談物理課堂微型教學(xué)的有效設(shè)計(jì)

李亞明

（海鹽第二高級(jí)中學(xué)，浙江 海鹽 314300）

基礎(chǔ)教育課程改革核心理念是實(shí)現(xiàn)學(xué)生學(xué)習(xí)方式的轉(zhuǎn)變，明確提出“自主、合作、探究”的學(xué)習(xí)方式.教材的編寫(xiě)也體現(xiàn)了這一理念，一般通過(guò)一些思考與討論或?qū)嶒?yàn)探究，在教師的引導(dǎo)下通過(guò)學(xué)生的探究活動(dòng)，得到或者概括出物理概念、規(guī)律等，最后應(yīng)用新學(xué)知識(shí)解題或解決問(wèn)題.毫無(wú)疑問(wèn)，這樣編排能使學(xué)生的思維活動(dòng)有效的展開(kāi)，有利于培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新意識(shí)及合作精神.但如果過(guò)多地安排一些探究互動(dòng)，勢(shì)必會(huì)帶來(lái)一個(gè)困擾：課堂時(shí)間有限，教學(xué)任務(wù)難以完成.為了解決這一矛盾，在教學(xué)中可以嘗試一種微型教學(xué)設(shè)計(jì).

何謂微型教學(xué)設(shè)計(jì)？就是根據(jù)所教內(nèi)容的特點(diǎn)，針對(duì)某個(gè)環(huán)節(jié)或模塊，精心設(shè)計(jì)一個(gè)教學(xué)片段.這個(gè)片段所涉內(nèi)容較廣，可以是新課導(dǎo)入教學(xué)，可以是物理概念、規(guī)律的知識(shí)教學(xué)，還可以是實(shí)驗(yàn)探究教學(xué).事實(shí)上，傳統(tǒng)教學(xué)主要強(qiáng)調(diào)教師的講授，學(xué)生只是被動(dòng)地接受知識(shí)，一定程度上忽視了學(xué)生的積極參與.基礎(chǔ)教育課程倡導(dǎo)自主探究，但也不可能整堂課從始至終都需要探究、體驗(yàn)和交流，所以選擇某個(gè)環(huán)節(jié)進(jìn)行精心設(shè)計(jì)是非常必要的，既可以發(fā)揮原有教學(xué)的優(yōu)勢(shì)，又能深刻體現(xiàn)基礎(chǔ)教育課程之理念.

筆者在日常教學(xué)中進(jìn)行了微型教學(xué)的設(shè)計(jì)實(shí)踐，課堂上取得了良好的效果，下面結(jié)合教學(xué)實(shí)例與同行們進(jìn)行交流.

1 在新課的導(dǎo)入中進(jìn)行微型設(shè)計(jì)，有助于學(xué)生集中注意力、激發(fā)興趣

列夫·托爾斯泰說(shuō)過(guò)：“開(kāi)頭總是最難下筆的”.物理課堂教學(xué)也是如此，如果一開(kāi)始沒(méi)有引入好課題，學(xué)生就會(huì)感到索然無(wú)味，后面的課就難以正常進(jìn)行.法國(guó)生物學(xué)家喬治·居維葉說(shuō)：“天才，首先是注意力.”因此，教師講究導(dǎo)課的藝術(shù)，可以使學(xué)生的注意力、興趣集中在物理學(xué)習(xí)上，從而激勵(lì)、喚醒、鼓舞學(xué)生的智力情緒.有經(jīng)驗(yàn)的教師，都非常重視導(dǎo)課的藝術(shù)，千方百計(jì)地讓學(xué)生迅速進(jìn)入特定的教學(xué)活動(dòng)軌跡.新穎別致的導(dǎo)入，必然會(huì)先入為主，先聲奪人，吸引著學(xué)生不得不聽(tīng)，課堂教學(xué)氣氛立即會(huì)活躍起來(lái)，下面的教學(xué)活動(dòng)也就容易進(jìn)入最佳的境界.

案例1.“萬(wàn)有引力理論的成就”導(dǎo)入設(shè)計(jì).

在一次縣級(jí)青年教師課堂教學(xué)研討課上，由于新穎的導(dǎo)入設(shè)計(jì)，一下子激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，設(shè)計(jì)如下.

（1）從學(xué)生課前的預(yù)習(xí)入手提出問(wèn)題.

師：在預(yù)習(xí)中你發(fā)現(xiàn)了哪些未知天體？

生：海王星.

接著，教師讓學(xué)生試著說(shuō)說(shuō)海王星是怎么被發(fā)現(xiàn)的，學(xué)生們即刻興致盎然，紛紛發(fā)表意見(jiàn).

生1：觀測(cè)已知行星的軌道偏離.

生2：根據(jù)萬(wàn)有引力定律計(jì)算出來(lái)的.

……

（2）結(jié)合討論總結(jié)方法.

因?yàn)樯厦娴奶釂?wèn)，教室頓時(shí)“熱鬧”起來(lái)，這種“熱鬧”雖然激起了學(xué)生的興趣，但并不是師生的唯一追求，因?yàn)樗懻摰膯?wèn)題在教材中明確指出了.教師再加以總結(jié)：未知天體的發(fā)現(xiàn)→ 觀測(cè)已知行星的軌道偏離→ 理論計(jì)算→提出檢驗(yàn).

（3）多媒體展示相關(guān)資料提出假設(shè).

介紹國(guó)內(nèi)天文愛(ài)好者葉泉志和科學(xué)家劉東升發(fā)現(xiàn)的未知天體，如“劉東升星”等.讓學(xué)生明白只要以知識(shí)為基礎(chǔ)，有持之以恒的探索精神，也可以發(fā)現(xiàn)未知天體.

提出假設(shè)，讓學(xué)生以一位天文愛(ài)好者的角度去思考，例如，假若你發(fā)現(xiàn)了一個(gè)X星，你最想知道什么？

學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣一下子高漲起來(lái)了，紛紛發(fā)表自己的意見(jiàn).

生3：有無(wú)生物、有無(wú)自轉(zhuǎn).

生4：質(zhì)量M、半徑R、公轉(zhuǎn)的周期.

生5：與太陽(yáng)的距離.

……

（4）創(chuàng)設(shè)問(wèn)題情境.

現(xiàn)在我們的飛行高度是h（神州20號(hào)距離X星球表面的距離），X星球的半徑已經(jīng)測(cè)出是R，神州20號(hào)正在繞著X星球做勻速圓周運(yùn)動(dòng).我們手頭僅有一塊星載計(jì)時(shí)器測(cè)X星球的質(zhì)量，可行嗎？

生6：不行.其他天體的影響和自轉(zhuǎn)影響.

生7：不行.要知道線速度v.

生8：行，可以測(cè)出周期.

……

由于學(xué)生把自己當(dāng)成了真正的天文愛(ài)好者，參與度明顯地提高，展開(kāi)了激烈的討論，使得接下來(lái)的授課非常順利.

評(píng)析：天體的運(yùn)動(dòng)離我們的現(xiàn)實(shí)生活相對(duì)較遠(yuǎn)，一般學(xué)生的興趣不高.本設(shè)計(jì)促使學(xué)生自己體驗(yàn)未知天體的發(fā)現(xiàn)，很快把學(xué)生拉進(jìn)了課堂，激起了學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情，對(duì)接下來(lái)的授課非常有利.同時(shí)給出特定的測(cè)量工具，讓學(xué)生有充足的感悟過(guò)程，使計(jì)算天體質(zhì)量的教學(xué)變得更加暢通.

2 在知識(shí)教學(xué)中進(jìn)行微型設(shè)計(jì)，有助于學(xué)生體驗(yàn)過(guò)程、積極思維

物理學(xué)是一門(mén)以實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)的學(xué)科，物理概念、規(guī)律是前輩們探索研究的成果.學(xué)生理解和掌握物理知識(shí)離不開(kāi)實(shí)驗(yàn)和活動(dòng).目前的教材在這方面已經(jīng)有較大的進(jìn)步，但教材提供的現(xiàn)成實(shí)驗(yàn)和活動(dòng)還是有限的.筆者認(rèn)為，教師要對(duì)教材進(jìn)行再加工，有些教材上沒(méi)有的實(shí)驗(yàn)和活動(dòng)，作為教師可以帶領(lǐng)學(xué)生一道去探究、去活動(dòng)，使物理知識(shí)的出現(xiàn)過(guò)程適合學(xué)生的情感體驗(yàn)，學(xué)生的思維能得到有效的展開(kāi)，讓學(xué)生對(duì)物理知識(shí)進(jìn)行自主探索、充分體驗(yàn)、積極思維.

案例2.“機(jī)械能守恒定律”的推導(dǎo)設(shè)計(jì).

教材中討論物體沿光滑曲面滑下，動(dòng)能與勢(shì)能的相互轉(zhuǎn)化是否存在某種定量的關(guān)系？

這里一方面用到了動(dòng)能定理，即W＝Ek2-Ek1；另一方面，從重力的功與重力勢(shì)能的關(guān)系知道，W＝Ep1-Ep2，由兩式可得Ek2-Ek1＝Ep1-Ep2，移項(xiàng)后有Ek2＋Ep2＝Ek1＋Ep1，從而得出在只有重力做功的物體系統(tǒng)內(nèi)，動(dòng)能與重力勢(shì)能可以相互轉(zhuǎn)化，而總的機(jī)械能保持不變.這樣的處理必須建立在學(xué)生有較強(qiáng)的解題能力上，一是學(xué)生必須能熟練地運(yùn)用動(dòng)能定理，主要是合外力做功的情況；二是必須對(duì)重力的功與重力勢(shì)能的關(guān)系清晰，只要稍有不慎，我們的推導(dǎo)就無(wú)法繼續(xù)了.筆者認(rèn)為，本節(jié)課的重點(diǎn)是推導(dǎo)機(jī)械能守恒定律，而不是應(yīng)用定律，花費(fèi)較多的時(shí)間和精力來(lái)推導(dǎo)是非常值得的.在一次市級(jí)專題培訓(xùn)活動(dòng)中，教師設(shè)計(jì)了如下的教學(xué)程序：自由落體實(shí)驗(yàn)演示→具體問(wèn)題→猜想→實(shí)驗(yàn)探究→紙帶處理→數(shù)據(jù)處理→得出結(jié)論.

（1）實(shí)驗(yàn)演示，在學(xué)生觀察的基礎(chǔ)上進(jìn)行問(wèn)題設(shè)計(jì).

師：重錘下落過(guò)程中能量如何轉(zhuǎn)化？

生：忽略空氣阻力的情況下，重力勢(shì)能轉(zhuǎn)化為動(dòng)能.

師：在能量的轉(zhuǎn)化過(guò)程中，總的機(jī)械能是否守恒？

生：守恒.

師：怎么來(lái)確定機(jī)械能守恒呢？

生：……

（2）提出猜想機(jī)械能守恒的思想，進(jìn)行實(shí)驗(yàn)探究驗(yàn)證.

師生共同回顧自由落體運(yùn)動(dòng)實(shí)驗(yàn)操作，然后讓兩位學(xué)生上講臺(tái)做實(shí)驗(yàn)，其他學(xué)生觀察并糾錯(cuò).

師：紙帶打好了，我們?nèi)绾蝸?lái)處理呢？

生1：用刻度尺測(cè)量距離，先求出某點(diǎn)的瞬時(shí)速度.

生2：先求出下落在該點(diǎn)重力勢(shì)能的減少量，再求出該點(diǎn)的動(dòng)能，然后進(jìn)行比較.

……

學(xué)生討論后，教師在黑板上畫(huà)出一條紙帶（如圖1所示），引導(dǎo)、總結(jié)出處理的方法.

圖1

（3）學(xué)生處理數(shù)據(jù)（4人一組，每組分發(fā)1條事先打好的紙帶）.

學(xué)生開(kāi)始動(dòng)筆，教師在教室巡視，主要觀察學(xué)生如何解決問(wèn)題，結(jié)果又是什么.

（4）成果展示.

教師任意挑幾組，每組派代表1人公布數(shù)據(jù)（表1所示的為其中1例）.

表1

教師引導(dǎo)學(xué)生總結(jié)：在誤差允許的范圍內(nèi)，動(dòng)能的增加量等于重力勢(shì)能的減少量，即機(jī)械能守恒.

評(píng)析：課后我們教研組內(nèi)就這個(gè)設(shè)計(jì)進(jìn)行了交流，覺(jué)得這種設(shè)計(jì)很好，把理論探究用實(shí)驗(yàn)探究來(lái)代替不僅可以讓學(xué)生親自體驗(yàn)探究的過(guò)程，又促進(jìn)了思維的展開(kāi)，在輕松的學(xué)習(xí)環(huán)境下學(xué)到了知識(shí)，印象更加深刻.為了更好地提高課堂教學(xué)的效率，可以在數(shù)據(jù)處理時(shí)，下發(fā)數(shù)據(jù)處理表格（如表2所示）.

表2

這樣不僅組與組之間能比較，而且同組內(nèi)不同的測(cè)量點(diǎn)間也可以形成比較.

3 在實(shí)驗(yàn)探究中進(jìn)行微型設(shè)計(jì)，有助于學(xué)生體悟思想、提升素養(yǎng)

在實(shí)驗(yàn)探究的教學(xué)中，物理教師為了完成教學(xué)任務(wù)，往往重視探究的結(jié)果并作為教學(xué)的重點(diǎn)，而輕視探究的過(guò)程，忽略學(xué)科思想的建立和學(xué)生素養(yǎng)的提升.葉圣陶先生在上世紀(jì)初就提出“教是為了不需要教”，所以物理知識(shí)不是簡(jiǎn)單地通過(guò)教師灌輸?shù)綄W(xué)生頭腦中，而是要通過(guò)學(xué)生自主探究、合作學(xué)習(xí)得到的.因此，在教學(xué)中恰當(dāng)?shù)剡M(jìn)行有效設(shè)計(jì)，充分展示物理知識(shí)發(fā)生、發(fā)展的過(guò)程，讓學(xué)生在實(shí)際的體驗(yàn)中獲取知識(shí)、體悟?qū)W科思想方法，從而提高課堂教學(xué)的有效性.

案例3.“用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器研究自由落體運(yùn)動(dòng)”實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì).

教材在“用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器研究自由落體運(yùn)動(dòng)”實(shí)驗(yàn)中，敘述了實(shí)驗(yàn)需要的儀器和實(shí)驗(yàn)的操作后，只是用了一句話“仿照前面對(duì)小車運(yùn)動(dòng)的研究，測(cè)量重物下落的加速度”，并沒(méi)有交代實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)是如何處理的.教材的這句話給了筆者一個(gè)啟發(fā)——從回顧對(duì)小車運(yùn)動(dòng)的研究的知識(shí)，引導(dǎo)學(xué)生探究測(cè)量重力加速度的方法.在一次校級(jí)公開(kāi)課中，筆者對(duì)此進(jìn)行了第1次設(shè)計(jì).

（1）設(shè)計(jì)預(yù)習(xí)作業(yè).

圖2

回顧對(duì)小車運(yùn)動(dòng)的研究的知識(shí).例如，在“探究小車速度隨時(shí)間變化規(guī)律”的實(shí)驗(yàn)中，圖2中給出了從0點(diǎn)開(kāi)始，每5個(gè)點(diǎn)取一個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)的紙帶，其中0、1、2、3、4、5、6都為計(jì)數(shù)點(diǎn)，測(cè)得x1＝1.40cm，x2＝1.90cm，x3＝2.38cm，x4＝2.88cm，x5＝3.39cm，x6＝3.87cm.那么

① 在打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打出點(diǎn)1、2、3、4、5、6時(shí)，小車的速度分別為v1＝cm／s，v2＝cm／s，v3＝cm／s，v4＝cm／s，v5＝cm／s.

② 在平面直角坐標(biāo)系中作出速度-時(shí)間圖像.

③ 分析小車運(yùn)動(dòng)速度隨時(shí)間變化的規(guī)律.

④ 根據(jù)圖像求出小車運(yùn)動(dòng)的加速度（圖像的斜率）.

設(shè)計(jì)意圖：這道題為學(xué)生提供了一個(gè)研究問(wèn)題的流程圖，求出各個(gè)測(cè)量點(diǎn)的瞬時(shí)速度→畫(huà)v-t圖像→研究圖像，分析速度隨時(shí)間變化的規(guī)律→求出小車運(yùn)動(dòng)的加速度（圖像的斜率）.

師：前面我們通過(guò)預(yù)習(xí)知道了小車速度隨時(shí)間變化規(guī)律，那么請(qǐng)大家探究、解決下面的問(wèn)題.

問(wèn)題1：如何來(lái)測(cè)量重力加速度呢？

生：用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器研究自由落體運(yùn)動(dòng).

問(wèn)題2：具體怎么做呢？

學(xué)生說(shuō)出實(shí)驗(yàn)的具體操作，教師按照學(xué)生的說(shuō)法做演示實(shí)驗(yàn).

師：紙帶已經(jīng)打好了，我們?cè)撊绾蝸?lái)處理呢？

然后學(xué)生紛紛回答，具體與研究小車運(yùn)動(dòng)的流程一樣.

（2）學(xué)生體驗(yàn)過(guò)程.

讓幾位學(xué)生上臺(tái)做實(shí)驗(yàn)，其余學(xué)生觀察.主要是讓學(xué)生知道和體驗(yàn)實(shí)驗(yàn)的操作過(guò)程.

師：分組處理紙帶（前后4人為1組，每組1條）.為了處理方便，教師還設(shè)計(jì)了如表3所示的數(shù)據(jù)處理表，每組1張.

表3

然后，讓學(xué)生開(kāi)始動(dòng)筆做，教師在教室巡視，主要觀察學(xué)生如何解決問(wèn)題，結(jié)果又是什么等.

觀察了一段時(shí)間，發(fā)現(xiàn)很多組的學(xué)生對(duì)于表3無(wú)從下手，只是簡(jiǎn)單地測(cè)量各個(gè)測(cè)量點(diǎn)間的距離，所以教師又要解釋表3中v、t的含義，花費(fèi)了大量的時(shí)間，致使效率極其低下.

（3）實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理.

由于學(xué)生在數(shù)據(jù)的處理上花費(fèi)了太多的時(shí)間，基本上只是作了圖線，還沒(méi)求出最終結(jié)果，教師只能叫其中1組學(xué)生的代表報(bào)出他們已測(cè)得的數(shù)據(jù)，如表4所示.

表4

為了更形象地展示畫(huà)圖過(guò)程，這里我們利用Excel畫(huà)出了v-t圖像（如圖3所示）.

圖3

（4）討論實(shí)驗(yàn)誤差.

學(xué)生分兩大組分別計(jì)算圖像的加速度，結(jié)果為a1＝9.59m／s2，a2＝9.58m／s2.

師：結(jié)果與9.8m／s2有一定的誤差，為什么呢？

生1：紙帶與卡孔有摩擦阻力、空氣阻力.

生2：數(shù)據(jù)測(cè)量不準(zhǔn).

生3：儀器上的問(wèn)題，操作不當(dāng).

……

教師引導(dǎo)總結(jié)得出：在同一地點(diǎn)，一切物體自由下落的加速度都相同，約為9.8m／s2.

評(píng)析：這樣的設(shè)計(jì)雖然在探究方法中提高了效率，但是在數(shù)據(jù)的處理上又遇到了新的麻煩，所以設(shè)計(jì)不是很成功.

針對(duì)這堂課的情況，筆者在下個(gè)班的教學(xué)中進(jìn)行了第2次設(shè)計(jì).

（1）修改原先的預(yù)習(xí)習(xí)題，把前面①中的各個(gè)測(cè)量點(diǎn)速度的求解設(shè)計(jì)成表5，其余不變，目的為了提高課堂實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理的效率.

表5

（2）同上，下發(fā)數(shù)據(jù)處理表格（表5）.學(xué)生開(kāi)始動(dòng)筆做，教師在教室巡視，主要觀察學(xué)生數(shù)據(jù)處理情況.學(xué)生分工處理數(shù)據(jù)，仿造預(yù)習(xí)作業(yè)就能正確地將所得數(shù)據(jù)填上去（如表6所示），活動(dòng)效率明顯提高.

（3）修改為：一是實(shí)物投影學(xué)生畫(huà)得的v-t圖像（如圖4所示），讓學(xué)生說(shuō)說(shuō)還有哪些不足.二是針對(duì)學(xué)生只是呈現(xiàn)畫(huà)圖的結(jié)果情況，為了更形象地展示畫(huà)圖過(guò)程，利用Excel畫(huà)v-t圖像（如圖5所示）.這里展示學(xué)生的數(shù)據(jù)，可以形成對(duì)照.

表6

圖4

圖5

（4）同上.計(jì)算得到a1＝9.53m／s2，a2＝9.71m／s2.

評(píng)析：經(jīng)過(guò)2次設(shè)計(jì)后，大部分學(xué)生都能及時(shí)處理數(shù)據(jù)，教師也有充裕時(shí)間可以更好地展示畫(huà)圖的過(guò)程，在相對(duì)輕松的學(xué)習(xí)環(huán)境下，突出了學(xué)科的思想方法，把更多的學(xué)習(xí)時(shí)間和空間還給學(xué)生，讓學(xué)生通過(guò)探究、對(duì)話、思考等活動(dòng)來(lái)實(shí)現(xiàn)知識(shí)的自主建構(gòu)和能力提升.

綜上所述，微型教學(xué)設(shè)計(jì)需要我們一線物理教師用教育理論指導(dǎo)教學(xué)實(shí)踐，用課程標(biāo)準(zhǔn)統(tǒng)帥教材的分析和處理；需要教師在日常的教學(xué)實(shí)踐中不斷探索，積累寶貴的素材和豐富的經(jīng)驗(yàn)；需要我們針對(duì)不同的教學(xué)內(nèi)容、不同的教學(xué)對(duì)象，選用不同的教學(xué)策略，朝著有利于學(xué)生主動(dòng)學(xué)習(xí)、積極思維、構(gòu)建合理的知識(shí)網(wǎng)絡(luò)，提升學(xué)科能力的方向努力.有了這樣的微型教學(xué)的有效設(shè)計(jì)，我們的物理課堂肯定會(huì)大放光彩.

1 袁啟林.提高物理課堂教學(xué)實(shí)效性的策略［J］.物理教師，2009（4）.

2 何振佳.在新課標(biāo)下談高中物理課堂教學(xué)中問(wèn)題的優(yōu)化設(shè)計(jì)［J］.物理教師，2009（7）.