“仿真物理實驗室” 在微課制作中的應用

王玥月

摘 要： 基于微課理念設計的實驗微視頻具有可重復利用、效率高等優點，本文通過對實驗微視頻制作的前景和困難進行相關分析，探討如何運用仿真物理實驗設計微課，并對這一方法提出反思和建議。

關鍵詞： 微課 仿真物理實驗室 教學設計

21世紀初，現代信息技術的日臻完善改變了傳統的物理教學方法，仿真物理實驗在教學中的應用就是其中之一。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”在數據處理、場景設置等方面發揮了顯著的作用[1]。同時，信息技術的進步催生了一種新的教學模式——微課教學模式。與“課堂講授，課后練習”不同，微課基本采用“課后講授，課堂探究”的方式進行教學，學生在課后通過互聯網學習教師提供的教學視頻，對知識的鞏固與評價則是在課堂中進行[2]。實踐證明，微課教學模式對學生自主學習能力起到了積極的影響，但同時很多教師反映設計微課的過程存在一定的難度，尤其表現在部分需要實驗探究的微課設計上。《物理課程標準（2011）》提倡“教學方式多樣化，注重實踐探究”[3]，基于此，本文嘗試將“仿真物理實驗室”與微課相結合，用“仿真物理實驗室”彌補實驗操作在微課設計上的不足。

1.“物理實驗”微視頻制作的前景與困惑

上世紀八十年代以來，國內外媒體已經涌現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、有目標的教學視頻。通過已有經驗，可以發現教師在制作和應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利用性，學生在不理解或者遺忘的情況下可反復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備工作和實驗過程中的等待時間，這樣有助于提高學生的學習效率。另外，實驗微視頻有利于學生自主學習能力培養，學生在課外學習實驗內容，可以有更多時間反思實驗過程中的細節問題，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。總之，實驗微視頻在物理教學中的應用前景是非常可觀的。

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，常規實驗儀器在中學實驗室里基本配備齊全，特殊的實驗器材，很多中學難以提供。在此情況下，教師只能以紙筆演示或者網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致視頻最終呈現的只能是實驗結果，而實驗過程是不清晰的，如演示平拋運動實驗，學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。

優秀的實驗微視頻對于物理教學來說具有良好的實踐效果，它可以給學生展示真實的實驗情境，對學生理解物理概念規律有很大的幫助，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用分析

2.1基于仿真物理實驗設計微視頻的優勢

技術的進步使得“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、電學、光學等模塊，教師可以根據所教內容選擇模塊里的實驗器材，經過一定教學組織后可以在設置的實驗環境中進行實驗操作。值得一提的是，“仿真物理實驗室”在數據和圖像處理方面的功能是很可觀的，教師可以自由地設置實驗對象的屬性和參數，計算機根據不同的變量得出不同的結果或者模擬出不同的圖像。整個實驗過程和結果清晰流暢，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，“仿真物理實驗室”不僅能用來設計常規物理實驗微課，最大優勢體現在對于那些難以觀測、抽象程度較高的實驗如真空環境下、磁場中的實驗或者中學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果的輸出。教師設計有關內容的微課時，能給學生展示動態的變化過程，使學生對實驗現象有初步直觀的認識，幫助他們更好地理解實驗背后的物理知識和規律。總之，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，為物理教師設計實驗微課提供了良好的平臺。

2.2基于仿真物理實驗設計微視頻的典型案例分析——以“凸透鏡成像規律”為例

凸透鏡成像規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距離和大小的關系。然而，拍攝的實際效果往往不能達到預期，主要原因在于本節知識點不僅要求學生掌握實驗基本方法和規律，而且要學會構造透鏡的光路圖。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）教學目標

本節微課的設計重在通過仿真實驗軟件模擬蠟燭通過凸透鏡成像的規律，主要教學目標在于：第一，了解凸透鏡成像的規律，包括物距像距的變化、成像的大小等規律；第二，會使用相關實驗儀器，能對凸透鏡成像的有關數據進行分析；第三，通過觀察凸透鏡成像的實驗培養學生歸納分析問題的能力。

（2）微視頻設計過程

結合微課教學設計的一般步驟，筆者認為運用“仿真物理實驗室”設計微課的過程如表1：

作為本節微課的核心環節，實驗探究的設計應盡量貼近學生的思維過程。第二、三兩步驟與學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，最終呈現的實驗數據應有對照性，能讓學生在較短時間內比較得出結論。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，更有助于學生理解凸透鏡成像的原理。

3.反思與建議

信息技術的進步使課堂教學方法越來越多樣化。“仿真物理實驗室”和微課教學模式都是為了促進學生更好地理解物理概念、提高學生思維能力，兩者有機結合可以更好地提高教師制作微課的效率，創造更多的實驗條件，降低實驗失誤率，有助于提高學生自主學習能力、激發學生主動探究的動力。然而，每種教學方法有特有的優勢，同時存在一定的弊端。“仿真物理實驗室”本質上只是一種軟件虛擬出來的實驗環境和工具，沒有真實實驗的觸感和體驗，不能鍛煉學生的實踐能力，學生體會不到真實實驗的復雜性。微課的實際運用效果近年來受到部分教師的質疑，學生課后能否認真觀看教學視頻，課堂開展的討論探究活動能否符合教師的預期等問題說明微課教學仍有很多需要完善之處。

如何利用仿真軟件制作微視頻及在怎樣的情況下應用仿真軟件應該根據實際教學內容、現有教學資源等因素決定。如果教師認為仿真實驗過于抽象，那么可以選擇動手實驗或者視頻資源代替，而如果教師認為讓學生自行應用仿真軟件進行實驗探究更有利，那么可以在實驗微課基礎上，將仿真實驗軟件作為工具提供給學生。

參考文獻：

[1]陳琳.“仿真物理實驗”在物理實驗教學中引用的思考[J].吉林教育教研，2016（4）：15.

[2]黎加厚.微課的含義與發展[J].中小學信息技術教育，2013（4）：10-13.

[3]中華人民共和國教育部.義務教育物理課程標準[Z].2011.