谈物理课堂微型教学的有效设计

李亚明

（海盐第二高级中学，浙江 海盐 314300）

基础教育课程改革核心理念是实现学生学习方式的转变，明确提出“自主、合作、探究”的学习方式.教材的编写也体现了这一理念，一般通过一些思考与讨论或实验探究，在教师的引导下通过学生的探究活动，得到或者概括出物理概念、规律等，最后应用新学知识解题或解决问题.毫无疑问，这样编排能使学生的思维活动有效的展开，有利于培养学生的创新意识及合作精神.但如果过多地安排一些探究互动，势必会带来一个困扰：课堂时间有限，教学任务难以完成.为了解决这一矛盾，在教学中可以尝试一种微型教学设计.

何谓微型教学设计？就是根据所教内容的特点，针对某个环节或模块，精心设计一个教学片段.这个片段所涉内容较广，可以是新课导入教学，可以是物理概念、规律的知识教学，还可以是实验探究教学.事实上，传统教学主要强调教师的讲授，学生只是被动地接受知识，一定程度上忽视了学生的积极参与.基础教育课程倡导自主探究，但也不可能整堂课从始至终都需要探究、体验和交流，所以选择某个环节进行精心设计是非常必要的，既可以发挥原有教学的优势，又能深刻体现基础教育课程之理念.

笔者在日常教学中进行了微型教学的设计实践，课堂上取得了良好的效果，下面结合教学实例与同行们进行交流.

1 在新课的导入中进行微型设计，有助于学生集中注意力、激发兴趣

列夫·托尔斯泰说过：“开头总是最难下笔的”.物理课堂教学也是如此，如果一开始没有引入好课题，学生就会感到索然无味，后面的课就难以正常进行.法国生物学家乔治·居维叶说：“天才，首先是注意力.”因此，教师讲究导课的艺术，可以使学生的注意力、兴趣集中在物理学习上，从而激励、唤醒、鼓舞学生的智力情绪.有经验的教师，都非常重视导课的艺术，千方百计地让学生迅速进入特定的教学活动轨迹.新颖别致的导入，必然会先入为主，先声夺人，吸引着学生不得不听，课堂教学气氛立即会活跃起来，下面的教学活动也就容易进入最佳的境界.

案例1.“万有引力理论的成就”导入设计.

在一次县级青年教师课堂教学研讨课上，由于新颖的导入设计，一下子激发了学生的学习兴趣，设计如下.

（1）从学生课前的预习入手提出问题.

师：在预习中你发现了哪些未知天体？

生：海王星.

接着，教师让学生试着说说海王星是怎么被发现的，学生们即刻兴致盎然，纷纷发表意见.

生1：观测已知行星的轨道偏离.

生2：根据万有引力定律计算出来的.

……

（2）结合讨论总结方法.

因为上面的提问，教室顿时“热闹”起来，这种“热闹”虽然激起了学生的兴趣，但并不是师生的唯一追求，因为所讨论的问题在教材中明确指出了.教师再加以总结：未知天体的发现→ 观测已知行星的轨道偏离→ 理论计算→提出检验.

（3）多媒体展示相关资料提出假设.

介绍国内天文爱好者叶泉志和科学家刘东升发现的未知天体，如“刘东升星”等.让学生明白只要以知识为基础，有持之以恒的探索精神，也可以发现未知天体.

提出假设，让学生以一位天文爱好者的角度去思考，例如，假若你发现了一个X星，你最想知道什么？

学生的学习兴趣一下子高涨起来了，纷纷发表自己的意见.

生3：有无生物、有无自转.

生4：质量M、半径R、公转的周期.

生5：与太阳的距离.

……

（4）创设问题情境.

现在我们的飞行高度是h（神州20号距离X星球表面的距离），X星球的半径已经测出是R，神州20号正在绕着X星球做匀速圆周运动.我们手头仅有一块星载计时器测X星球的质量，可行吗？

生6：不行.其他天体的影响和自转影响.

生7：不行.要知道线速度v.

生8：行，可以测出周期.

……

由于学生把自己当成了真正的天文爱好者，参与度明显地提高，展开了激烈的讨论，使得接下来的授课非常顺利.

评析：天体的运动离我们的现实生活相对较远，一般学生的兴趣不高.本设计促使学生自己体验未知天体的发现，很快把学生拉进了课堂，激起了学生的学习热情，对接下来的授课非常有利.同时给出特定的测量工具，让学生有充足的感悟过程，使计算天体质量的教学变得更加畅通.

2 在知识教学中进行微型设计，有助于学生体验过程、积极思维

物理学是一门以实验为基础的学科，物理概念、规律是前辈们探索研究的成果.学生理解和掌握物理知识离不开实验和活动.目前的教材在这方面已经有较大的进步，但教材提供的现成实验和活动还是有限的.笔者认为，教师要对教材进行再加工，有些教材上没有的实验和活动，作为教师可以带领学生一道去探究、去活动，使物理知识的出现过程适合学生的情感体验，学生的思维能得到有效的展开，让学生对物理知识进行自主探索、充分体验、积极思维.

案例2.“机械能守恒定律”的推导设计.

教材中讨论物体沿光滑曲面滑下，动能与势能的相互转化是否存在某种定量的关系？

这里一方面用到了动能定理，即W＝Ek2-Ek1；另一方面，从重力的功与重力势能的关系知道，W＝Ep1-Ep2，由两式可得Ek2-Ek1＝Ep1-Ep2，移项后有Ek2＋Ep2＝Ek1＋Ep1，从而得出在只有重力做功的物体系统内，动能与重力势能可以相互转化，而总的机械能保持不变.这样的处理必须建立在学生有较强的解题能力上，一是学生必须能熟练地运用动能定理，主要是合外力做功的情况；二是必须对重力的功与重力势能的关系清晰，只要稍有不慎，我们的推导就无法继续了.笔者认为，本节课的重点是推导机械能守恒定律，而不是应用定律，花费较多的时间和精力来推导是非常值得的.在一次市级专题培训活动中，教师设计了如下的教学程序：自由落体实验演示→具体问题→猜想→实验探究→纸带处理→数据处理→得出结论.

（1）实验演示，在学生观察的基础上进行问题设计.

师：重锤下落过程中能量如何转化？

生：忽略空气阻力的情况下，重力势能转化为动能.

师：在能量的转化过程中，总的机械能是否守恒？

生：守恒.

师：怎么来确定机械能守恒呢？

生：……

（2）提出猜想机械能守恒的思想，进行实验探究验证.

师生共同回顾自由落体运动实验操作，然后让两位学生上讲台做实验，其他学生观察并纠错.

师：纸带打好了，我们如何来处理呢？

生1：用刻度尺测量距离，先求出某点的瞬时速度.

生2：先求出下落在该点重力势能的减少量，再求出该点的动能，然后进行比较.

……

学生讨论后，教师在黑板上画出一条纸带（如图1所示），引导、总结出处理的方法.

图1

（3）学生处理数据（4人一组，每组分发1条事先打好的纸带）.

学生开始动笔，教师在教室巡视，主要观察学生如何解决问题，结果又是什么.

（4）成果展示.

教师任意挑几组，每组派代表1人公布数据（表1所示的为其中1例）.

表1

教师引导学生总结：在误差允许的范围内，动能的增加量等于重力势能的减少量，即机械能守恒.

评析：课后我们教研组内就这个设计进行了交流，觉得这种设计很好，把理论探究用实验探究来代替不仅可以让学生亲自体验探究的过程，又促进了思维的展开，在轻松的学习环境下学到了知识，印象更加深刻.为了更好地提高课堂教学的效率，可以在数据处理时，下发数据处理表格（如表2所示）.

表2

这样不仅组与组之间能比较，而且同组内不同的测量点间也可以形成比较.

3 在实验探究中进行微型设计，有助于学生体悟思想、提升素养

在实验探究的教学中，物理教师为了完成教学任务，往往重视探究的结果并作为教学的重点，而轻视探究的过程，忽略学科思想的建立和学生素养的提升.叶圣陶先生在上世纪初就提出“教是为了不需要教”，所以物理知识不是简单地通过教师灌输到学生头脑中，而是要通过学生自主探究、合作学习得到的.因此，在教学中恰当地进行有效设计，充分展示物理知识发生、发展的过程，让学生在实际的体验中获取知识、体悟学科思想方法，从而提高课堂教学的有效性.

案例3.“用打点计时器研究自由落体运动”实验设计.

教材在“用打点计时器研究自由落体运动”实验中，叙述了实验需要的仪器和实验的操作后，只是用了一句话“仿照前面对小车运动的研究，测量重物下落的加速度”，并没有交代实验数据是如何处理的.教材的这句话给了笔者一个启发——从回顾对小车运动的研究的知识，引导学生探究测量重力加速度的方法.在一次校级公开课中，笔者对此进行了第1次设计.

（1）设计预习作业.

图2

回顾对小车运动的研究的知识.例如，在“探究小车速度随时间变化规律”的实验中，图2中给出了从0点开始，每5个点取一个计数点的纸带，其中0、1、2、3、4、5、6都为计数点，测得x1＝1.40cm，x2＝1.90cm，x3＝2.38cm，x4＝2.88cm，x5＝3.39cm，x6＝3.87cm.那么

① 在打点计时器打出点1、2、3、4、5、6时，小车的速度分别为v1＝cm／s，v2＝cm／s，v3＝cm／s，v4＝cm／s，v5＝cm／s.

② 在平面直角坐标系中作出速度-时间图像.

③ 分析小车运动速度随时间变化的规律.

④ 根据图像求出小车运动的加速度（图像的斜率）.

设计意图：这道题为学生提供了一个研究问题的流程图，求出各个测量点的瞬时速度→画v-t图像→研究图像，分析速度随时间变化的规律→求出小车运动的加速度（图像的斜率）.

师：前面我们通过预习知道了小车速度随时间变化规律，那么请大家探究、解决下面的问题.

问题1：如何来测量重力加速度呢？

生：用打点计时器研究自由落体运动.

问题2：具体怎么做呢？

学生说出实验的具体操作，教师按照学生的说法做演示实验.

师：纸带已经打好了，我们该如何来处理呢？

然后学生纷纷回答，具体与研究小车运动的流程一样.

（2）学生体验过程.

让几位学生上台做实验，其余学生观察.主要是让学生知道和体验实验的操作过程.

师：分组处理纸带（前后4人为1组，每组1条）.为了处理方便，教师还设计了如表3所示的数据处理表，每组1张.

表3

然后，让学生开始动笔做，教师在教室巡视，主要观察学生如何解决问题，结果又是什么等.

观察了一段时间，发现很多组的学生对于表3无从下手，只是简单地测量各个测量点间的距离，所以教师又要解释表3中v、t的含义，花费了大量的时间，致使效率极其低下.

（3）实验数据处理.

由于学生在数据的处理上花费了太多的时间，基本上只是作了图线，还没求出最终结果，教师只能叫其中1组学生的代表报出他们已测得的数据，如表4所示.

表4

为了更形象地展示画图过程，这里我们利用Excel画出了v-t图像（如图3所示）.

图3

（4）讨论实验误差.

学生分两大组分别计算图像的加速度，结果为a1＝9.59m／s2，a2＝9.58m／s2.

师：结果与9.8m／s2有一定的误差，为什么呢？

生1：纸带与卡孔有摩擦阻力、空气阻力.

生2：数据测量不准.

生3：仪器上的问题，操作不当.

……

教师引导总结得出：在同一地点，一切物体自由下落的加速度都相同，约为9.8m／s2.

评析：这样的设计虽然在探究方法中提高了效率，但是在数据的处理上又遇到了新的麻烦，所以设计不是很成功.

针对这堂课的情况，笔者在下个班的教学中进行了第2次设计.

（1）修改原先的预习习题，把前面①中的各个测量点速度的求解设计成表5，其余不变，目的为了提高课堂实验数据处理的效率.

表5

（2）同上，下发数据处理表格（表5）.学生开始动笔做，教师在教室巡视，主要观察学生数据处理情况.学生分工处理数据，仿造预习作业就能正确地将所得数据填上去（如表6所示），活动效率明显提高.

（3）修改为：一是实物投影学生画得的v-t图像（如图4所示），让学生说说还有哪些不足.二是针对学生只是呈现画图的结果情况，为了更形象地展示画图过程，利用Excel画v-t图像（如图5所示）.这里展示学生的数据，可以形成对照.

表6

图4

图5

（4）同上.计算得到a1＝9.53m／s2，a2＝9.71m／s2.

评析：经过2次设计后，大部分学生都能及时处理数据，教师也有充裕时间可以更好地展示画图的过程，在相对轻松的学习环境下，突出了学科的思想方法，把更多的学习时间和空间还给学生，让学生通过探究、对话、思考等活动来实现知识的自主建构和能力提升.

综上所述，微型教学设计需要我们一线物理教师用教育理论指导教学实践，用课程标准统帅教材的分析和处理；需要教师在日常的教学实践中不断探索，积累宝贵的素材和丰富的经验；需要我们针对不同的教学内容、不同的教学对象，选用不同的教学策略，朝着有利于学生主动学习、积极思维、构建合理的知识网络，提升学科能力的方向努力.有了这样的微型教学的有效设计，我们的物理课堂肯定会大放光彩.

1 袁启林.提高物理课堂教学实效性的策略［J］.物理教师，2009（4）.

2 何振佳.在新课标下谈高中物理课堂教学中问题的优化设计［J］.物理教师，2009（7）.