基于信息技術的高中物理微課教學探究
——以“固體”一課為例

哈爾濱市第八十八中學 李春光

微課是微型課堂的簡稱，它以短的教學視頻為主體，一般時長為5 到10 分鐘，是教師為了突破本節課的重點、 難點等設計開發的一種情景化視頻，主要關注一個現象、小故事、小策略，這就要求制作的微課要主題突出， 內容直接指向具體問題，視頻講解層層深入，語言要簡潔明了，做到啟迪思維、發人深思。與傳統單一資源類型的教學課例、教學課件、教學設計、教學反思等教學資源不同， 微課是在其基礎上繼承和發展起來的一種新型教學資源，可廣泛應用于網絡遠程學習、手機學習等學習方式，彌補傳統教學的不足[1]。

一、高中物理微課教學的重要性

（一）借助信息技術突破教學重難點

高中物理在學生的物理學習生涯中具有“總攬其綱”和“由表及里”的提升作用，同時也對學生的邏輯思維和學習能力的質性優化有著十分重要的意義[2]。 對于物理教學來說，學生會感覺物理知識特別難掌握，教師也同樣會覺得知識難教。 如遇到呈現物體立體結構時，教材上展示的圖片較為抽象，學生難以全方位進行觀察，對學生的抽象思維提出了很高的要求。

教學“固體”一課時，教師要引導學生從微觀層面解釋晶體和非晶體在宏觀物理性質上的不同， 這些都與晶體的微觀結構、 各原子之間的空間排列方式有關， 是本節課的難點。 通過Material Studio 材料仿真模擬軟件可建立晶體結構模型， 從任意角度動態直觀旋轉圖像，使晶體結構可視化。 通過信息技術的運用，不但可以激發學生的學習興趣， 還可以增強學生的抽象思維能力。 以下為教師利用Material Studio 材料仿真模擬軟件建立的NaCl 晶體微觀結構（見圖1）。

圖1 NaCl 晶體的微觀結構

（二）借助實驗類微視頻打破學生思維限制

實驗教學始終是高中物理教學的一個薄弱環節， 由于實驗設備的陳舊或者破損、學生不會動手操作，導致實驗數據不準確的情況十分常見。 有時因為課時緊張，教師還會省略實驗環節，直接進行講解，限制了學生的實際操作能力和創新思維能力。 因此，讓學生清楚實驗原理、深刻理解實驗數據的處理、主動進行實驗設計顯得尤為重要。

教師運用信息技術將實驗課制作成微視頻， 一方面可以加深學生對實驗原理、實驗操作步驟的印象，另一方面可以利用仿真物理實驗室相關交互軟件增強交互性， 讓學生有機會利用家用電腦進行實際操作。 比如，仿真物理實驗室可以連接電路，可以練習游標卡尺的使用和讀數；學生還可以先運用軟件設計實驗，最終到實驗室親自動手操作，起到事半功倍的作用；還可以在復習物理實驗時將各實驗制作成視頻給學生觀看。 下圖為學生利用實驗室仿真軟件連接的限流電路圖片（見圖2）。

圖2 實驗室仿真模擬軟件連接的電路

（三）應用微視頻激發學生自主學習能力

課前預習是對課上學習的輔助，能起到復習已學知識概念、定理、定義的作用。 物理知識具有十分豐富的內在邏輯性，只有把舊的知識想清楚、理解好，才能更好地學習新的知識。 教師可以在課前將課程微視頻發送給學生，學生配合預習學案一同學習，并將難以理解的知識點做好標記。 課后作業是對課上學習的鞏固， 教師可在課后結合所學內容上傳知識點總結文檔， 并結合超星學習通等交互軟件，指導學生線上完成作業，教師也可線上完成批改，既可以看到學生的完成情況，又可看到學生的完成時間。 教師可以根據學生的作業完成情況了解學生的易錯點或者學生掌握不好的知識點，從而有針對性地進行講解。

（四）借助以信息技術為基礎的微視頻制作拓展學生視野

微視頻制作需要用到很多軟件， 如EV 錄屏、蘇打錄屏、騰訊會議、蘆筍錄屏等。 教師可以向學生介紹微視頻制作的相關經驗，鼓勵學生針對某一知識點合作完成微視頻錄制，以小組交流討論的形式學習軟件安裝和操作。視頻合成和處理需要剪映、蘆筍視頻合成等軟件，通過小組合作增進友誼， 提高動手操作能力和動腦思考能力。 除此之外， 還需要很多其他軟件的輔助，如ANSYS 模擬軟件可以研究材料的受力等， 這些都可以在日常教學中滲透給學生，使每一位學生深度、持續學習，不斷增強探究精神。

二、高中物理微課教學的策略

（一）學情及內容分析

學生在初中已經學習過三態變化，對固體的分類，即可分成晶體和非晶體較熟悉，學習起來比較容易。 有些知識學生雖然接觸過，但是并沒有上升到理論高度，學生會感到有些吃力，特別是從微觀層面解釋晶體宏觀性質的內容較為抽象，不易理解。用Material Studio 材料仿真模擬軟件可以化抽象為直觀，減輕學生的心理負擔。

對于“固體”一課來說，微課中需要著重講解的內容主要有：（1）晶體的結構可視化，化抽象為直觀；（2）讓學生從微觀層面理解晶體有規則的幾何形狀的原因；（3）從微觀結構層面理解晶體有固定熔點；（4）從微觀結構層面理解晶體具有各向異性。

（二）微課設計與制作

1.微課的教學設計（見表1）。

表1 微課的教學設計

2.微課的制作。

（1）制作課件

教師根據教學設計， 運用PowerPoint 制作“固體”一課的課件。一是創設情境，引入新知。將廚房中的固體進行分類， 引出晶體和非晶體概念。二是回憶舊知，總結規律。初中學過的晶體和非晶體在物理性質上不同， 晶體有固定的熔點，非晶體沒有固定的熔點。 三是自主探究，發現特征。 制作視頻，分別是光通過玻璃和方解石時的折射情況，由光通過玻璃產生一條光路，而通過方解石產生兩條光路， 得出晶體具有各向異性，而非晶體沒有。四是實現宏觀和微觀的統一。從微觀層面解釋上述宏觀性質的不同，是本次微課的重點。 微課不僅僅是呈現知識的視頻，還是促進學生自主探究的工具。 教師可以下發MaterialStudio 的安裝教程和運用其制作晶體微觀結構的操作手冊， 作為學生的課后作業。 使用這種方式既貼近學生，又增加教師與學生的互動和探討。

（2）微課錄制

微課視頻錄制采用“PPT 錄制+真人出鏡錄制+視頻合成”的制作方法。 錄制真人出鏡視頻時應尋找較安靜的環境，以免視頻有雜音。 在拍攝過程中要用三腳架固定手機，避免手機晃動引起畫面模糊。 還要提前制作好提示稿，在電腦上播放提示詞，用手機以白墻或綠布為背景將真人出鏡的視頻錄制好。 最后，用剪映將PPT 錄制的視頻和真人出鏡視頻進行合成、處理，將視頻長度控制在10 分鐘左右。

（三）鞏固練習，深化認知

1.為什么晶體（單晶體）具有規則的幾何形狀，而非晶體沒有？

2.為什么晶體（單晶體）具有固定熔化溫度，而非晶體沒有？

3.為什么晶體（單晶體）具有各向異性，而非晶體具有各向同性？

運用Material Studio 材料仿真模擬軟件將晶體結構可視化，易于學生從微觀層面理解晶體宏觀上呈現的特性。 以信息技術為依托制作微課程，將技術進步根植到教學實踐中，根植到學生的思想中，提高教師自身的業務能力。