開工具中的“光路圖”就能將蠟燭的光通過透鏡傳播過程展示出來，并且這是一個動態(tài)的過程，教師移動蠟燭，那么光線的傳播就會不斷變化，屏幕上蠟燭的像也會隨之而改變，避免了教師畫圖講解的過程，更有助于學(xué)生理解凸透鏡成像的原理。3.反思與建議信息技術(shù)的進步使課堂教學(xué)方法越來越多樣化?！胺抡嫖锢韺嶒炇摇焙臀⒄n教學(xué)模式都是為了促進學(xué)生更好地理解物理概念、提高學(xué)生思維能力，兩者有機結(jié)合可以更好地提高教師制作微課的效率，創(chuàng)造更多的實驗條件，降低實驗失誤率，有助于提高學(xué)生自主學(xué)習(xí)能力、激發(fā)學(xué)生主動探究的動力。然而，每種教學(xué)方法有特有的優(yōu)勢，同時存在一定的弊端?！胺抡嫖锢韺嶒炇摇北举|(zhì)上只是一種軟件虛擬出來的實驗環(huán)境和工具，沒有真實實驗的觸感和體驗，不能鍛煉學(xué)生的實踐能力，學(xué)生體會不到真實實驗的復(fù)雜性。微課的實際運用效果近年來受到部分教師的質(zhì)疑，學(xué)生課后能否認(rèn)真觀看教學(xué)視頻，課堂開展的討論探究活動能否符合教師的預(yù)期等問題說明微課教學(xué)仍有很多需要完善之處。如何利用仿真軟件制作微視頻及