高中物理微課實(shí)踐與思考

1、PAGE PAGE 9高中物理微課實(shí)踐與思考天津大學(xué)附屬中學(xué) 張金龍關(guān)鍵字：微課 物理課程 整合開(kāi)發(fā)和推廣 微課內(nèi)容編排摘要：通過(guò)學(xué)習(xí)國(guó)外微課相關(guān)研究?jī)?nèi)容，結(jié)合自身實(shí)踐，將兩者對(duì)比并反思，在微課的開(kāi)發(fā)和應(yīng)用中應(yīng)以教師、課程和學(xué)生三位一體為本；政府投入、學(xué)術(shù)機(jī)構(gòu)及專(zhuān)家團(tuán)隊(duì)的引領(lǐng)和一線師生自主開(kāi)發(fā)三個(gè)層次可以同步進(jìn)行；微課開(kāi)發(fā)應(yīng)用與課程整合時(shí)應(yīng)揚(yáng)長(zhǎng)避短?！拔⒄n”是指按照新課程標(biāo)準(zhǔn)及教學(xué)實(shí)踐要求 ，以教學(xué)視頻為主要載體 ，反映教師在課堂教學(xué)過(guò)程中針對(duì)某個(gè)知識(shí)點(diǎn)或教學(xué)環(huán)節(jié)而開(kāi)展教與學(xué)活動(dòng)的各種教學(xué)資源有機(jī)組合 ?！拔⒄n ”的核心內(nèi)容是課堂教學(xué)視頻 (課例片段 )，同時(shí)還包含與該教學(xué)主題相關(guān)的教學(xué)設(shè)計(jì)

2、、素材課件 、教學(xué)反思 、練習(xí)測(cè)試及學(xué)生反饋 、教師點(diǎn)評(píng)等教學(xué)支持資源 。它們以一定的結(jié)構(gòu)關(guān)系和呈現(xiàn)方式共同營(yíng)造了一個(gè)半結(jié)構(gòu)化 、主題突出的資源單元應(yīng)用的“生態(tài)環(huán)境”。國(guó)外（以英國(guó)和美國(guó)為代表）的微課視頻資源的開(kāi)發(fā)和應(yīng)用比中國(guó)早，筆者通過(guò)對(duì)國(guó)外微課相關(guān)研究?jī)?nèi)容的學(xué)習(xí)，對(duì)比自身實(shí)踐思考，認(rèn)為在微課的開(kāi)發(fā)和應(yīng)用中應(yīng)以教師、課程和學(xué)生三位一體為本；政府投入、學(xué)術(shù)機(jī)構(gòu)及專(zhuān)家團(tuán)隊(duì)的引領(lǐng)和一線師生自主開(kāi)發(fā)三個(gè)層次可以同步進(jìn)行；微課開(kāi)發(fā)應(yīng)用與課程整合時(shí)應(yīng)揚(yáng)長(zhǎng)避短。一 微課與物理課程教學(xué)的整合認(rèn)知負(fù)荷理論（Cognitive Load Theory，CLT）認(rèn)為，影響認(rèn)知負(fù)荷的基本因素是學(xué)習(xí)材料的組織呈現(xiàn)方式

3、、學(xué)習(xí)材料的復(fù)雜性和個(gè)體的專(zhuān)長(zhǎng)水平(即先前知識(shí)經(jīng)驗(yàn))。由此導(dǎo)致外在、內(nèi)在和相關(guān)認(rèn)知負(fù)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(zhǔn)確的感性效果。以前的信息技術(shù)借助圖形、圖像、動(dòng)畫(huà)、聲音和色彩等方式為學(xué)生提供豐富的感性材料，做到了用二維或三維的圖像、動(dòng)畫(huà)進(jìn)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(shí)驗(yàn)形象化。在此工作中，教師更多地發(fā)揮信息技術(shù)的優(yōu)勢(shì)，忽略了教學(xué)內(nèi)容本身，無(wú)形中增加學(xué)生學(xué)習(xí)負(fù)擔(dān)；同時(shí)，傳統(tǒng)資源建設(shè)模式的弊端主要體現(xiàn)于“建設(shè)與應(yīng)用脫節(jié)”、“更新緩慢”、“交互性差”、“資源粒度大”、“資源應(yīng)用效率低下”等方面。筆者在微課制

4、作和教學(xué)實(shí)踐中深刻地感受到基于物理課程中的重難點(diǎn)的片段化的微課更受學(xué)生歡迎，借助微課學(xué)習(xí)不受時(shí)間、地點(diǎn)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(qiáng)大的觸發(fā)式交互功能，合理安排本節(jié)知識(shí)點(diǎn)，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(dòng)畫(huà)，營(yíng)造一個(gè)自主的探究情景。教學(xué)實(shí)踐表明，這種模式更受學(xué)生歡迎，由于是在線交互學(xué)習(xí)，在學(xué)習(xí)的過(guò)程中學(xué)生普遍感到不受課堂時(shí)間的限制，往往更容易去理解學(xué)習(xí)內(nèi)容；視頻、動(dòng)畫(huà)等的結(jié)合，讓學(xué)習(xí)興趣能夠貫穿學(xué)習(xí)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(xué)方式，但課程以學(xué)生為本的原則。學(xué)生的自主學(xué)習(xí)和探究，是教學(xué)活動(dòng)的核心途徑。從這個(gè)角度來(lái)看，交互式的在線學(xué)習(xí)是今后教學(xué)改革的一個(gè)重要方向。微課程在這個(gè)大的環(huán)境中，只是處于這種教學(xué)模式的一個(gè)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(jìn)行微課和物理課程整合中，應(yīng)盡量制作片段化的微課視頻，注重物理知識(shí)的重難點(diǎn)的針對(duì)講解，去解決“一點(diǎn)一滴”的問(wèn)題。這樣既能發(fā)揮微課的優(yōu)勢(shì)，又能為今后在線交互教學(xué)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(xué)習(xí)，可以豐富物理課程資源。在物理課程復(fù)習(xí)階段，或者初高中物理學(xué)習(xí)的銜接過(guò)程中，系列的微課課程，可以幫助學(xué)生更加容易掌握知識(shí)

6、的內(nèi)在邏輯關(guān)系，對(duì)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(lèi)型微課的制作和時(shí)間安排在近五年的微課研究和實(shí)踐中，以胡鐵生前輩為代表的研究者對(duì)“微課”進(jìn)行了多次定義，認(rèn)知逐步提升。其中僅有“鳳凰微課”的版本中，對(duì)微課的時(shí)間作了“510分鐘”的界定。英國(guó)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(guó)中小學(xué)和幼兒園的所有課程，每段視頻長(zhǎng)度一般在20分鐘左右，而且視頻的中間或開(kāi)頭結(jié)尾部分通常會(huì)穿插教育研究者或管理者與教師的隨機(jī)訪談視頻，課堂實(shí)境教學(xué)內(nèi)容10分鐘左右。筆者在實(shí)踐中感到在微課制作時(shí)，不必過(guò)分受“58 分鐘左

7、右(最長(zhǎng)不宜超過(guò)l0分鐘 )”的限制。在最適于與物理課程整合的幾類(lèi)微課形式中，課前預(yù)習(xí)類(lèi)，以10分鐘為宜；實(shí)驗(yàn)方法、注意事項(xiàng)指導(dǎo)類(lèi)，以3分鐘以?xún)?nèi)為宜；為了解決物理課堂教學(xué)中某個(gè)重點(diǎn)、難點(diǎn) 、疑點(diǎn)內(nèi)容 ，或是反映課堂某個(gè)教學(xué)環(huán)節(jié)，應(yīng)做成專(zhuān)題節(jié)目，以1015分鐘為宜；模塊復(fù)習(xí)類(lèi)，以20分鐘為宜。微課與網(wǎng)絡(luò)教學(xué)課程結(jié)合是可以作為網(wǎng)絡(luò)教學(xué)課程的介紹、學(xué)習(xí)思路和方法的介紹或者課程的拓展，因此時(shí)間安排在5分鐘為宜。例如筆者在進(jìn)行物理必修二宇宙航行的教學(xué)時(shí)，結(jié)合課程的特點(diǎn)，將教學(xué)安排成網(wǎng)絡(luò)教學(xué)，學(xué)生在網(wǎng)上可以自主完成課程的學(xué)習(xí)和討論。對(duì)應(yīng)的微課安排的是3分鐘的學(xué)習(xí)提要和學(xué)法指導(dǎo)。三 微課的開(kāi)發(fā)和推廣國(guó)外的微

8、課的開(kāi)發(fā)和推廣微課視頻資源的開(kāi)發(fā)和應(yīng)用從開(kāi)始貫徹政府教育政策為切入口，逐漸由政府投入過(guò)渡到學(xué)術(shù)機(jī)構(gòu)和專(zhuān)家團(tuán)隊(duì)的自主創(chuàng)新引領(lǐng)應(yīng)用。通過(guò)輻射帶動(dòng)社會(huì)公益資金的投入，基于維基功能的微課視頻庫(kù)共享管理機(jī)制最后向多元化、學(xué)科化的發(fā)展方向?，F(xiàn)階段，中國(guó)的微課程建設(shè)正處于第一個(gè)階段，不久的將來(lái)，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(yīng)用到教師的教育和學(xué)生的學(xué)習(xí)中去。筆者在工作實(shí)踐中嘗試整合教師資源，建立了以無(wú)償提供微課資源的在線教學(xué)網(wǎng)站，資源同步推送到智能終端（尤其是手機(jī)）上。平臺(tái)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(jié)合高中物理課程標(biāo)準(zhǔn)，圍繞以上微課和物理課程整合和制作的觀

9、點(diǎn)，筆者在實(shí)踐中嘗試制定了物理微課制作的內(nèi)容點(diǎn)，總計(jì)120節(jié)。 一、力學(xué) 1.運(yùn)動(dòng)學(xué)（kinematics） 標(biāo)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(diǎn)。位移和路程。1.2速度。相對(duì)速度（relative velocity）勻速運(yùn)動(dòng)。1.3加速度。 1.4 1.5勻變速運(yùn)動(dòng)。1.6 1.7落體和拋體運(yùn)動(dòng)。 1.8圖示法（s-圖，-t圖）。 1.9曲線運(yùn)動(dòng)：鈄拋運(yùn)動(dòng)。1.10勻速圓周運(yùn)動(dòng)，線速度和角速度，1.11向心加速度。 2.牛頓運(yùn)動(dòng)定律（Newtons law of motion）和萬(wàn)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(wàn)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(dòng)摩擦和滑動(dòng)摩擦系數(shù)。 2.9 2.10 牛頓定律的應(yīng)用。 2.11 2.12質(zhì)點(diǎn)做圓周運(yùn)動(dòng)時(shí)的向心力。2.13 2.14人造地球衛(wèi)星的運(yùn)動(dòng)（限于圓軌道）。 3.物體的平衡（equilbrium） 3.1 3.2共點(diǎn)力作用下物體的平衡。 4.動(dòng)量（momentum） 4.1動(dòng)量 4.2沖量（impulse） 4.3 4.4動(dòng)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(dòng)能（kinetic energy）。勢(shì)能（potential energy）。5.4 重力勢(shì)能。5.5彈簧的勢(shì)能。5.6 5.7機(jī)械能（mechanical energy）安恒定律。 6.振動(dòng)（vibration） 6.1彈簧振子（loaded light spring）。簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)（simple harmonic motion）。 振幅。周期和頻率。 6.2單擺的周期公式。 受迫振動(dòng)（forc

12、ed vibration）和共振（resonance）現(xiàn)象。（定性） 7.波（wave） 7.1橫波（transverse）。縱波（longitudinal wave）。 7.2波速（wave velocity），波長(zhǎng)（wavelength），頻率（frequency）以及三者的關(guān)系。 7.3波的干涉（interfetence）。7.4波的衍射（diffraction）。（定性）波形圖。 二、熱學(xué) 1.溫度 攝氏溫標(biāo)（Celsius temperature scale）。 熱力學(xué)溫標(biāo)（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(yùn)動(dòng)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(yùn)動(dòng)論。布朗運(yùn)動(dòng)（Brownian movement）。分子力。 3.3溫度和壓強(qiáng)的微觀解釋?zhuān)╩icroscopic interpretation）。 4.熱力學(xué)第一定律 4.1分子的動(dòng)能。分子的勢(shì)能。4.2物體的內(nèi)能（internal energy）。熱力學(xué)第一定律 三、電磁學(xué) 1.靜電學(xué) 1.1電荷。電荷守恒。 導(dǎo)體

14、。半導(dǎo)體。絕緣體。 1.2庫(kù)侖定律（Coulombs law）。 1.3電場(chǎng)強(qiáng)度（electric field intensity）。點(diǎn)電荷的電場(chǎng)強(qiáng)度。電場(chǎng)線。 場(chǎng)強(qiáng)疊加原理（superposition principle）。 1.4電勢(shì)差（electric potential difference）和電勢(shì)（potential）。等勢(shì)面。 1.5電場(chǎng)強(qiáng)度和電勢(shì)差的關(guān)系（限于勻強(qiáng)電場(chǎng)）。 1.6帶電粒子在勻強(qiáng)電場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)。示波管（oscilloscope tube）。 靜電場(chǎng)中導(dǎo)體上的電場(chǎng)強(qiáng)度，電勢(shì)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(guān)系（不要求推導(dǎo)）。 電容

15、器的串聯(lián)和井聯(lián)。 2.直流電 2.1電流強(qiáng)度。歐姆定律（Ohm law）。電阻。電阻率（resistivity）。電阻率與溫度的關(guān)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(dòng)勢(shì)（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(chǎng) 3.1電流的磁效應(yīng)。 磁感應(yīng)強(qiáng)度（magnetic flux density）。磁場(chǎng)線（magnetic field lines） 3.2通電流的長(zhǎng)直導(dǎo)線，圓環(huán)和螺線管的磁場(chǎng)線分布。右手螺旋定則，right-han

16、ded screw rule） 4.磁場(chǎng)對(duì)電流的作用 4.1均勻磁場(chǎng)對(duì)通電流的直導(dǎo)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(cè)定。 5.電磁感應(yīng)和交流電 5.1電磁感應(yīng)現(xiàn)象。 法拉第電磁感應(yīng)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(jī)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(xué) 1.幾何光學(xué)（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(guān)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(xué)說(shuō)。 光的干涉（定性）。光的衍射（定性）。 3.光電效應(yīng)（photoelectric effect） 3.1光電效應(yīng)。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(xué) 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(jié)構(gòu)。盧瑟福（Rutherford）散射實(shí)驗(yàn)（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(yīng)方程（nuclear equation）。 放射性同