物理习题类微课设计策略探索

摘 要：微课教学是信息通信技术和多媒体技术高速发展条件下衍生的一种新型的教学手段，其短小精悍、目标明确、针对性强等特点与物理习题教学可以有效地融合，为提高教学效率和教学质量起到较好的辅助作用。根据微课的理论及特性，本文归纳总结物理习题类微课设计的原则和策略，并通过案例实施，为教师进行微课设计和教学提供借鉴和参考，增强微课教学的有效性。

关键词：物理习题；教学模式；微课；设计原则

中图分类号：G4 文献标志码：A 文章编号：2096-0069（2018）03-0075-04

作者简介：郑行军（1979 — ），男，福建福鼎人，一级教师，物理奥林匹克竞赛省级教练员，主要从事物理教学和习题设计研究。

一、问题的提出

相较于传统的课堂教学模式，微课教学具有时间短、目标明确、针对性强、学习形式多样等优点[1]，是一种非常高效的教学方式。习题教学是理科教学中最重要的环节之一，不仅可以检测和固化课堂所学知识，而且可以培养学生将生活情境抽象化分析的能力，提升其知识归纳、整理、活化和拓展的整体水平。由于物理学科中问题导向建模和探究的特点，教师在实施习题教学过程中应让学生学会从纷繁复杂的物理表象中发现运动或变化的内在规律。因此，本文探讨物理习题类微课设计策略，并举例阐述策略的具体实施应用，意图更高效地指导学生学习。

二、物理习题类微课设计原则

（一）客观合理性原则

微课设计的客观合理性原则包含两个层面的含义：一方面是课堂陈述的教学内容及构建的物理情境必须符合客观实际，在教学过程中要不断地培养学生严谨的探索精神；另一方面是课堂教学知识的深度、广度及教学节奏要符合学生的认知规律，能够调动学生的积极性，在教与学中产生思维碰撞，从而达到教学目的。

（二）短小精练性原则

微课的设计理念是要求设计者在有限时间里集中反映一个完整的教学流程，包括教学三维目标、重点、难点及详细的教学活动等教学元素。基于此，微课制作通常需短小精练，教师要精确地把握课程导入、深入探究、总结归纳、拓展提升等教学环节的时间分配节点；研究的内容要高度细化、主题要突出、知识点要有明显的指向性；语言的表达要精练、浅显易懂，尽可能提高微课教学的效率。

（三）信息多元化原则

信息技术的发展有效地实现了传统教学中仅通过板书、图片展示和演示实验很难实现的教学目标。教师在微课设计中可以将网页、文件、文字、图像、动画、视频、声音、课件等进行有效整合，采用“数”“形”“音”结合的方式，为学生提供全方位的信息资源，获取知识的直观动态感知，积极引导学生参与课堂探究，使学生产生熟悉、轻松的感觉，提高学习的主动性。

（四）设计完整性原则

微课设计流程一般包含：教材教法分析、学生学情分析、教学三维目标设计及教学重难点的确定；素材收集、习题命制、教学内容设计和实施、教学信息的整合和微课视频的呈现方式等；师生互动探究效果反馈和学生学习效果评价；微课配套的同步检测练习。因此，它仍是一个体现完整教学活动的整体资源。

（五）激疑引导性原则

教师在教学实施过程中要尽量避免机械式和灌输式的讲授模式，要灵活运用现有的各种技术手段去创设原始的实际生活情境，引导和启发学生去自主探究并总结出规律，从而实现知识的内化。微课可以采取多样的教学形式，如体验探究式教学、活动启发式教学、任务驱动式教学等，教师在进行微课设计时，根据教学目标，以信息技术和多媒体技术为纽带，科学合理地组合各种教学形式，优化教学策略，实现学生知识内化的螺旋式上升，完成课程目标。

三、物理习题类微课设计策略

（一）微课教学内容描述科学严谨

物理学的概念和规律都是对实际生活情境的真实表述或理论化概括，物理实验的探究过程也是严格、周密的[2]。在微课教学中，对于概念和规律的表述要科学、准确和严谨，在录制视频的过程中要严格按照学生思想认识进阶，操作合乎规范。以动量守恒定律习题微课为例，教师先着重讲解动量守恒定律的概念要点，如动量守恒定律的“三性”（矢量性、相对性和同时性），动量守恒、动量近似守恒及某方向动量守恒三种守恒形式的对比描述等，然后在具体的例题剖析中让学生重识概念，知道系统合力为零时表述为动量守恒，系统合力不为零但内力远大于系统外力时表述为动量近似守恒，系统合力不为零但某方向合力为零时表述为分方向动量守恒，这样学生在解题时就会注意三种不同题设信息的区别，对物體运动过程进行科学表述，减少认识误区。

（二）针对性选材，习题类微课内容设计以题型设置为主线

在教学过程中物理模型的构建是一个非常重要的环节，它是一种创新型的思维活动，是在具备一定基本理论知识和实际生活认知的条件下，采用分析、比对、抽象、数理推演等研究策略，充分挖掘对象和问题的内涵，提取其共同特性，从而将对象和问题简单化处理的过程。物理模型的研究与应用也是新课改的重要方向。因此设计微课时，习题设置应以题型为主线，体现针对性，能在指导学生解题时有意识地引导学生形成知识框架，构建系统的知识体系，形成若干清晰的处理问题模型，进而有效解决学习重难点。

案例1：“连接体问题”微课设计

（1）题型界定及教学三维目标

连接体问题是指在外力作用下两个（及以上）的物体连在一起运动的问题，课程设置的目的是为了让学生在学习单个物体所体现的动力学规律的基础上达到拓展应用。教学目标包含：知道什么是连接体和隔离体；能够运用整体法和隔离法解决连接体问题；让学生发现并体会物理学中的关联性，通过自己的推理和归纳去感受物理学习中的乐趣，培养学生逻辑思维能力。

（2）微课设计策略

根据连接体问题的知识特点和技能要求分别设计4个微课模块：连接体问题的物理情境创设及方法解析；以加速度相同且已知外力为条件构建题型；以加速度相同且已知内力为条件构建题型；以加速度不相同为条件构建题型。每个视频录制的时间大致控制在5—10分钟，并配套课程相关素材、同步检测试卷、设问答疑等。微课内容涵盖：

1）模型概念诠释：连接体问题是指在外力作用下两个（及以上）物體连在一起运动的问题，物体可能是叠放在一起，或并排挤放在一起，或由绳子、细杆连接在一起，也称为系统问题。

2）思维方法呈现：整体法和隔离法

整体法是指以系统内物体为一个整体进行研究，系统合外力F合不考虑物体间的相互作用力即系统内力，质量等于系统整体的总质量，即m=m1+m2+m3+…，根据牛顿第二定律F合=ma求解，这种处理问题的方法叫做整体法。隔离法是指以系统中的各个物体作为研究对象，逐一从系统中剥离出来，分析其受力，根据平衡条件或牛顿第二定律联立方程求解，这种处理问题的方法叫隔离法。

3）连接体问题题型构建及解题策略[3]

①以加速度相同且已知外力为条件构建

题型特征：系统中研究的物体具有共同加速度，且题设条件已知系统外力。

解题策略：综合整体法与隔离法，先用整体法求系统加速度，后用隔离法求内力，即“先整体后隔离”。

②以加速度相同且已知内力为条件构建

题型特征：系统中研究的物体具有共同加速度，且题设条件已知系统内物体间的相互作用力。

解题策略：综合整体法与隔离法，先用隔离法求加速度，后用整体法求系统外力，即“先隔离后整体”。

③以加速度不同为条件构建

题型特征：系统中物体运动的加速度不相同。

解题策略：采用隔离法对系统内各个物体进行受力分析，利用平衡条件或牛顿第二定律联立方程求解。

（3）微课教学实施

学生按要求观看连接体问题的4个微课，形成连接体问题的元认知，完成连接体问题的概念界定、题型构建及解题策略等知识学习。同时，教师汇总学生反馈的信息，举例说明不同连接体模型的命题特征和相应的解题思路，加深对题型和解题技巧的理解。最后教师整理出典型主题，以问题为中心组织讨论，进行互动交流，促进学生对知识的深层次理解，引导学生对连接体问题认识的整体提升。

（三）利用各种新技术实现教学方法多样化

信息通信技术的飞速发展，调动学生的听觉、视觉、感觉，激发学习兴趣，强化了学生自主探究式的教学引导模式，各种基于信息技术的新型教学方法如活动教学法、体验教学法、任务驱动教学法、思维呈现引导法和翻转课堂教学法等教学模式极大地拓展了优质教育资源的作用和价值。[4]教师在进行课堂教学时，可以根据教学目标，以信息技术为纽带，科学合理运用各种教学模式，优化教学策略，实现学生知识内化的螺旋式上升，完成课程知识和技能目标。

案例2：“测量动摩擦因数”习题微课教学

教师播放几个有关摩擦力的实际情境，让学生感受摩擦力的存在（情境演示法）。而后教师按照课程要求逐一播放5个不同方案测量动摩擦因数的微课：力平衡法测量动摩擦因数、牛顿运动定律测量动摩擦因数、动力学关系法测量动摩擦因数、动能定理法测量动摩擦因数及功能关系法测量动摩擦因数。在此后下达探究任务：根据观看的视频总结5种不同方案的测量原理、测量物理量及所需的测量器材特征（任务驱动法）；学生以小组为单位共同研讨形成可行性结论（合作学习法）；在小组合作探究过程中，教师聆听并记录可能存在的问题，将确定的实验方案录入计算机并动态模拟实验结果，与学生共同探究方案的可行性（探究教学法）。这样学生在学习时就可以明确了解该实验的整体构架和可能的命题方向，并整理出相应的解题思路，实现高效解题和全面发展的教学目的。

（四）教学设计具备启发性、引导性特征，助力学生自主学习

1.抽象概念习题情境创设

物理学习经常会伴随一些抽象化的概念，这些概念经常无法直接被感知，使得学生无法理解事物的内涵。教师制作微课时可以灵活地运用各种信息手段将概念和对象具体化，创建生动的物理情境，引导学生形成概念构架。如讲解电场线与等势面应用习题时，教师可以先播放几个生活中常见的电场现象，让学生形成直观感知，感受场物质的客观存在，后利用动画模拟和展示，将抽象的电场线和等势面具体化，让学生能够直观地观察到不同场源电场的形成及分布规律，形成概念的元认知，加深对电场线和等势面的理解。

2.物理实验习题的模拟呈现

传统实验习题教学由于受器材和条件限制，很多实验操作较难开展，学生只能凭借想象完成实验问题，无法形成深刻印象。而借助微课资源，教师可以将实验习题中描述的情境直观地展现给学生，学生通过观看微课就能获得切实的感受。如布朗运动探究实验中，花粉微粒非常微小，学生无法用肉眼观察花粉微粒的无规则运动，需借助显微镜观察，这对学生的实验技能要求较高，且因学生多设备少的原因，学习效果不显著。这时教师可以事先利用电子显微镜、高分辨率摄像仪等拍摄设备将演示实验录制成视频，在课堂中播放，教师同步讲解，让学生更加清晰、准确地观察微粒运动的路径，分析微粒运动的规律，从而加深对布朗运动模型的认识，把握解题的关键点。

3.物理知识模块的拓展探究

物理习题具有很强的题型特征，基于同一模型命制的物理习题虽然表现形式不同，但都具备类似的信息要素和相同的解题策略，因此教师在设计微课习题时可以有针对性地将学科中的模块内容进行分类，以题型为主线设计成多个系列性的微课专题，由浅入深地带领学生进行拓展学习和探究，构建系统的知识结构。

案例3：“弹簧的功能问题”微课设计

弹簧功能问题是指以弹簧和物体为系统，分析运动过程中系统功能关系变化的问题。由于弹簧在伸缩过程中涉及如力和加速度、功和能等多个物理概念，同时涉及与这些概念相关的规律，因此此类问题一般都具有很强的综合性和隐蔽性。依据课程教学目标和模型特点可将本教学模块设计成5个微课专题：弹簧模型诠释及特点归纳；以已知弹簧势能为条件构建题型；以已知弹簧势能表达式为条件构建题型；弹簧与单物体构成的系统模型；弹簧与多物体构成的系统模型。学生通过观看微课和聆听教师同步讲解，可以在由浅入深掌握知识的同时进行横向对比，了解不同弹簧题型的关联与区别，学习弹簧知识体系及解题策略。

4.课后自主学习巩固提升

微课的短小精练和完整设计使得学生可以自主学习。内容可以是教师对课堂所学内容的总结，也可以是下节内容预习指导[5]。这样可以保持课前、课中和课后有效衔接，完善教学体系，保证学生学习循序渐进地发展。

案例4：“电阻的测量”微课设计

教师在课前制作两个预习视频：“电学器材选择”微课和“电路设计”微课。在“电学器材选择”微课中教师重点讲解滑动变阻器、电压表、电流表和定值电阻的选择标准，在“电路设计”微课中教师重点分析供电电路限流和分压选择及伏安法测电阻的相关知识。同时在视频中添加适量的练习及讲解，增强学生对所学知识的理解。在课堂中，教师在微课基础上进行拓展延伸，讨论电表内阻已知的条件下电路设计策略及替代法、差值法、电桥法和补偿法等测量方法的应用，这样教师在教学中就可以很好地把握微课教学与课堂教学的关系，提高教学效率。

[1]黄振旭，王鑫，宋霞，等.大学化学微课的制作及应用[J].许昌学院学报，2017，（09）：148-152.

[2]洪燕燕.对微课制作的使用与思考[J].中学物理，2017，（05）：4-5.

[3]郑行军.连接体问题的题型归类剖析[J].中学生数理化（高一），2017，（07）：21-24

[4]王永元.思维呈现优化物理习题教学[J].物理教师，2017，（10）：21-24.

[5]盘美达.中学物理微课设计初探[J].广西教育，2016，（18）：88-89.

（责任编辑 孙志莉）