基于微課的物理探究性實驗教學研究

史秀麗

[摘 要] 在高職物理教學中，探究性實驗是其重要的組成部分，對學生創(chuàng)新能力以及自主學習能力的培養(yǎng)具有十分積極的作用。探究性實驗對于高職物理課程而言，其覆蓋面相對較廣，且在其中具有豐富的物理方法及思想，它是鞏固學生物理知識的關鍵。對于傳統(tǒng)教學方式來說，教師更多的強調(diào)的是自身的主導作用，且在實驗活動中僅僅重視實驗結(jié)果。針對這樣的情況，微課的使用能夠有效改變這樣狀況。微課教學以微視頻為核心，并具有微課件、微反思以及微教案等資源，能夠在對學生學習空間、時間進行積極擴展并充分利用網(wǎng)絡資源，以此對探究性實驗教學起到良好的促進作用。

[關 鍵 詞] 微課；高職物理；探究性實驗；有效教學

[中圖分類號] G712 [文獻標志碼] A [文章編號] 2096-0603（2016）27-0102-02

一、探究性實驗過程

（一）提出問題

該環(huán)節(jié)的目的即是對問題情境進行創(chuàng)設，尋找在學生能力范圍內(nèi)、獨立思考情況下能夠有效完成的問題，幫助學生能夠以帶著問題的方式投入學習。通過對問題情境的科學創(chuàng)設，則能夠有地激發(fā)學生的學習動機。在實際創(chuàng)設問題情境時，需要研究學生的心理特點，在充分聯(lián)系課程目標的基礎上設計出能夠激發(fā)學生好奇心以及學習動力的問題，使學生能夠在積極思考問題的情況下參與實驗活動。需要注意的是，在實際設置問題時，也需要充分考慮學生的知識水平，保證問題能夠易于理解。

（二）提出假設

假設是人們進行歸納以及類比的方式，需要在對現(xiàn)有知識進行利用的基礎上實現(xiàn)對未知事物的判斷。在物理探究性實驗教學活動當中，需要學生能夠?qū)磳㈤_展的實驗做好推斷以及假設，而要想實現(xiàn)該目標，就需要學生在邏輯推理以及發(fā)散思維的基礎上做好實驗過程以及結(jié)論的推斷。在此過程中，教師需要給學生充分的思考時間，使其能夠通過相關資料的查閱以及討論在心中形成實驗假設，并能夠聯(lián)系假設設計實驗方案，在此過程中，學生在積極搜集數(shù)據(jù)的基礎上進行研究以及討論，不僅能夠充分體現(xiàn)學生的探究積極性，而且能夠在對思維空間開拓的基礎上實現(xiàn)自身創(chuàng)新能力的提升，為后續(xù)實驗活動的開展打下基礎。

（三）探究實驗

在探究性物理實驗中，徹底改變以往演示實驗的教學模式，充分發(fā)揮學生的主觀能動性，在以學生為主體的情況下讓學生自主操作演示實驗，并實現(xiàn)對物理現(xiàn)象的認知。在該過程中，教師是重要的參與者以及引導者，而學生則是實驗者、演示者以及操作者，教師能夠在對學生進行引導的基礎上開展相關物理實驗，并在實驗操作中充分調(diào)動學生的學習主動性，在給予學生思考空間的基礎上使學生認清實驗目的、遵循實驗順序，并完成實驗儀器以及方案的選擇。而在后續(xù)的結(jié)論分析當中，教師則可以安排學生做好觀察實驗現(xiàn)象的探究，在充分聯(lián)系書本知識的基礎上提出自身的見解，這樣有利于學生把感性的認知提高到理性認知的層面，擴展了他們的思維，開拓了他們的視野，讓學生透過現(xiàn)象認識事物的本質(zhì)，培養(yǎng)嚴謹?shù)目茖W態(tài)度，鍛煉動手操作的能力，讓學生在實驗中獲得學習的興趣，進而促進學生探究的意識。探究性的物理實驗更強調(diào)學生間的交流合作，教師可以把學生分成小組進行探究性實驗，讓學生通過交流和探究確定實驗可行的方案和步驟，這樣的合作探究方式有利于培養(yǎng)學生合作的能力，在對實驗結(jié)論進行分析時，學生間的互動合作更是重要，教師需要盡可能使學生實現(xiàn)自身見解的發(fā)表，并引導學生對實驗結(jié)論進行歸納以及分析。

二、基于微課的高職物理探究性實驗設計

（一）作用力同反作用力間的關系

1.教材分析

在高職物理教材當中，作用力同反作用力間的關系可以說是重要的知識點內(nèi)容，對后續(xù)牛頓第三定律的理解、運用都具有關鍵的意義。在自然界當中，物體間具有相互作用以及聯(lián)系的特點，只有對不同物體間的相互作用做好全面的研究，才能夠更為充分地認識物體的運動規(guī)律。

2.設計思路

在該教學內(nèi)容中，可以先通過生活實例引入作用力同反作用力的概念，之后，再根據(jù)傳統(tǒng)實驗彈簧測力計的不足引出傳感器設備的優(yōu)點，之后插入教師拍攝的視頻，并向?qū)W生展現(xiàn)對作用力同反作用力間的關系的操作過程。在完成視頻的展示之后，教師則可以及時做好相關思考題的設置，使學生能夠?qū)μ骄窟^程的掌握情況實現(xiàn)自我檢測。

3.學習目標

在該教學內(nèi)容中，其教學目標有：第一，理解作用力同反作用力的概念；第二，學會作用力同反作用力在不同運動狀態(tài)下關系的探究；第三，掌握使用傳感器對力進行測量的方式，并能夠通過圖像方式實現(xiàn)處理數(shù)據(jù)。

4.教學過程

在實際教學中，需要先做好概念的引入：即從日常實例中引入概念。對于站在冰面上的兩個孩子，當其中的一個孩子用力推另一個孩子時，其在此過程中也將受到來自力的作用，并使得兩者都會向后運動一定的距離。該種情況的存在，即表明物體間具有相互的作用力，而這種相互作用的力，我們就稱之為作用力同反作用力。

在完成概念的介紹之后，教師則可以通過實驗的方式對作用力同反作用力的關系進行積極探究，可以按照以下步驟進行教學：第一，要首先指出介紹傳統(tǒng)彈簧測力計實驗當中的不足，并向?qū)W生介紹傳感器，引出使用傳感器進行力測量的優(yōu)點，以此提升學生該方面的興趣，進而使其能夠以更為積極的方式進入實驗探究過程。在傳統(tǒng)實驗方式中，將兩個彈簧測力計進行連接，通過指針顯示示數(shù)對兩者間的關系進行探究。對于該種方式來說，雖然較為簡單，但為了能夠在實驗當中更為準確地實現(xiàn)測力計的讀數(shù)，則需要保證在整個實驗過程中，測力計都處在靜止的狀態(tài)下。而為了能夠以更為清晰的方式讀出任意時刻下作用力同反作用力間的關系以及大小，則可以通過應用力傳感器測量力隨時間變化的情況，進而測量出在不同運動狀態(tài)下作用力同反作用力的大小，在此基礎上更好地探尋兩者間關系。第二，實驗探究過程。首先，要將兩只傳感器、計算機同數(shù)據(jù)采集器間做好連接。之后，打開軟件當中“力的相互作用”實驗，進入到圖線分析以及數(shù)據(jù)記錄窗口，先通過實驗軟件的應用對傳感器進行調(diào)零處理，之后將兩只傳感器實現(xiàn)對壓，在此過程中，每一瞬時力的方向以及大小都能夠在計算機屏幕當中得到顯示，并以圖線形式反映不同時刻作用力同反作用力的關系。為了能夠更為清晰地比較兩者的關系，則可以選取其中的一條圖線，在點擊設置之后將其設定為鏡像顯示，以此對兩個力的方向做好區(qū)分。之后，繼續(xù)探究相互運動物體間作用力同反作用力的關系，即在以拉著傳感器的基礎上使其能夠做往復運動，并觀察計算機當中F-t圖像的特點。第三，在實驗完成后，引導學生根據(jù)所獲得F-t圖像特點得出實驗結(jié)論。在獲得結(jié)論之后，則可以及時向?qū)W生發(fā)出提問：對于兩個相互作用的物體，兩者間作用力同反作用力具有什么樣的關系？該種關系是否同他們的運動狀態(tài)有關？在教師發(fā)出提問之后，學生則可以進一步對圖線進行分析得出結(jié)論，以此加深知識印象。

（二）氣體壓強同體積間的關系

1.教材分析

通過實驗探究壓強同體積的關系，這也是高職物理熱學當中的一項重要內(nèi)容。在該課程學習之前，學生已經(jīng)對氣體的狀態(tài)參量以及狀態(tài)做好了學習以及掌握，能夠了解到氣體體積、壓強同溫度間的相互關聯(lián)，需要通過實驗掌握這幾個物理量變化情況需要遵循的規(guī)律。

2.設計思路

首先，需要給出描述氣體狀態(tài)的參量，之后通過控制變量方式的應用對給定質(zhì)量的氣體進行研究。當氣體溫度T處于恒定狀態(tài)時，分析氣體體積同壓強間的關系。其次，教師則可以積極結(jié)合手機視頻對學生進行引導，使其能夠體驗本次實驗探究過程，在學會處理實驗數(shù)據(jù)的基礎上掌握P-V圖像的制作方式。需要強調(diào)的是，在本次實驗當中，教師需要研究的對象不僅僅只有注射器當中的氣體，還包括與注射器連接軟管部分當中的體積；最后，應用一系列思考方式引導學生，檢測其對實驗操作的掌握情況。

3.學習目標

第一，要通過傳感器的應用研究氣體在等溫變化情況下體積同壓強之間的關系。第二，培養(yǎng)學生通過圖像進行數(shù)據(jù)分析以及自主探究的能力。

4.教學過程

在實際探究過程中，教師首先需要給出描述氣體狀態(tài)的三個參量：溫度、壓強以及體積。之后，聯(lián)系這幾部分參量給出需要探究的問題：對于質(zhì)量給定的氣體，當溫度處于恒定狀態(tài)時，氣體的體積V同壓強P之間具有什么樣的關系？為了能夠進一步探究在等溫情況下氣體的變化規(guī)律，則需要進一步測量體積同壓強間的變化關系，之后才能夠研究在等溫變化情況下其能夠滿足的規(guī)律。在教材當中，一般需要眼睛直接對壓力表度數(shù)進行觀察，并因此使具體讀數(shù)可能存在一定的偏差。為了能夠以更為迅速、準確的方式獲得測量結(jié)果、更利于開展數(shù)據(jù)處理工作，則可以通過氣體壓強傳感器的應用替代壓力表設備進行實驗：教師先將傳感器、計算機同采集器這幾者做好連接，打開計算機軟件中體積同氣體壓強關系模塊，進入到數(shù)據(jù)處理以及記錄的窗口。之后，將注射器活塞拉到一定體積位置后以手動的方式做好此時體積的記錄，在點擊計算機開始記錄之后改變封閉氣體的體積，并依次對不同體積以及記錄情況下壓強的大小進行點擊。在完成記錄之后開展數(shù)據(jù)計算，以此獲得對P同V的乘積，之后再進行P-V圖像的制作。在完成實驗之后，教師依然可以通過提出問題加深學生印象：第一，在對實驗中圖像進行分析之后，能夠獲得怎樣的結(jié)論？第二，注射器讀數(shù)是否即為封閉氣體體積？第三，為了保證在實驗過程中氣體的溫度能夠保持恒定，需要在實驗操作當中掌握哪部分問題？

總之，在高職物理教學中，探究性實驗可以說是一種非常重要的教學方式。在上文中，我們對基于微課的高職物理探究性實驗進行了一定的研究，通過微課以及科學的實驗提升教學效果。

參考文獻：

[1]宋金璠，郭新峰，王生釗，等.微課在大學物理實驗教學中的應用[J].物理實驗，2015（2）.

[2]吳鐵飛.微課與物理實驗教學相結(jié)合的研究[J].科技視界，2013（30）.