高中物理微課實踐與思考

1、PAGE PAGE 9高中物理微課實踐與思考天津大學附屬中學 張金龍關鍵字：微課 物理課程 整合開發(fā)和推廣 微課內(nèi)容編排摘要：通過學習國外微課相關研究內(nèi)容，結合自身實踐，將兩者對比并反思，在微課的開發(fā)和應用中應以教師、課程和學生三位一體為本；政府投入、學術機構及專家團隊的引領和一線師生自主開發(fā)三個層次可以同步進行；微課開發(fā)應用與課程整合時應揚長避短。“微課”是指按照新課程標準及教學實踐要求 ，以教學視頻為主要載體 ，反映教師在課堂教學過程中針對某個知識點或教學環(huán)節(jié)而開展教與學活動的各種教學資源有機組合 ?！拔⒄n ”的核心內(nèi)容是課堂教學視頻 (課例片段 )，同時還包含與該教學主題相關的教學設計

2、、素材課件 、教學反思 、練習測試及學生反饋 、教師點評等教學支持資源 。它們以一定的結構關系和呈現(xiàn)方式共同營造了一個半結構化 、主題突出的資源單元應用的“生態(tài)環(huán)境”。國外（以英國和美國為代表）的微課視頻資源的開發(fā)和應用比中國早，筆者通過對國外微課相關研究內(nèi)容的學習，對比自身實踐思考，認為在微課的開發(fā)和應用中應以教師、課程和學生三位一體為本；政府投入、學術機構及專家團隊的引領和一線師生自主開發(fā)三個層次可以同步進行；微課開發(fā)應用與課程整合時應揚長避短。一 微課與物理課程教學的整合認知負荷理論（Cognitive Load Theory，CLT）認為，影響認知負荷的基本因素是學習材料的組織呈現(xiàn)方式

3、、學習材料的復雜性和個體的專長水平(即先前知識經(jīng)驗)。由此導致外在、內(nèi)在和相關認知負荷。物理課程中涉及較多抽象的概念，而常規(guī)教具如掛圖、幻燈片、模型等缺乏準確的感性效果。以前的信息技術借助圖形、圖像、動畫、聲音和色彩等方式為學生提供豐富的感性材料，做到了用二維或三維的圖像、動畫進行模擬，從而把文字材料的抽象概念具體化、把難以想象的微觀世界宏觀化、把難以演示的實驗形象化。在此工作中，教師更多地發(fā)揮信息技術的優(yōu)勢，忽略了教學內(nèi)容本身，無形中增加學生學習負擔；同時，傳統(tǒng)資源建設模式的弊端主要體現(xiàn)于“建設與應用脫節(jié)”、“更新緩慢”、“交互性差”、“資源粒度大”、“資源應用效率低下”等方面。筆者在微課制

4、作和教學實踐中深刻地感受到基于物理課程中的重難點的片段化的微課更受學生歡迎，借助微課學習不受時間、地點等的限制，收益更大。 如上圖所示，筆者在采用課件制作工具Articulate Storyline制作的物理必修一第六章第五節(jié)宇宙航行中，利用該軟件強大的觸發(fā)式交互功能，合理安排本節(jié)知識點，整合以往比較成熟的“拋射速度”、“衛(wèi)星軌道”、“同步衛(wèi)星”和“人造地球衛(wèi)星”等模擬動畫，營造一個自主的探究情景。教學實踐表明，這種模式更受學生歡迎，由于是在線交互學習，在學習的過程中學生普遍感到不受課堂時間的限制，往往更容易去理解學習內(nèi)容；視頻、動畫等的結合，讓學習興趣能夠貫穿學習的始終。新的課件制作思路和工

5、具，為物理課程提供了更多的教學方式，但課程以學生為本的原則。學生的自主學習和探究，是教學活動的核心途徑。從這個角度來看，交互式的在線學習是今后教學改革的一個重要方向。微課程在這個大的環(huán)境中，只是處于這種教學模式的一個環(huán)節(jié)，微課短小靈活的形式恰好符合這一要求。因此，在進行微課和物理課程整合中，應盡量制作片段化的微課視頻，注重物理知識的重難點的針對講解，去解決“一點一滴”的問題。這樣既能發(fā)揮微課的優(yōu)勢，又能為今后在線交互教學的整合積累資源。微課形式短小靈活，適于物理模型的系列學習，可以豐富物理課程資源。在物理課程復習階段，或者初高中物理學習的銜接過程中，系列的微課課程，可以幫助學生更加容易掌握知識

6、的內(nèi)在邏輯關系，對比不同的物理方法。因此，物理微課制作中需要注重系列化。二 不同類型微課的制作和時間安排在近五年的微課研究和實踐中，以胡鐵生前輩為代表的研究者對“微課”進行了多次定義，認知逐步提升。其中僅有“鳳凰微課”的版本中，對微課的時間作了“510分鐘”的界定。英國教師電視網(wǎng)站（Teachers TV，TTV，http:/www.teachers.tv）的微課內(nèi)容涵蓋了英國中小學和幼兒園的所有課程，每段視頻長度一般在20分鐘左右，而且視頻的中間或開頭結尾部分通常會穿插教育研究者或管理者與教師的隨機訪談視頻，課堂實境教學內(nèi)容10分鐘左右。筆者在實踐中感到在微課制作時，不必過分受“58 分鐘左

7、右(最長不宜超過l0分鐘 )”的限制。在最適于與物理課程整合的幾類微課形式中，課前預習類，以10分鐘為宜；實驗方法、注意事項指導類，以3分鐘以內(nèi)為宜；為了解決物理課堂教學中某個重點、難點 、疑點內(nèi)容 ，或是反映課堂某個教學環(huán)節(jié)，應做成專題節(jié)目，以1015分鐘為宜；模塊復習類，以20分鐘為宜。微課與網(wǎng)絡教學課程結合是可以作為網(wǎng)絡教學課程的介紹、學習思路和方法的介紹或者課程的拓展，因此時間安排在5分鐘為宜。例如筆者在進行物理必修二宇宙航行的教學時，結合課程的特點，將教學安排成網(wǎng)絡教學，學生在網(wǎng)上可以自主完成課程的學習和討論。對應的微課安排的是3分鐘的學習提要和學法指導。三 微課的開發(fā)和推廣國外的微

8、課的開發(fā)和推廣微課視頻資源的開發(fā)和應用從開始貫徹政府教育政策為切入口，逐漸由政府投入過渡到學術機構和專家團隊的自主創(chuàng)新引領應用。通過輻射帶動社會公益資金的投入，基于維基功能的微課視頻庫共享管理機制最后向多元化、學科化的發(fā)展方向?，F(xiàn)階段，中國的微課程建設正處于第一個階段，不久的將來，我們還需要大面積的一線教師和資金的投入，才能將微課程廣泛應用到教師的教育和學生的學習中去。筆者在工作實踐中嘗試整合教師資源，建立了以無償提供微課資源的在線教學網(wǎng)站，資源同步推送到智能終端（尤其是手機）上。平臺形式多樣化更受師生歡迎。四 物理課程中微課內(nèi)容編排 結合高中物理課程標準，圍繞以上微課和物理課程整合和制作的觀

9、點，筆者在實踐中嘗試制定了物理微課制作的內(nèi)容點，總計120節(jié)。 一、力學 1.運動學（kinematics） 標量（scalars）和矢量（vectors），矢量的加法，矢量的分解（限于二納）。1.1質(zhì)點。位移和路程。1.2速度。相對速度（relative velocity）勻速運動。1.3加速度。 1.4 1.5勻變速運動。1.6 1.7落體和拋體運動。 1.8圖示法（s-圖，-t圖）。 1.9曲線運動：鈄拋運動。1.10勻速圓周運動，線速度和角速度，1.11向心加速度。 2.牛頓運動定律（Newtons law of motion）和萬有引力定律（Law of universal grav

10、itation） 2.1牛頓第一定律。慣性（inertia） 2.2牛頓第二定律。力。質(zhì)量。 2.3牛頓第三定律。 2.4 2.5萬有引力定律。 彈性力。2.6胡克定律（Hookes law）。 2.7摩擦力。靜摩擦和靜摩擦系數(shù)。2.8滑動摩擦和滑動摩擦系數(shù)。 2.9 2.10 牛頓定律的應用。 2.11 2.12質(zhì)點做圓周運動時的向心力。2.13 2.14人造地球衛(wèi)星的運動（限于圓軌道）。 3.物體的平衡（equilbrium） 3.1 3.2共點力作用下物體的平衡。 4.動量（momentum） 4.1動量 4.2沖量（impulse） 4.3 4.4動量守恒定律（law of conse

11、rvation of momentum） 4.5碰撞（collisions）（限于一維） 反沖（recoil） 5.功和能（work and energy） 5.1功。5.2功率（power）。 5.3動能（kinetic energy）。勢能（potential energy）。5.4 重力勢能。5.5彈簧的勢能。5.6 5.7機械能（mechanical energy）安恒定律。 6.振動（vibration） 6.1彈簧振子（loaded light spring）。簡諧運動（simple harmonic motion）。 振幅。周期和頻率。 6.2單擺的周期公式。 受迫振動（forc

12、ed vibration）和共振（resonance）現(xiàn)象。（定性） 7.波（wave） 7.1橫波（transverse）?？v波（longitudinal wave）。 7.2波速（wave velocity），波長（wavelength），頻率（frequency）以及三者的關系。 7.3波的干涉（interfetence）。7.4波的衍射（diffraction）。（定性）波形圖。 二、熱學 1.溫度 攝氏溫標（Celsius temperature scale）。 熱力學溫標（thermodynamic scale of temperature）。 2.熱量（heat） 熱量。熱容量（

13、heat capacity）。比熱容（specific heat capacity）。 3.理想氣體（ideal gases）和分子運動論（kinetic theory of gases） 3.1理想氣體。普通氣體恒量（universal gas constant） 3.2分子運動論。布朗運動（Brownian movement）。分子力。 3.3溫度和壓強的微觀解釋（microscopic interpretation）。 4.熱力學第一定律 4.1分子的動能。分子的勢能。4.2物體的內(nèi)能（internal energy）。熱力學第一定律 三、電磁學 1.靜電學 1.1電荷。電荷守恒。 導體

14、。半導體。絕緣體。 1.2庫侖定律（Coulombs law）。 1.3電場強度（electric field intensity）。點電荷的電場強度。電場線。 場強疊加原理（superposition principle）。 1.4電勢差（electric potential difference）和電勢（potential）。等勢面。 1.5電場強度和電勢差的關系（限于勻強電場）。 1.6帶電粒子在勻強電場中的運動。示波管（oscilloscope tube）。 靜電場中導體上的電場強度，電勢以及電荷分布。 1.7電容器。電容。 平行板電容器的電容與板面積和間距的關系（不要求推導）。 電容

15、器的串聯(lián)和井聯(lián)。 2.直流電 2.1電流強度。歐姆定律（Ohm law）。電阻。電阻率（resistivity）。電阻率與溫度的關系。 2.2電阻的串聯(lián)和井聯(lián)（resistors in series and in parallel）。 2.3電源的電動勢（e.m.f.）和內(nèi)電阻（internal resistance）。 2.4電功和電功率。2.5電阻上消耗的功率。 3.電流的磁場 3.1電流的磁效應。 磁感應強度（magnetic flux density）。磁場線（magnetic field lines） 3.2通電流的長直導線，圓環(huán)和螺線管的磁場線分布。右手螺旋定則，right-han

16、ded screw rule） 4.磁場對電流的作用 4.1均勻磁場對通電流的直導線的作用力。左手定則。 4.2 4.3洛倫茲力（Lorentz force）。 4.4荷質(zhì)比（em）的測定。 5.電磁感應和交流電 5.1電磁感應現(xiàn)象。 法拉第電磁感應定律（Faradays law of electromagnetic induction）。5.2楞次定律（Lenzs law） 5.3自感（self-induction）現(xiàn)象。 互感（mutual induction）現(xiàn)象。5.4變壓器原理。 5.5交流發(fā)電機原理。 5.6正弦交流電的波形。有效值（effective value）。峰值（peak

17、 value） 6.電磁振蕩和電磁波 6.1振蕩電路（定性）。電磁波。6.2電磁波的波速。電磁波譜（electromagnetic spectrum）。 四、光學 1.幾何光學（geometrical optics） 1.1光的直線傳播。 1.2光的反射。反射定律。 平面鏡成像。 1.3 1.4光的折射。折射定律。折射率（refractive index）。折射率與光速的關系。 光路的可逆性（reversibility）。 1.5全反射（total reflection）。臨界角（critical angle）。 1.6三棱鏡折射。色散（dispersion）。 1.7透鏡（lens）成像。作

18、圖法。 2.光的干涉（interference）和衍射（diffraction）。 2.1光的電磁學說。 光的干涉（定性）。光的衍射（定性）。 3.光電效應（photoelectric effect） 3.1光電效應。普朗克恒量（Planck constant）。 3.2光的波粒二象性（wave-particle duality of light）。 五、原子物理學 1.原子 1.1光譜。發(fā)射光譜和吸收光譜。線狀光譜（line spectra）和連續(xù)光譜（continuous spectra） 1.2原子的核式結構。盧瑟福（Rutherford）散射實驗（定性） 1.3氫原子的玻爾模型（Bohr model of Hydrogen atom） 2.原子核 2.1天然放射現(xiàn)象。半衰期（half-life）。 原子核的人為嬗變（artificial transmutation），原子核的組成。 2.2核反應方程（nuclear equation）。 放射性同