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1、初中物理实验探究类微课资源设计分析论文 摘要：本文介绍实验探究类微课资源设计的理论依据、教学实践以及教学感悟通过分三个主题介绍微课资源设计案例展现此类微课设计在突破难点的过程中锻炼物理学科科学思维养成核心素养的作用 关键词：实验探究类；微课设计；科学思维导向 笔者参加了福州市教育科学研究规划“十三五”规划年度立项课题“基于核心素养导向的初中物理教学难点的深层研究”针对某些难点内化物理学研究方法进行微课流程设计不仅帮助学生突破学习难点还锻炼具有深刻性、批判性的科学思维构建学生物理学科核心概念、规律养成重实证的意识 1理论依据 义务教育物理课程应注重让学生自己经历探究过程学习科学知识和科学探究方法
2、培养学生的科学思维提高他们面对新情境时解决问题的能力1物理学科核心素养中科学思维是指从物理学视角对客观事物的本质属性、内在规律及相互关系的认识方式是基于经验事实建构理想模型的抽象概括过程；是分析综合、推理论证等科学思维方法的内化；是基于事实证据和科学推理对不同观点和结论提出质疑、批判进而提出创造性见解的能力与品质2“科学思维”主要包括模型建构、科学推理、科学论证、质疑创新等要素2实验探究类微课则是微型化教学视频围绕某个知识点展开可以通过技术手段再现或放大一些有难度、有特色、有危险的演示实验展示出课堂不易观察到的事实现象以科学思维为导向的微课品质不是简单地由展现的技术形式决定更取决于有层次的设计
3、物理学研究方法正是破解学习难点的“特征不变量”每节微课都有相对完整的观察、综合分析、巩固练习的过程使学生有能力基于事实、深入思辨、及时反馈笔者结合课题研究成果分主题介绍以科学思维为导向的微课设计在突破学习难点上的尝试 2设计案例 2.1质疑创新、科学论证主题 以“碘的升华和凝华”微课资源设计为例：(1)设计背景学生观察沪科版九年级教材演示实验“酒精灯加热碘升华”常见以下几个误区其一碘只会升华和凝华；其二碘可能经历熔化再汽化的过程这说明该演示实验未能有效的揭示本质而发现问题、表达问题、分析问题的过程又能锻炼学生“质疑、推理、论证”的能力是宝贵的生成资源(2)资源设计微课视频设计四个环节：实验演示
4、；实验反思实验改进；实验拓展第一个环节介绍装置、演示酒精灯加热碘锤的实验视频先展播碘锤中的碘受热后的变化再按照12倍速度播放碘锤冷却后的变化最后再倒置碘锤重新加热观察碘的变化引导学生分析实验现象得结论引入升华和凝华的定义第二个环节设计题干：“小聪查阅资料发现如表1所示的数据根据这些数据他认为刚才所做的实验中碘可能经历了由固态到液态再到气态的变化过程只不过密闭的玻璃锤中较难观察所以刚才的实验并不能得出碘升华的结论”提出问题该怎样验证碘能够直接从固态转变成气态呢第三个环节针对玻璃器皿传热慢、紫色碘蒸气浓烈等缺点选择在开放的化学消毒柜中用铁勺子盛装碘颗粒再实验引导学生观察碘受热后的物态变化进而视频展
5、播碘在铁勺中发生了熔化、汽化现象再引导学生分析现象归纳结论：碘受热可以由固态变成液态发生熔化现象；碘受热可以由液态变成气态发生汽化现象由于碘蒸气也可能来自汽化这个实验依旧不能说明碘可以直接从固态变成气态进一步反思有没有其他方法可以验证碘能够升华呢第四个环节请学生选择合适的器材结合表1中的数据设计一个实验方案验证碘可以从固态直接转变成气态要求：写出实验步骤；写出判断依据和方法提供的器材有：铁架台、碘颗粒、酒精灯、火柴、支架、试管、石棉网、烧杯和水、玻璃片 2.2科学推理、科学论证主题 以“托里拆利实验原理的探究”微课资源设计为例：(1)设计背景由于教材只给出结论式的表达：“正是管外汞面上受到的大
6、气压强支持着玻璃管内760mm高的汞柱3”学生对研究对象的选取、实验原理模糊不清形成了学习上的一个难点但是学生接触过实验加推理的方法如果能创设情境引导学生进行演绎推理不仅能帮助学生了解原理的力学本质破除难点还能帮助学生建构模型、内化物理学研究方法(2)资源设计微课视频设计为三个环节：提出问题；实验视频展播并分析总结；当堂反馈第一个环节介绍“300多年前意大利煤矿抽水时水柱总是到十米多就不再上升”以此建立问题情境激发学生思考第二个环节设计共六个步骤视频演示吊起一根三至四米多高的透明塑料管一端插入红墨水另一端连接一双用打气筒引导学生确定管内一小液片为研究对象使用特写镜头帮助观察不抽气时塑料管内外液
7、面的高度引导学生分析现象思考管外大气压强p0与管内液片上方的大气压强p0（如图1甲）的关系采用画中画的技术手段视频演示用双用打气筒抽一部分空气让学生观察现象引导学生对比第二次和第一次实验发现管外的压强不变还是大气压强P0对比管内的现象分析第二次管内液片上方压强等于什么列出等式（如图1乙）视频演示再抽出一部分空气让学生观察现象引导学生对比第三次和第二次实验管外的压强还是不变等于大气压强P0对比管内的现象分析管内液片上方压强变化趋势（如图1乙箭头所示）动画演示在实验基础上进行推理引导学生推理如果水柱上方被抽成真空分析管内液片上方压强等于什么列出等式（如图1丙）视频演示教师在教学楼附近用水柱做实验引
8、导学生感受做实验时不便之处改进实验器材（换密度较大的液体水银）视频演示托里拆利实验过程引导学生分析当时当地的大气压强值第三个环节设计试题例如要求学生根据水银柱展示不同高度、不同倾角读取图中大气压强值等 2.3模型建构、科学推理主题 以“力臂概念的建立”微课资源设计为例：(1)设计背景力臂教学难点在教具制作和概念的推导上学生在学习过程中较难通过自习或者强记这个概念同时存在“找点线”和“画圆”两种经典案例“找点线”能直击问题的本质但操作难度更大；“画圆”渗透数学知识强化等量意识但问题呈现特别是圆的呈现比较突兀各有优劣如果突破教具上限制同时做好数学知识的铺垫或可以合二为一取长补短帮助学生破除难点(2
9、)资源设计微课视频设计为三个环节：演示实验展播引导建立概念；课件演示展播介绍力臂作图、学科渗透深化概念；当堂练习第一个环节视频展播教师演示实验共有七个步骤先用磁吸挂钩吸附在黑板上用一米长轻质木条作杠杆挂在挂钩上以挂钩做支点在支点左右两侧同一直线各分布九个等距作用点实验开始前调节平衡螺母使杠杆在水平位置保持平衡在左侧点六位置挂上两个钩码松手后要求学生观察现象为使杠杆平衡在右侧的点三位置挂上四个钩码（FA）松手后引导学生观察现象接下来依次逐个改变点三位置力的大小、方向、作用点引导学生观察现象归纳结论再保持力的大小不变同时改变力的作用点和方向引导学生猜想、观察现象当发现杠杆保持在水平位置平衡后引导学
10、生分析两个力的三要素和效果提出问题：是否存在一个量与力的方向、作用点都有关在两次实验中是相等的并能替代方向、作用点的共同作用产生一个相同效果如果找到这个等量将会极大简化研究的问题这时引入力的作用线的定义引导学生分析两次实验支点是相同的这个等量可能与支点和力的作用线都有关系然后借助自制刻度尺教具测量支点到FA力的作用线的距离对比支点到FB力的作用线的距离帮助我们找到这个等量最后引导出力臂的定义第二个环节设计有三个步骤先运用录屏软件（CamtasiaStudio）录下课件展播力臂作图流程总结方法演示画出FA和FB的力臂lA、lB（如图2）然后设计以支点为圆心以lA的长做半径画一个圆渗透数学几何知识
11、引导学生找出lA、lB与各自力作用线的关系（垂直）强化等量意识最后设计在圆上再做一个切线（过右侧作用点五）然后撤去正在作用的力FB在右侧点五的位置沿切线的方向施加一个新的力FC使FC的作用效果等于FA或FB单独作用时产生的效果并使FC的大小等于FA或FB的大小引导学生猜想FC对应的力臂lC的大小等于多少说明理由第三个环节布置当堂练习精选作图两道选择一道例如：如图3所示可绕O点转动的轻质杠杆在D点挂一个重为G的物体M用一弹簧测力计依次在A、B、C三点沿与圆O相切的方向用力拉都使杠杆在水平位置平衡读出三次的示数分别为F1、F2、F3则（）4AF1F2F3GBF1F2F3GCF1F2F3GDF1F2
12、F3G 3教学感悟 (1)信息技术巧助攻实验探究类微课资源包好比一个数字化的“信息窗”如果上传至腾讯课堂组建成资源库学生可以根据自己的学习进度、学习问题挑选需要的微课学习微课制作软件（CamtasiaStudio）提供了大量的技术手段如视频剪辑、加标注、加画中画、加讲解字幕等这是教师当场演示或学生分组实验无法比拟的比如第一例中使用沪科版教材教学很少涉及碘的熔化和汽化由于碘蒸气呈紫色浓度大在实验室中也很难展现碘熔化的演示效果笔者通过化学消毒柜外加电吹风辅助抵进拍摄下碘在铁勺中熔化再汽化的现象有力的形成了认知冲突又如第三例中通过视频剪辑在黑板实验图片基础上加入一个圆解决了实验较难操作的问题(2)思
13、维锻炼有层次符合学生认知规律能推进思维深度的教学设计才是微课的核心比如第一例中学生在学完微课设计实验方案的过程中需要运用熔化条件、沸腾条件、表格数据分析实验现象发现问题分析问题再联想水浴法解决问题使其经历了观察、质疑、猜想、验证、再设计的过程思维锻炼有层次再如第二例中以问题产生的历史背景为情境应用实验加推理的方法进行演绎推理更通过明确比较对象强化了对比推理训练突破托里拆利实验原理难点又如第三例中演示实验视频从问题入手从只改变一个要素到同时改变两个要素寻找等量引入力臂再通过信息技术补圆引导学生发现力的作用线对应圆的切线、力臂对应同一个圆的半径加深对等量的理解养成利用数学知识解决物理问题的能力这一切既实现了真探究超越了教材布置验证实验或灌输教学的设计思路同时锻炼了高阶思维方式提高了解决问题的能力 参考文献: 1中华人民共和国教育部.义务教育物理课程标准S.北京：北京师范大学出版集团. 2朱晓安张凤英.比较教学：防治知识负迁移促进核心素养提升J.中学物理教学参考（6）. 3义务教育物理课程标准实验教科书编写组.物理M.上海：上海科学技术出版社. 4福建省教育厅.福建省初中学科教学与考试指导意见（物理）S.福建：福建教育出版社.
