高中物理微课实践与思考

1、PAGE PAGE 9高中物理微课实践与思考天津大学附属中学 张金龙关键字：微课 物理课程 整合开发和推广 微课内容编排摘要：通过学习国外微课相关研究内容，结合自身实践，将两者对比并反思，在微课的开发和应用中应以教师、课程和学生三位一体为本；政府投入、学术机构及专家团队的引领和一线师生自主开发三个层次可以同步进行；微课开发应用与课程整合时应扬长避短。“微课”是指按照新课程标准及教学实践要求 ，以教学视频为主要载体 ，反映教师在课堂教学过程中针对某个知识点或教学环节而开展教与学活动的各种教学资源有机组合 。“微课 ”的核心内容是课堂教学视频 (课例片段 )，同时还包含与该教学主题相关的教学设计

2、、素材课件 、教学反思 、练习测试及学生反馈 、教师点评等教学支持资源 。它们以一定的结构关系和呈现方式共同营造了一个半结构化 、主题突出的资源单元应用的“生态环境”。国外（以英国和美国为代表）的微课视频资源的开发和应用比中国早，笔者通过对国外微课相关研究内容的学习，对比自身实践思考，认为在微课的开发和应用中应以教师、课程和学生三位一体为本；政府投入、学术机构及专家团队的引领和一线师生自主开发三个层次可以同步进行；微课开发应用与课程整合时应扬长避短。一 微课与物理课程教学的整合认知负荷理论（Cognitive Load Theory，CLT）认为，影响认知负荷的基本因素是学习材料的组织呈现方式

3、、学习材料的复杂性和个体的专长水平(即先前知识经验)。由此导致外在、内在和相关认知负荷。物理课程中涉及较多抽象的概念，而常规教具如挂图、幻灯片、模型等缺乏准确的感性效果。以前的信息技术借助图形、图像、动画、声音和色彩等方式为学生提供丰富的感性材料，做到了用二维或三维的图像、动画进行模拟，从而把文字材料的抽象概念具体化、把难以想象的微观世界宏观化、把难以演示的实验形象化。在此工作中，教师更多地发挥信息技术的优势，忽略了教学内容本身，无形中增加学生学习负担；同时，传统资源建设模式的弊端主要体现于“建设与应用脱节”、“更新缓慢”、“交互性差”、“资源粒度大”、“资源应用效率低下”等方面。笔者在微课制

4、作和教学实践中深刻地感受到基于物理课程中的重难点的片段化的微课更受学生欢迎，借助微课学习不受时间、地点等的限制，收益更大。 如上图所示，笔者在采用课件制作工具Articulate Storyline制作的物理必修一第六章第五节宇宙航行中，利用该软件强大的触发式交互功能，合理安排本节知识点，整合以往比较成熟的“抛射速度”、“卫星轨道”、“同步卫星”和“人造地球卫星”等模拟动画，营造一个自主的探究情景。教学实践表明，这种模式更受学生欢迎，由于是在线交互学习，在学习的过程中学生普遍感到不受课堂时间的限制，往往更容易去理解学习内容；视频、动画等的结合，让学习兴趣能够贯穿学习的始终。新的课件制作思路和工

5、具，为物理课程提供了更多的教学方式，但课程以学生为本的原则。学生的自主学习和探究，是教学活动的核心途径。从这个角度来看，交互式的在线学习是今后教学改革的一个重要方向。微课程在这个大的环境中，只是处于这种教学模式的一个环节，微课短小灵活的形式恰好符合这一要求。因此，在进行微课和物理课程整合中，应尽量制作片段化的微课视频，注重物理知识的重难点的针对讲解，去解决“一点一滴”的问题。这样既能发挥微课的优势，又能为今后在线交互教学的整合积累资源。微课形式短小灵活，适于物理模型的系列学习，可以丰富物理课程资源。在物理课程复习阶段，或者初高中物理学习的衔接过程中，系列的微课课程，可以帮助学生更加容易掌握知识

6、的内在逻辑关系，对比不同的物理方法。因此，物理微课制作中需要注重系列化。二 不同类型微课的制作和时间安排在近五年的微课研究和实践中，以胡铁生前辈为代表的研究者对“微课”进行了多次定义，认知逐步提升。其中仅有“凤凰微课”的版本中，对微课的时间作了“510分钟”的界定。英国教师电视网站（Teachers TV，TTV，http:/www.teachers.tv）的微课内容涵盖了英国中小学和幼儿园的所有课程，每段视频长度一般在20分钟左右，而且视频的中间或开头结尾部分通常会穿插教育研究者或管理者与教师的随机访谈视频，课堂实境教学内容10分钟左右。笔者在实践中感到在微课制作时，不必过分受“58 分钟左

7、右(最长不宜超过l0分钟 )”的限制。在最适于与物理课程整合的几类微课形式中，课前预习类，以10分钟为宜；实验方法、注意事项指导类，以3分钟以内为宜；为了解决物理课堂教学中某个重点、难点 、疑点内容 ，或是反映课堂某个教学环节，应做成专题节目，以1015分钟为宜；模块复习类，以20分钟为宜。微课与网络教学课程结合是可以作为网络教学课程的介绍、学习思路和方法的介绍或者课程的拓展，因此时间安排在5分钟为宜。例如笔者在进行物理必修二宇宙航行的教学时，结合课程的特点，将教学安排成网络教学，学生在网上可以自主完成课程的学习和讨论。对应的微课安排的是3分钟的学习提要和学法指导。三 微课的开发和推广国外的微

8、课的开发和推广微课视频资源的开发和应用从开始贯彻政府教育政策为切入口，逐渐由政府投入过渡到学术机构和专家团队的自主创新引领应用。通过辐射带动社会公益资金的投入，基于维基功能的微课视频库共享管理机制最后向多元化、学科化的发展方向。现阶段，中国的微课程建设正处于第一个阶段，不久的将来，我们还需要大面积的一线教师和资金的投入，才能将微课程广泛应用到教师的教育和学生的学习中去。笔者在工作实践中尝试整合教师资源，建立了以无偿提供微课资源的在线教学网站，资源同步推送到智能终端（尤其是手机）上。平台形式多样化更受师生欢迎。四 物理课程中微课内容编排 结合高中物理课程标准，围绕以上微课和物理课程整合和制作的观

9、点，笔者在实践中尝试制定了物理微课制作的内容点，总计120节。 一、力学 1.运动学（kinematics） 标量（scalars）和矢量（vectors），矢量的加法，矢量的分解（限于二纳）。1.1质点。位移和路程。1.2速度。相对速度（relative velocity）匀速运动。1.3加速度。 1.4 1.5匀变速运动。1.6 1.7落体和抛体运动。 1.8图示法（s-图，-t图）。 1.9曲线运动：钭抛运动。1.10匀速圆周运动，线速度和角速度，1.11向心加速度。 2.牛顿运动定律（Newtons law of motion）和万有引力定律（Law of universal grav

10、itation） 2.1牛顿第一定律。惯性（inertia） 2.2牛顿第二定律。力。质量。 2.3牛顿第三定律。 2.4 2.5万有引力定律。 弹性力。2.6胡克定律（Hookes law）。 2.7摩擦力。静摩擦和静摩擦系数。2.8滑动摩擦和滑动摩擦系数。 2.9 2.10 牛顿定律的应用。 2.11 2.12质点做圆周运动时的向心力。2.13 2.14人造地球卫星的运动（限于圆轨道）。 3.物体的平衡（equilbrium） 3.1 3.2共点力作用下物体的平衡。 4.动量（momentum） 4.1动量 4.2冲量（impulse） 4.3 4.4动量守恒定律（law of conse

11、rvation of momentum） 4.5碰撞（collisions）（限于一维） 反冲（recoil） 5.功和能（work and energy） 5.1功。5.2功率（power）。 5.3动能（kinetic energy）。势能（potential energy）。5.4 重力势能。5.5弹簧的势能。5.6 5.7机械能（mechanical energy）安恒定律。 6.振动（vibration） 6.1弹簧振子（loaded light spring）。简谐运动（simple harmonic motion）。 振幅。周期和频率。 6.2单摆的周期公式。 受迫振动（forc

12、ed vibration）和共振（resonance）现象。（定性） 7.波（wave） 7.1横波（transverse）。纵波（longitudinal wave）。 7.2波速（wave velocity），波长（wavelength），频率（frequency）以及三者的关系。 7.3波的干涉（interfetence）。7.4波的衍射（diffraction）。（定性）波形图。 二、热学 1.温度 摄氏温标（Celsius temperature scale）。 热力学温标（thermodynamic scale of temperature）。 2.热量（heat） 热量。热容量（

13、heat capacity）。比热容（specific heat capacity）。 3.理想气体（ideal gases）和分子运动论（kinetic theory of gases） 3.1理想气体。普通气体恒量（universal gas constant） 3.2分子运动论。布朗运动（Brownian movement）。分子力。 3.3温度和压强的微观解释（microscopic interpretation）。 4.热力学第一定律 4.1分子的动能。分子的势能。4.2物体的内能（internal energy）。热力学第一定律 三、电磁学 1.静电学 1.1电荷。电荷守恒。 导体

14、。半导体。绝缘体。 1.2库仑定律（Coulombs law）。 1.3电场强度（electric field intensity）。点电荷的电场强度。电场线。 场强叠加原理（superposition principle）。 1.4电势差（electric potential difference）和电势（potential）。等势面。 1.5电场强度和电势差的关系（限于匀强电场）。 1.6带电粒子在匀强电场中的运动。示波管（oscilloscope tube）。 静电场中导体上的电场强度，电势以及电荷分布。 1.7电容器。电容。 平行板电容器的电容与板面积和间距的关系（不要求推导）。 电容

15、器的串联和井联。 2.直流电 2.1电流强度。欧姆定律（Ohm law）。电阻。电阻率（resistivity）。电阻率与温度的关系。 2.2电阻的串联和井联（resistors in series and in parallel）。 2.3电源的电动势（e.m.f.）和内电阻（internal resistance）。 2.4电功和电功率。2.5电阻上消耗的功率。 3.电流的磁场 3.1电流的磁效应。 磁感应强度（magnetic flux density）。磁场线（magnetic field lines） 3.2通电流的长直导线，圆环和螺线管的磁场线分布。右手螺旋定则，right-han

16、ded screw rule） 4.磁场对电流的作用 4.1均匀磁场对通电流的直导线的作用力。左手定则。 4.2 4.3洛伦兹力（Lorentz force）。 4.4荷质比（em）的测定。 5.电磁感应和交流电 5.1电磁感应现象。 法拉第电磁感应定律（Faradays law of electromagnetic induction）。5.2楞次定律（Lenzs law） 5.3自感（self-induction）现象。 互感（mutual induction）现象。5.4变压器原理。 5.5交流发电机原理。 5.6正弦交流电的波形。有效值（effective value）。峰值（peak

17、 value） 6.电磁振荡和电磁波 6.1振荡电路（定性）。电磁波。6.2电磁波的波速。电磁波谱（electromagnetic spectrum）。 四、光学 1.几何光学（geometrical optics） 1.1光的直线传播。 1.2光的反射。反射定律。 平面镜成像。 1.3 1.4光的折射。折射定律。折射率（refractive index）。折射率与光速的关系。 光路的可逆性（reversibility）。 1.5全反射（total reflection）。临界角（critical angle）。 1.6三棱镜折射。色散（dispersion）。 1.7透镜（lens）成像。作

18、图法。 2.光的干涉（interference）和衍射（diffraction）。 2.1光的电磁学说。 光的干涉（定性）。光的衍射（定性）。 3.光电效应（photoelectric effect） 3.1光电效应。普朗克恒量（Planck constant）。 3.2光的波粒二象性（wave-particle duality of light）。 五、原子物理学 1.原子 1.1光谱。发射光谱和吸收光谱。线状光谱（line spectra）和连续光谱（continuous spectra） 1.2原子的核式结构。卢瑟福（Rutherford）散射实验（定性） 1.3氢原子的玻尔模型（Bohr model of Hydrogen atom） 2.原子核 2.1天然放射现象。半衰期（half-life）。 原子核的人为嬗变（artificial transmutation），原子核的组成。 2.2核反应方程（nuclear equation）。 放射性同