物理習題類微課設計策略探索

摘 要：微課教學是信息通信技術和多媒體技術高速發展條件下衍生的一種新型的教學手段，其短小精悍、目標明確、針對性強等特點與物理習題教學可以有效地融合，為提高教學效率和教學質量起到較好的輔助作用。根據微課的理論及特性，本文歸納總結物理習題類微課設計的原則和策略，并通過案例實施，為教師進行微課設計和教學提供借鑒和參考，增強微課教學的有效性。

關鍵詞：物理習題；教學模式；微課；設計原則

中圖分類號：G4 文獻標志碼：A 文章編號：2096-0069（2018）03-0075-04

作者簡介：鄭行軍（1979 — ），男，福建福鼎人，一級教師，物理奧林匹克競賽省級教練員，主要從事物理教學和習題設計研究。

一、問題的提出

相較于傳統的課堂教學模式，微課教學具有時間短、目標明確、針對性強、學習形式多樣等優點[1]，是一種非常高效的教學方式。習題教學是理科教學中最重要的環節之一，不僅可以檢測和固化課堂所學知識，而且可以培養學生將生活情境抽象化分析的能力，提升其知識歸納、整理、活化和拓展的整體水平。由于物理學科中問題導向建模和探究的特點，教師在實施習題教學過程中應讓學生學會從紛繁復雜的物理表象中發現運動或變化的內在規律。因此，本文探討物理習題類微課設計策略，并舉例闡述策略的具體實施應用，意圖更高效地指導學生學習。

二、物理習題類微課設計原則

（一）客觀合理性原則

微課設計的客觀合理性原則包含兩個層面的含義：一方面是課堂陳述的教學內容及構建的物理情境必須符合客觀實際，在教學過程中要不斷地培養學生嚴謹的探索精神；另一方面是課堂教學知識的深度、廣度及教學節奏要符合學生的認知規律，能夠調動學生的積極性，在教與學中產生思維碰撞，從而達到教學目的。

（二）短小精練性原則

微課的設計理念是要求設計者在有限時間里集中反映一個完整的教學流程，包括教學三維目標、重點、難點及詳細的教學活動等教學元素。基于此，微課制作通常需短小精練，教師要精確地把握課程導入、深入探究、總結歸納、拓展提升等教學環節的時間分配節點；研究的內容要高度細化、主題要突出、知識點要有明顯的指向性；語言的表達要精練、淺顯易懂，盡可能提高微課教學的效率。

（三）信息多元化原則

信息技術的發展有效地實現了傳統教學中僅通過板書、圖片展示和演示實驗很難實現的教學目標。教師在微課設計中可以將網頁、文件、文字、圖像、動畫、視頻、聲音、課件等進行有效整合，采用“數”“形”“音”結合的方式，為學生提供全方位的信息資源，獲取知識的直觀動態感知，積極引導學生參與課堂探究，使學生產生熟悉、輕松的感覺，提高學習的主動性。

（四）設計完整性原則

微課設計流程一般包含：教材教法分析、學生學情分析、教學三維目標設計及教學重難點的確定；素材收集、習題命制、教學內容設計和實施、教學信息的整合和微課視頻的呈現方式等；師生互動探究效果反饋和學生學習效果評價；微課配套的同步檢測練習。因此，它仍是一個體現完整教學活動的整體資源。

（五）激疑引導性原則

教師在教學實施過程中要盡量避免機械式和灌輸式的講授模式，要靈活運用現有的各種技術手段去創設原始的實際生活情境，引導和啟發學生去自主探究并總結出規律，從而實現知識的內化。微課可以采取多樣的教學形式，如體驗探究式教學、活動啟發式教學、任務驅動式教學等，教師在進行微課設計時，根據教學目標，以信息技術和多媒體技術為紐帶，科學合理地組合各種教學形式，優化教學策略，實現學生知識內化的螺旋式上升，完成課程目標。

三、物理習題類微課設計策略

（一）微課教學內容描述科學嚴謹

物理學的概念和規律都是對實際生活情境的真實表述或理論化概括，物理實驗的探究過程也是嚴格、周密的[2]。在微課教學中，對于概念和規律的表述要科學、準確和嚴謹，在錄制視頻的過程中要嚴格按照學生思想認識進階，操作合乎規范。以動量守恒定律習題微課為例，教師先著重講解動量守恒定律的概念要點，如動量守恒定律的“三性”（矢量性、相對性和同時性），動量守恒、動量近似守恒及某方向動量守恒三種守恒形式的對比描述等，然后在具體的例題剖析中讓學生重識概念，知道系統合力為零時表述為動量守恒，系統合力不為零但內力遠大于系統外力時表述為動量近似守恒，系統合力不為零但某方向合力為零時表述為分方向動量守恒，這樣學生在解題時就會注意三種不同題設信息的區別，對物體運動過程進行科學表述，減少認識誤區。

（二）針對性選材，習題類微課內容設計以題型設置為主線

在教學過程中物理模型的構建是一個非常重要的環節，它是一種創新型的思維活動，是在具備一定基本理論知識和實際生活認知的條件下，采用分析、比對、抽象、數理推演等研究策略，充分挖掘對象和問題的內涵，提取其共同特性，從而將對象和問題簡單化處理的過程。物理模型的研究與應用也是新課改的重要方向。因此設計微課時，習題設置應以題型為主線，體現針對性，能在指導學生解題時有意識地引導學生形成知識框架，構建系統的知識體系，形成若干清晰的處理問題模型，進而有效解決學習重難點。

案例1：“連接體問題”微課設計

（1）題型界定及教學三維目標

連接體問題是指在外力作用下兩個（及以上）的物體連在一起運動的問題，課程設置的目的是為了讓學生在學習單個物體所體現的動力學規律的基礎上達到拓展應用。教學目標包含：知道什么是連接體和隔離體；能夠運用整體法和隔離法解決連接體問題；讓學生發現并體會物理學中的關聯性，通過自己的推理和歸納去感受物理學習中的樂趣，培養學生邏輯思維能力。

（2）微課設計策略

根據連接體問題的知識特點和技能要求分別設計4個微課模塊：連接體問題的物理情境創設及方法解析；以加速度相同且已知外力為條件構建題型；以加速度相同且已知內力為條件構建題型；以加速度不相同為條件構建題型。每個視頻錄制的時間大致控制在5—10分鐘，并配套課程相關素材、同步檢測試卷、設問答疑等。微課內容涵蓋：

1）模型概念詮釋：連接體問題是指在外力作用下兩個（及以上）物體連在一起運動的問題，物體可能是疊放在一起，或并排擠放在一起，或由繩子、細桿連接在一起，也稱為系統問題。

2）思維方法呈現：整體法和隔離法

整體法是指以系統內物體為一個整體進行研究，系統合外力F合不考慮物體間的相互作用力即系統內力，質量等于系統整體的總質量，即m=m1+m2+m3+…，根據牛頓第二定律F合=ma求解，這種處理問題的方法叫做整體法。隔離法是指以系統中的各個物體作為研究對象，逐一從系統中剝離出來，分析其受力，根據平衡條件或牛頓第二定律聯立方程求解，這種處理問題的方法叫隔離法。

3）連接體問題題型構建及解題策略[3]

①以加速度相同且已知外力為條件構建

題型特征：系統中研究的物體具有共同加速度，且題設條件已知系統外力。

解題策略：綜合整體法與隔離法，先用整體法求系統加速度，后用隔離法求內力，即“先整體后隔離”。

②以加速度相同且已知內力為條件構建

題型特征：系統中研究的物體具有共同加速度，且題設條件已知系統內物體間的相互作用力。

解題策略：綜合整體法與隔離法，先用隔離法求加速度，后用整體法求系統外力，即“先隔離后整體”。

③以加速度不同為條件構建

題型特征：系統中物體運動的加速度不相同。

解題策略：采用隔離法對系統內各個物體進行受力分析，利用平衡條件或牛頓第二定律聯立方程求解。

（3）微課教學實施

學生按要求觀看連接體問題的4個微課，形成連接體問題的元認知，完成連接體問題的概念界定、題型構建及解題策略等知識學習。同時，教師匯總學生反饋的信息，舉例說明不同連接體模型的命題特征和相應的解題思路，加深對題型和解題技巧的理解。最后教師整理出典型主題，以問題為中心組織討論，進行互動交流，促進學生對知識的深層次理解，引導學生對連接體問題認識的整體提升。

（三）利用各種新技術實現教學方法多樣化

信息通信技術的飛速發展，調動學生的聽覺、視覺、感覺，激發學習興趣，強化了學生自主探究式的教學引導模式，各種基于信息技術的新型教學方法如活動教學法、體驗教學法、任務驅動教學法、思維呈現引導法和翻轉課堂教學法等教學模式極大地拓展了優質教育資源的作用和價值。[4]教師在進行課堂教學時，可以根據教學目標，以信息技術為紐帶，科學合理運用各種教學模式，優化教學策略，實現學生知識內化的螺旋式上升，完成課程知識和技能目標。

案例2：“測量動摩擦因數”習題微課教學

教師播放幾個有關摩擦力的實際情境，讓學生感受摩擦力的存在（情境演示法）。而后教師按照課程要求逐一播放5個不同方案測量動摩擦因數的微課：力平衡法測量動摩擦因數、牛頓運動定律測量動摩擦因數、動力學關系法測量動摩擦因數、動能定理法測量動摩擦因數及功能關系法測量動摩擦因數。在此后下達探究任務：根據觀看的視頻總結5種不同方案的測量原理、測量物理量及所需的測量器材特征（任務驅動法）；學生以小組為單位共同研討形成可行性結論（合作學習法）；在小組合作探究過程中，教師聆聽并記錄可能存在的問題，將確定的實驗方案錄入計算機并動態模擬實驗結果，與學生共同探究方案的可行性（探究教學法）。這樣學生在學習時就可以明確了解該實驗的整體構架和可能的命題方向，并整理出相應的解題思路，實現高效解題和全面發展的教學目的。

（四）教學設計具備啟發性、引導性特征，助力學生自主學習

1.抽象概念習題情境創設

物理學習經常會伴隨一些抽象化的概念，這些概念經常無法直接被感知，使得學生無法理解事物的內涵。教師制作微課時可以靈活地運用各種信息手段將概念和對象具體化，創建生動的物理情境，引導學生形成概念構架。如講解電場線與等勢面應用習題時，教師可以先播放幾個生活中常見的電場現象，讓學生形成直觀感知，感受場物質的客觀存在，后利用動畫模擬和展示，將抽象的電場線和等勢面具體化，讓學生能夠直觀地觀察到不同場源電場的形成及分布規律，形成概念的元認知，加深對電場線和等勢面的理解。

2.物理實驗習題的模擬呈現

傳統實驗習題教學由于受器材和條件限制，很多實驗操作較難開展，學生只能憑借想象完成實驗問題，無法形成深刻印象。而借助微課資源，教師可以將實驗習題中描述的情境直觀地展現給學生，學生通過觀看微課就能獲得切實的感受。如布朗運動探究實驗中，花粉微粒非常微小，學生無法用肉眼觀察花粉微粒的無規則運動，需借助顯微鏡觀察，這對學生的實驗技能要求較高，且因學生多設備少的原因，學習效果不顯著。這時教師可以事先利用電子顯微鏡、高分辨率攝像儀等拍攝設備將演示實驗錄制成視頻，在課堂中播放，教師同步講解，讓學生更加清晰、準確地觀察微粒運動的路徑，分析微粒運動的規律，從而加深對布朗運動模型的認識，把握解題的關鍵點。

3.物理知識模塊的拓展探究

物理習題具有很強的題型特征，基于同一模型命制的物理習題雖然表現形式不同，但都具備類似的信息要素和相同的解題策略，因此教師在設計微課習題時可以有針對性地將學科中的模塊內容進行分類，以題型為主線設計成多個系列性的微課專題，由淺入深地帶領學生進行拓展學習和探究，構建系統的知識結構。

案例3：“彈簧的功能問題”微課設計

彈簧功能問題是指以彈簧和物體為系統，分析運動過程中系統功能關系變化的問題。由于彈簧在伸縮過程中涉及如力和加速度、功和能等多個物理概念，同時涉及與這些概念相關的規律，因此此類問題一般都具有很強的綜合性和隱蔽性。依據課程教學目標和模型特點可將本教學模塊設計成5個微課專題：彈簧模型詮釋及特點歸納；以已知彈簧勢能為條件構建題型；以已知彈簧勢能表達式為條件構建題型；彈簧與單物體構成的系統模型；彈簧與多物體構成的系統模型。學生通過觀看微課和聆聽教師同步講解，可以在由淺入深掌握知識的同時進行橫向對比，了解不同彈簧題型的關聯與區別，學習彈簧知識體系及解題策略。

4.課后自主學習鞏固提升

微課的短小精練和完整設計使得學生可以自主學習。內容可以是教師對課堂所學內容的總結，也可以是下節內容預習指導[5]。這樣可以保持課前、課中和課后有效銜接，完善教學體系，保證學生學習循序漸進地發展。

案例4：“電阻的測量”微課設計

教師在課前制作兩個預習視頻：“電學器材選擇”微課和“電路設計”微課。在“電學器材選擇”微課中教師重點講解滑動變阻器、電壓表、電流表和定值電阻的選擇標準，在“電路設計”微課中教師重點分析供電電路限流和分壓選擇及伏安法測電阻的相關知識。同時在視頻中添加適量的練習及講解，增強學生對所學知識的理解。在課堂中，教師在微課基礎上進行拓展延伸，討論電表內阻已知的條件下電路設計策略及替代法、差值法、電橋法和補償法等測量方法的應用，這樣教師在教學中就可以很好地把握微課教學與課堂教學的關系，提高教學效率。

[1]黃振旭，王鑫，宋霞，等.大學化學微課的制作及應用[J].許昌學院學報，2017，（09）：148-152.

[2]洪燕燕.對微課制作的使用與思考[J].中學物理，2017，（05）：4-5.

[3]鄭行軍.連接體問題的題型歸類剖析[J].中學生數理化（高一），2017，（07）：21-24

[4]王永元.思維呈現優化物理習題教學[J].物理教師，2017，（10）：21-24.

[5]盤美達.中學物理微課設計初探[J].廣西教育，2016，（18）：88-89.

（責任編輯 孫志莉）