微課在高中物理實驗教學中的應用研究

駱宇哲

（浙江省象山縣第三中學，浙江 象山 315700）

隨著網絡的普及應用和發展，高中物理實驗教學可以積極引入微課新型教學模式，充分利用微課視頻激發學生參與高中物理實驗活動的積極性，將傳統物理實驗教學與信息化技術深度融合，較好地提高學生的動手實踐能力和嚴謹的科學精神，增強學生的高中物理核心素養和能力。

一、微課在高中物理實驗教學的應用優勢

高中物理實驗是極其重要的教學內容。教師通過演示實驗向學生展示直觀形象的實驗現象，培養學生細致觀察和嚴謹分析的能力，較好地培養學生的實驗操作技巧。并通過高中物理分組實驗，調動全體學生參與物理實驗的積極性和主動性，在明確分工、相互配合的實驗動手操作過程中，理解實驗原理，掌握實驗過程和方法，較好地培養學生的高中物理科學素養。另外，還可以通過高中物理課外實驗拉近高中物理與社會生活之間的距離，激發學生探究物理實驗的興趣，更好地鼓勵學生發散創新思維，確保課外探究實驗的順利進行，進一步提升學生的實驗能力和知識應用能力。

（一）通過短小精悍的微課完成實驗準備

微課體現出短小精悍、內容精練的特點，主要是圍繞某一單元知識點進行針對性的視頻講解，學生可以較好地利用微課進行高中物理實驗前期的準備工作，預先了解實驗內容及實驗操作流程，對高中實驗活動有基本的認知。

（二）深化對物理實驗的認知和體悟

由于微課視頻中的內容能夠隨時觀看，不受時間、地點的限制進行循環播放，因此能夠較好地應用于高中物理實驗教學之中。學生可以根據自己的知識接受程度和學習進度，合理安排自己的時間，對重點實驗進行反復觀看和學習，以增強對高中物理實驗的理解和記憶，包括物理實驗步驟、實驗現象、實驗結論、注意事項等，從而達到對物理實驗知識鞏固加深的效果。

（三）展示復雜的物理實驗過程

高中物理實驗涵蓋力學、電學、光學、原子物理等內容，對于實驗環境、實驗器材、實驗操作要求非常嚴格。微課能夠突破實驗儀器的限制，形象地展示復雜的實驗過程，讓學生通過視頻演示理解復雜抽象的實驗規律，并在觀察實驗現象的同時總結歸納實驗結論，進一步深化學生的實驗探究思想。例如：在“測量電源電動勢和內阻”的物理實驗中，可以利用微課視頻的方式進行講解和演示，通過虛擬實驗室模擬平臺，完整清晰地講解不同的電路連接方式，引導學生對不同的實驗電路進行誤差分析，較好地提升學生的高中物理實驗探究能力和物理思維。

二、微課在高中物理實驗教學中的應用分析

（一）運用微課進行課前預習

在高中物理實驗之中，實驗器材是必不可少的重要部分。尤其是在力學實驗和電學實驗之中，要用到諸多實驗器材，如打點計時器、游標卡尺、螺旋測微器、多用電表等。學生在初中階段已經接觸過刻度尺，然而局限于粗略測量而無法實現更高精度的測量。基于這一學情分析前提，教師可以借助于直觀形象的微課呈現物理實驗儀器的使用步驟和操作方法，向學生介紹螺旋測微器的構造及工作原理，結合學生的具體學情引導學生進行課前預習，并記錄自己在預習中存在的疑惑，如：可以通過微課展示打點計時器的組成部分、工作原理、使用過程，引導學生對打點計時器所打出的紙帶進行分析，包括時間間隔、計時點、計數點、距離測量等，對打點計時器有一個初步直觀的認知，為后續實驗操作打點計時器作好鋪墊。同時，在課前運用微課展示實驗基本內容，包括實驗目的、原理、器材、步驟、數據分析、誤差分析等，幫助學生預習新知，明確實驗要點、注意事項，并對特殊儀器的使用方法進行預習。

在課堂學習環節，教師可以利用微課展示游標卡尺和螺旋測微器的基本結構、測量原理等，引導學生學會運用游標卡尺和螺旋測微器測量物理長度、厚度、深度，做到心中有數，有的放矢，指導學生掌握螺旋測微器、游標卡尺的讀數方法，進一步加深對物理知識的記憶。

同時，教師還可以預先錄制微課，指導學生了解高中物理實驗內容，圍繞某一個物理問題進行探究或對某一物理定律進行驗證，充分考慮學生的高中物理實驗基礎、已掌握的實驗方法及具備的實驗能力等，指導學生快速進入物理實驗狀態，進行實驗操作并觀察實驗現象。并且，要在微課錄制的過程中注重微課導入的新穎性和趣味性，可以采用問題導入、生活情境導入等策略，合理設置懸念，吸引學生的注意力，讓學生預先了解本節課物理實驗的目的、實驗原理、實驗過程、注意事項等，達到課前高效預習的目的。

（二）利用微課進行實驗課堂的嵌入

教師可以利用微課快速對實驗重點進行展示，并對學生觀看微課后存在的疑惑進行解答和說明，讓學生充分深入地理解實驗目的、實驗原理、實驗步驟和注意事項，積極主動進行動手實驗操作，觀察實驗現象，并對實驗數據進行及時記錄、分析和總結，最終通過小組合作、交流討論的方式得出實驗結論，及時整理實驗過程中的注意事項，并對實驗中出現的偏差進行分析和反饋。

以“探究加速度與力、質量的關系”實驗教學為例，考慮到學生已經學過相關的運動學知識、受力分析方法和牛頓第一定律，而物理探究實驗是培養學生科學思維和方法的重要載體和手段，要通過物理實驗的主動探究引導學生主動思維和實踐，在動手動腦的物理實驗中習得物理原理和物理規律。教師可以播放劉翔雅典奧運奪金的微視頻，引導和啟發學生思考視頻現象的原因，認識到質量越小，慣性越小，物體運動狀態更容易被改變。繼而，再開展猜想和假設，讓學生猜測加速度a 與力F、質量m 之間的定量關系。然后，通過播放多媒體視頻，引用之前類似的案例進行方法遷移，確定實驗方法——控制變量法，即：1.保持質量m 不變，研究a 與F 的關系；2.保持受力F 不變，研究a 與m 之間的關系。并以小組為單位設計實驗探究方案，包括實驗器材、實驗步驟、實驗數據處理等。實驗方案一采用教材上的方案：用天平分別測出小車的質量m 和桶及桶內鉤碼的總質量m，試問小車的加速度應當如何表示？這里可以采用逐差法計算出加速度a，通過牛頓第二定律方程求出整體加速度a。實驗方案二：將打點計時器更換為光電門傳感器，利用微視頻展示實驗方案的相關原理和實驗操作步驟，要求學生觀察實驗現象，并對實驗數據進行記錄、分析和處理，最后推導出最終的實驗結論。

又如：在高中物理實驗“測電源的電動勢和內阻”的教學之中，主要是學習閉合電路歐姆定律的實際應用，培養學生運用圖像法處理實驗數據、分析實驗誤差的能力。在教學過程中，可以利用多媒體進行問題引入，讓學生復習閉合電路歐姆定律的不同表達式及電源U-I 圖，了解U-I直線的縱軸截距為電動勢、斜率的絕對值為電源內阻。再參考教材的方案設計實驗方案，明確實驗原理。方案一：伏安法。將電流表、滑動變阻器與電源相串聯，電壓表并聯于電源兩端，改變滑動變阻器的阻值。方案二：安阻法。通過串聯設計的方法改變電阻箱的阻值，學生要在實驗中仔細觀察并記錄串聯中的電流表計數、電阻箱計數。方案三：伏阻法。利用串聯的方式測取電壓表的計數與電阻箱的計數，可以采用2～3 個開關固定電路，無須更改電壓表的位置，獲得不同的電壓值。在對實驗數據進行處理操作中，可以利用圖像法將實驗數據描點連線，形成U-I 實驗圖，以縱軸截距為電動勢E，以直線斜率的絕對值為內阻r，直線與橫軸的交點為短路電流，從而直觀清晰地得到電動勢和內阻的值。最后，進行實驗誤差分析。以方案一為例，實驗中的電壓表與電流表的計數誤差并非預設的系統誤差，對此可以利用U-I圖探究某一節干電池的電動勢和內電阻，思考圖中對應點的外電路電阻及內部熱耗功率。

微課視頻在課堂的運用有助于學生延遲觀察實驗現象，通過視頻設備的“慢鏡頭”緩慢呈現實驗過程，讓學生更加清晰全面地觀察到實驗整個過程。以學習“牛頓第二定律瞬時性特點”的物理知識為例，由于不少學生對“繩”“桿”提供的彈力具有瞬時性特點缺乏深入理解，因而可以運用微課視頻緩慢呈現實驗過程，利用“慢動作”的功能錄制剪斷細繩或彈簧瞬間時小球的運動狀態，全面細致地體會繩桿模型的物理知識。在《自由落體運動》的教學中，因自由落體運動通常持續時間較短，為幫助學生清晰細致地觀察實驗現象，運用微課視頻的慢功能緩慢呈現物體下落過程，讓學生直觀清晰地感受自由落體運動的規律及特點。另外，對于課堂上無法進行的實驗，也可以通過微課視頻進行呈現，如通過紀錄片呈現核裂變及核聚變的反應過程，通過模擬實驗讓學生了解其具體應用，從而激發學生的想象，增進學生對物理實驗的理解和記憶。

（三）運用微課進行課后鞏固和復習

為了更好地鞏固課堂所學知識、培養學生的發散思維，可以將微課應用于高中實驗課后復習階段，充分考慮學習節奏緊湊、學生學習能力的差異性因素，利用微課幫助學生及時弄懂課堂上尚未理解透徹的疑難點，并為學生擴展更多可行的實驗方案，進一步發散學生的物理創新思維和能力；并可以在微課結束后，將完整的實驗探究過程制作成微課進行上傳分享和交流，讓學生合理調節自己的時間進入微信平臺或釘釘班級群完成教師推送的微練習。

例如：以“電流計改裝為大量程電壓表和電流表”的微課復習環節為例，通過重現實驗分析論證過程，較好地滿足不同學生的不同復習需求，保證高中物理實驗教學的連續性。采用多媒體引導學生思考如何將電流計改裝為大量程的電壓表和電流表，向學生講授改裝成大量程電壓表和電流表的原理，結合例題啟發學生利用串聯分壓采用電流計與大電阻串聯的方式。同樣，結合例題引導學生利用并聯分流將電流計與小電阻并聯，就可以改裝為大量程的電流表。最后，再通過平臺設計“電流計改裝為大量程電壓表和電流表”的微練習。

例如：在“驗證機械能守恒定律”的微課復習環節之中，為了增進學生對機械能定律的深入體悟，可以運用多媒體引導學生回顧機械能守恒定律，思考如何用實驗進行驗證，并講授機械能守恒定律的實驗原理，可以利用自由落體運動來進行驗證，在實驗中驗證重力勢能的減少量與動能的增加量在實驗誤差允許范圍內相等，則能夠較好地驗證機械能守恒定律。最后，教師引導學生對實驗數據進行處理，通過實驗得到點跡清晰的紙帶，對紙帶進行分析并獲取相應的實驗數據，處理方法有：利用起始點與第n 點驗證機械能守恒定律；利用任選的兩點來驗證機械能守恒定律。同時，還要對實驗誤差進行分析，讓學生思考：重力勢能減少量與動能增加量是絕對相等的嗎？通過分析得知物理實驗中的誤差屬于系統誤差，主要來自于空氣阻力及紙帶與限位孔之間的摩擦阻力；也可以使紙帶與限位孔均位于豎直平面以內，起到減小摩擦阻力的效果。另外，教師還可以適當進行實驗方案拓展，如：可以利用單擺和光電門來驗證，測量小球釋放時球心到小球最低處球心間的高度、遮光條寬度和遮光條擋光時間，最終驗證機械能守恒定律。

（四）“微課+ 翻轉課堂”的應用

在高中物理實驗教學實踐之中，可以探索基于微課的翻轉課堂教學模式，主要包括課前學習、課上探究、課后鞏固等不同環節，其中：課前學習環節主要是通過文本、視頻學習明確實驗目的、原理，制定實驗方案并動手操作實驗，熟悉實驗操作流程，并做好預習筆記，記錄自己在課前預習中存在的疑問。在課上探究環節可以采用小組交流討論的方式進行探究實驗，完成實驗設計并記錄實驗數據，教師可以適時進行點撥和答疑。在課后鞏固環節，主要是對物理實驗知識進行鞏固和復習。

例如：在“探究小車速度隨時間的變化規律”物理實驗之中，先用微課引導學生進行實驗內容的預習；在實驗操作過程中，用微視頻的方式講解實驗器材、實驗操作、實驗疑難等，講解數據處理的方法，如確定計數點并進行測量、計算瞬時速度等，通過對相關實驗數據的分析和處理，觀察并思考點的分布規律，采用直線擬合的方式，使盡可能多的點處于直線上，不在直線上的點則均勻分布于直線兩側，最終繪制生成小車運動的速度—時間圖像。通過微課與“翻轉課堂”的結合教學，能夠有效促進學生積極主動思考問題，提高學生的合作探究能力。

又如：在高中物理實驗“平拋運動”的教學之中，在課前環節要選取不同實驗器材，鼓勵學生自主設計實驗方案，分組進行合作探究，嘗試運用不同的方法找到平拋運動的規律，引導學生形成“化曲為直”的思想，思考運動分解的方法，并猜想分解到什么方向較為容易，且在各個方向上分別做什么運動。組織學生進行相互討論，找到研究比較復雜的運動的方法，如運動的分解、對平拋運動進行假設，通過多媒體展示小球平拋運動的條件，根據這一預設條件進行大膽猜想：豎直方向上的小球做自由落體運動，水平方向的小球做勻速直線運動，并通過實驗驗證這一假設，最后得出結論：平拋運動的物體可以看作豎直方向的自由落體運動和水平方向的勻速運動。在研究平拋運動的特點時，重點要引導學生準確描繪出平拋運動的軌跡，并利用得到的平拋運動的軌跡進行小組展示，學生對實驗過程和實驗結果進行交流和討論，深入把握和理解平拋運動的特點。值得注意的是，教學重點應放在“探究”上而非“規律”上，實驗過程應把握好節奏，巧設情境，結合學生的認知規律設置問題串，由淺入深逐步引領學生證實自己的實驗猜想，最后由現象探尋到其內在本質。

三、結語

綜上所述，高中物理實驗教學要合理引入直觀形象的微課資源，利用微型視頻作為教學載體，以學生的自主學習為中心，將微課融入到高中物理實驗的課前、課中、課后等不同環節，啟發學生對實驗知識和原理進行自主思考和小組合作探究；并將微課與翻轉課堂教學模式相融合，最大程度地激發學生的物理實驗探究興趣，引領學生快速融入到物理實驗活動之中，幫助學生查漏補缺、鞏固強化物理知識，較好地培養學生的物理實驗探究能力和科學素養。