“微課”在應對高中物理程序性解題困難中的應用

林勝鍋 張鳳贊

摘 ? 要：高中物理難學本質上表現在物理解題困難上，物理解題困難多以“程序性解題困難”為主，出現“程序性解題困難”主要原因在教師的“規范示范”和學生的“親歷過程”兩個環節沒有做好，而“微課”能幫助教師處理好這二個環節，具體做法是：設計規范解題“微課”，實現教師規范示范、學生自主學習;學生規范解題，促使學生“親歷過程”;教師反饋解題過程、總結示范，實現矯正和提升。

關鍵詞：微課;高中物理;程序性;解題困難;應用

高中物理難學，“物理課一聽就懂，物理練習一做就錯”是大多數高中理科學生學習物理過程中的共同體驗，高中物理難學從本質上講主要表現在物理解題困難上。

高中學生物理解題困難主要有以下兩種情況，第一種是基本物理概念、知識、定理、定律等理解不清楚造成的困難，即陳述性知識（知識結構）缺陷造成的困難，第二種是缺乏解題技能和策略造成的困難，即程序性知識缺陷造成的困難。其中，絕大多數學生的物理解題困難是屬于程序性知識缺陷造成的困難，我們把這種情況叫做“程序性解題困難”，造成“程序略性解題困難”的主要原因是學生不熟悉解題過程或不按物理解題的程序和規范來解題。

新手和專家在領域問題解決的研究表明，領域知識技能化，領域技能自動化是專家的解題能力遠遠領先于新手的重要原因 [1 ]。從知識角度上講，專家的優勢體現在兩個方面：陳述性知識和程序性知識，而在特殊領域中程序性知識又涉及基本技能和策略兩類。因此要提高學生的解題能力，就要訓練學生自動化、程序化的解題過程，這個過程可以歸結為：審題釋文、畫圖成像、領悟規律、規范輸出和總結提升五個方面。

相信很多老師都明白這個道理，也都不斷強調過，但是學生就是掌握不好。究其原因，主要在教師的“規范示范”和學生的“親歷過程”兩個環節沒有做好，怎么做好這兩個環節呢？“微課”可以幫助我們解決兩個方面的問題。

微課是為支持多種學習方式，以短小精悍的微型教學視頻為主要載體，針對某個學科知識點或某個教學環節而精心設計并開發的一種情景化、趣味性、可視化的數字化學習資源包（包涵視頻和文本），這很適合于針對某種具體類型的問題解決技能的訓練。

以下就“勻強電場和重力場的綜合問題”為例，闡述“微課”在教師的“規范示范”、學生的“自主學習”、學生的“親歷過程”和學生的“能力提升”等環節中的重要作用。

1 ? 設計規范解題“微課”，實現教師規范示范、學生自主學習

1.1 ? 設計思路

1.1.1 ? 設計制作“規范解題”微課，實現教師“規范示范”

將一道“勻強電場和重力場的綜合問題”高考題的解題思維過程制作成PPT，將PPT錄制成“微課”，將整個解題的思維過程以視頻的方式呈現給學生，讓學生觀看此視頻來指導自主學習。并展示完整規范的解題過程，整個“微課”包括審題釋文、畫圖成像、領悟規律、規范輸出和總結提升五個主要方面。

1.1.2 ? 設計針對練習，促使學生“親歷過程”

設計兩道練習，讓學生在看完微課后自主完成，要求嚴格按微課中的步驟完成練習，讓學生親歷規范的解題過程。

1.1.3 ? 反饋學習結果，實現矯正和提升

將學生完成的比較典型的解答過程在投影儀上展示，讓學生自己從旁觀者的角度來體驗和感受自己在解題過程中存在的問題和不足。

以上的前兩個環節是在課前的自主學習中完成，第3環節則是在課堂上完成。

1.2 ? 微課的文本內容設計

[典例]（19分）（2012·四川高考）如圖1所示，ABCD為固定在豎直平面內的軌道，AB段水平光滑，BC段為光滑圓弧，對應的圓心角θ=37°，半徑r=2.5m，CD段平直傾斜且粗糙，各段表面均平滑連接，傾斜軌道所在區域有場強大小為E=2×105N/C、方向垂直于斜軌向下的勻強電場。質量m=5×10-2kg、電荷量q=+1×10-6C的小物體（視為質點）被彈簧槍發射后，沿水平軌道向左滑行，在C點以速度v0=3m/s沖上斜軌。以小物體通過C點時為計時起點，0.1s以后，場強大小不變，方向相反。已知斜軌與小物體間的動摩擦因數μ=0.25。設小物體的電荷量保持不變，取g=10m/s2，sin37°=0.6，cos37°=0.8。

（1）求彈簧槍對小物體所做的功;

（2）在斜軌上小物體能到達的最高點為P，求CP的長度。[解題流程]

第一步：審題釋文，獲取關鍵信息。（表1）

第二步：畫圖成像，了解受力和運動情況。

這個過程主要是畫運動草圖和在各階段的受力圖。

以帶電物體為研究對象，從釋放小球到C點的過程中作變速運動，彈簧彈力、重力做功，由動能定理（或機械能守恒定律）可以求得Ep，進入CD段做加速度不同的勻減速運動。

在CD段運動時物體的受力圖如圖2、圖3。

第三步：領悟規律，選擇適合的物理規律列方程。

（1）根據過程分析和受力分析：

①彈簧槍彈出小球到C點的過程有：W=Ek=Ekc+Epc。

②CD段，前0.1s內以a1的加速度減速， 0.1s后以a2加速度減速，到最高點速度為0，受力分析并用牛頓第二定律求出a1、a2，用運動學公式，分段求出位移S1和S2，scp=s1+s2 。

（2）根據過程分析和受力分析列方程求解

第四步：將解題過程步驟化、規范化。

解：（1）設彈簧槍對小物體做功為W

由動能定理得：W-mgr（1-cosθ）=mv02 ? ①（4分）

W=0.475 J ?②（2分）

（2）取沿平直斜軌向上為正方向。設小物體通過C點進入電場后的加速度大小為a1

由牛頓第二定律得：

mgsinθ+μ（mgcosθ+Eq）=ma1 ?③ ?（3分）

a1=9m/s2

小物體向上做勻減速運動，經t1=0.1s后，速度達到v1，有

v1=v0-a1t1 ? ④ ?（1分）

由③、④可得v1=2.1m/s，設運動的位移為s1，有

s1=v0t1-a1t12=0.255m ? ⑤（1分）或

s1=t1=0.255m

電場力反向后，設小物體的加速度大小為a2，由牛頓第二定律得

mgsinθ+μ（mgcosθ-Eq）=ma2， a2=7m/s2 ? ⑥（3分）

設小物體以此加速度運動到速度為0，運動的時間為t2，位移為s2，有

0=v1-a2t2 ? 得t2=0.3s ? ? ?⑦（1分）

s2=v1t2-a2t22=0.315m ? ⑧（1分） 或

s2=t2=0.315m

設CP的長度為s，有

s=s1+s2=0.57m ? ⑨ （3分）

第五步：總結提升

（1）易錯、易失分點

①計算出錯，學生的計算能力普遍較弱，特別是涉及三角函數、字母運算、解方程組的計算更是經常出錯。

②對物體受力分析不規范、不正確，從而在計算摩擦力、合力、加速度時出錯。

③不能正分析確物體在兩運動階段及其內在聯系，從而不能正確列出方程。

（2）應對策略

①平時加強計算的訓練，特別是三角函數、字母運算、解方程組計算的訓練，必要時物理教師可以專門對計算技巧上一節課。

②帶電體運動的過程若包含多個運動階段，要分段處理。

③對帶電體在不同運動階段按場力、彈力、摩擦力的順序進行受力分析，求合力，再由牛頓第二定律求得加速度。

④找出各階段運動的內在聯系，如時間關系、速度關系、位移關系、能量關系等。

1.3 ? 設計針對性練習

本環節的主要目的是通過課后針對性的訓練，強化以上的解題程序，促使學生解題技能的程序化、自動化;針對性練習通常是通過篩選、改編的方式來完成的，具體做法是，教師先篩選質量較好的題目，然后根據設計需要進行適當的改編，使之符合針對性訓練要求。篩選、改編的兩道練習如下。

[針對性練習1]（2014唐山聯考）如圖4所示，平行板電容器傾斜固定放置，極板與水平線夾角θ= 30°，某時刻一質量為m，帶電量為q的小球由正中央A點靜止釋放，小球離開電場時速度是水平的，落到距離A點高度為h的水平面處的B點，B點放置一絕緣彈性平板M，當平板與水平夾角α=45°時，小球恰好沿原路返回A點。（電容器極板間電場是勻強電場，極板外無電場，且小球離開電容器的位置不一定是極板邊緣）。求：（1）電容器極板間的電場強度E; （2）小球離開電容器時的速度;（3）平行板電容器的板長L;（4）小球在AB間運動的周期T。

[針對性練習2]帶有等量異種電荷的兩塊水平金屬板M、N正對放置，相距為d（d遠小于兩板的長和寬），一個帶正電的油滴A恰好能懸浮在兩板正中央，如圖5所示，A的質量為m，所帶電荷量為q。在A正上方距離M板2d處，有另一質量也為m的帶電油滴B由靜止釋放，可穿過M板上的小孔進兩板間，若能與油滴A相碰，會結合成一個油滴，結合后瞬間該油滴的速度為碰前油滴B速度的一半，方向豎直向下。整個裝置放在真空環境中，不計油滴B和A間的庫侖力以及金屬板的厚度，為使油滴B能與油滴A相碰且結合后不會與金屬板N接觸，重力加速度取g，求：

（1）金屬板M、N間的電壓U的大小。

（2）油滴B帶何種電荷？請簡要說明理由。

（3）油滴B所帶電荷量Q的范圍。

1.4 ? 制作和發布微課

（1）把以上設計好的微課文本制作成PPT。

（2）用錄屏軟件CS6.0錄制PPT，并編輯制作成MP4格式的視頻。

（3）在班級的QQ群中發布制作好的微課、針對性練習、學習任務單，指導學生自主學習，讓學生主動參與教師的規范解題的過程之中，同時微課中教師的規范解題過程以視頻方式呈現給學生可以重復觀看，有利于學生模仿。

2 ? 學生規范解題，促使學生“親歷過程”

學生在觀看完微課后，在充分理解的基礎上，在規定的時間內去完成教師設計好的針對性訓練。要求學生要象正?？荚嚹菢影床烤桶嗟匾幏锻瓿?，并解答在作業紙上上交。

這個過程的主要目的有二，第一就是讓學生親歷與考試一樣解題過程，讓學生認真按照解題的規范來解決問題，使學生得到規范、嚴格的解題訓練，理解掌握問題解決的一般過程;其二就是充分暴露學生在學習、解題過程中存在的各種問題，達到診斷甚至評價的作用，為教師后續的教學提供參考，使得教師的教更具目的性、科學性和有效性。

3 ? 教師反饋解題過程、總結示范，矯正錯誤，提升學生問題解決能力

這個環節在課堂上完成，課前將學生完成的練習收上來批改，挑出一些出現典型錯誤的、解題不規范的、字跡潦草的在投影儀上展示，讓學生從旁觀者的角度體會這些錯誤和不規范的書寫。并讓學生發表意見和見解。

之后，教師再挑出一些字跡工整解題規范的解題過程也在投影儀上展示。前后進行對比，以鮮明的對比和巨大的落差來觸動解題不規范者的心理，促使其逐漸規范起來。

教師再示范。即教師示范解題過程，讓學生將自己的解題過程與老師的解題過程進行對比，進一步矯正學生的錯誤。如果時間允許，教師可直接在課堂上講解，如果時間比較緊亦可采用錄制微課的辦法來實現課后的再示范。

總之，微課以其短、小、精、悍和嵌入自如的特點在應對學生在高中物理的程序性解題困難和糾正學生的不規范解題能有重要作用，值得廣大物理老師好好研究。

參考文獻：

[1]胡誼，吳慶麟.質性比較專家與新手的物理問題解決過程[J].應用心理學，2004（9）.