高中物理“微课程”的设计与实现研究

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  【摘 要】 本文通过笔者在教育工作当中的教育实践并结合当下流行的“微课程”,基于高中物理教学当中电磁感应部分教学内容,设计制作了微课“手机无线充电原理”。在此基础之上,通过文献分析和理论研究,深入探讨了“微课程”短、小、精、悍的特点。并在详细分析“手机无线充电原理”微课的制作过程之后,提出了微课制作过程中的问题与疑惑,供大家探讨和交流。
  【关键词】 无线充电;电磁感应;微课程
  一、研究起源
  自2014年入职高中物理教师以来,我一直都在探索如何能够借助互联网和移动终端的便利性,为学生在课内课外搭建一个更加立体化的物理学习空间与学习平台。这个过程当中,我利用时下流行的聊天工具QQ,建立起了师生课外互动的基础和桥梁,但是,我发现这个探索的过程依然很难满足现阶段的教学需要。进入高中阶段,物理学科的知识和内容相对于初中阶段变得更多更难。很难能够利用课堂上有限的时间,帮助所有的同学将知识点吃透。同时,由于物理学科的抽象性,同学们的思维方式和生活经验的限制,使得一些重点难点知识尽管课内花了很大的力气,很多同学依然还是很难理解。长此以往,不仅会打击到同学们的学习自信心,更会降低学生的学习兴趣。不同的学生会遇到不同的问题,个性化学习的辅导在这个知识爆炸的时代显得格外重要。但是由于同学们课余时间的限制以及教师分身乏术,我们需要找到一条途径来解决这种“教”与“学”的两难。
  随着互联网技术的发展和移动终端的普及,学生课余生活当中接受信息的途径大大增多,如果能够制作一些有趣、有料的小视频,一来可以在日常生活中合理利用学生们的碎片时间,二来教师可以针对性地对当下教授的知识进行课外延伸或者强化。在这个过程中,适当地增加一些课内难题的讲解,在此基础之上,进一步做到个性化、分层次地教学,就能够有效地帮助不同能力的同学们能够处于同一个水平线上,提高同学们的学习积极性和兴趣,同时兼顾了所有层次同学的学习。于是,我开始进行“微课程”的制作的学习和研究。
  二、“微课程”理论概述
  “微课程”最早是由美国圣胡安学院的David Penrose教授2008年所提出,他对“微课程”的定义是:“微课程并不是指为微型教学而开发的微内容,而是运用建构主义方法化成的以在线学习或移动学习为目的的实际教学内容”。Penrose教授所认为的“微课程”,核心理念在于教师通过一系列富有创造性的教学过程将教学内容同教学目标更加密切地联系起来,从而为学生提供一种更加聚焦和针对性的学习体验。
  在我国最早提出“微课程”概念的胡铁生老师,胡老师作为国内最早提出和研究“微课程”的学者,他更多地是将“微课程”理解为一种基于学科教学的信息化教育资源,并且细化了这种资源的内容构成、课程载体、运作方式等的内涵。上海师范大学教育技术系的黎加厚教授对“微课程”给出了一个简明、通俗易懂的定义:“微课程”是时间在10分钟内,有明确的教学目标,内容短小,集中说明一个问题的小课程。内容包括教师讲授教学内容的微视频,学习单,学生学习活动的安排。从黎加厚教授的定义中不难看出,他对“微课”的定义的核心就在于“精”,并在内容的要求和形式上都做了明确的定义和规范。而在首届全国高校“微课”教学比赛中,教育部将“微课”定义为: 以视频为主要载体记录教师围绕某个知识点或教学环节开展的简短、完整的教学活动。
  通过资料的搜集和整理,加上我对微课内容的理解和需求,我将我所总结的“微课程”的特点归纳如下:
  (一)“微课程”支持碎片化学习、移动学习、自助式学习等多种个性化的学习方式。它是借助信息技术不断发展过程中,基于互联网作为传播媒介而产生的以服务于更多学习者的一种课程形式。
  (二)“微课程”以短小精悍的微型教学视频为主要载体。
  (三)“微课程”是针对某门学科中的教学知识点,如重点、难点、疑点、考点等,或教学环节,如学习活动、主题、实验、任务等,而精心设计开发的一种自助学习资源包。当然,也不仅限于教学知识点的具体环节呈现,它更可以是辅助课内教学内容所 针对性设计的课外资料延伸,以期能帮助学生能够进行相关部分知识的横向扩充和纵向探深。
  (四)为了便于交流、分享和应用,“微课程”学习资源包除了微视频外,还应包含与教学主题相关的微教案、微学案、微练习、微课件、微实验、微反思、微点评、微反馈等辅助性教学资源,且能根据实际的需要,有选择性地组成“微课程”学习资源包。
  (五)“微课程”由于具有其独特的任务,需满足学生学习碎片化和移动化的要求,好的微课必然应具有一定趣味性,故事性与独立性。
  (六)开展基于“微课程”的网络教研,能提升网络时代教师的信息化教学能力和信息化教研能力,是促进教师专业化发展的创新途径。
  综合以上认识,本文中笔者对“微课程”的理解是:“微课程”是支持碎片化学习、移动学习、自助式学习等多种个性化学习方式,以短小精悍的微型教学视频为主要载体,针对某个教学知识点(重点、难点、疑点、考点等)或教学环节(学习活动、主题、实验、任务等)而精心设计开发的一種自助学习资源包,它借助教学视频和与之配套的一系列辅助性教学资源,为学生在课堂内外利用碎片化的时间进行移动式学习提供便利,同时提高学习的效率。
  三、高中“电磁感应”内容分析与学情分析
  本章教材结构如下:
  第一部分:1. 划时代的发现;2. 探究电磁感应的产生条件
  第二部分:3. 法拉第电磁感应定律;4. 楞次定律;5. 动生电动势与感生电动势
  第三部分:6. 自感与互感;7. 涡流
  本章是以初中学习过的电磁现象和高中学过的电场、磁场知识为基础,阐述了电磁感应现象和电磁感应的基本规律。本章的教材以法拉第电磁感应定律为中心,进一步揭示了电与磁之间的内在联系。它定量地给出了感应电动势的大小的计算方法。而楞次定律用磁通量的变化给出了感应电动势方向一般判断方法。自感现象是电磁感应现象的特例,是今后学习交流电、电磁震荡打基础的内容。因此,本章的重点是法拉第电磁感应定律、楞次定律。   如何应用法拉第电磁感应定律是本章的难点。楞次定律涉及电与磁的复杂关系,要求对磁通量的变化进行判断,内容抽象,操作步骤严格,学生要有较强的抽象思维的能力、逻辑推理的能力和空间想象能力。而此部分内容既是学生学习的重点,又是学生学习的难点。如何让学生学以致用,能够在生活中得到一定的应用,以加深对这部分知识的掌握是我一直关注的重点。
  具体到“手机无线充电原理”,涉及到电磁感应中的自感和互感现象,而这部分内容是对前边所学理论知识的一个总结应用,而且在生活当中也应用广泛,是学生学习电磁感应相关理论后必不可少的环节。通过了解在生活当中一些常见的现象背后所蕴含的电磁感应原理之后,让学生将抽象的内容能够找到实际的对应,从而将抽象的概念能够图像化,进而加深理解和记忆,而这也是我设计“手机无线充电原理”的出发点。
  四、以“手机无线充电原理”为例设计微课
  结合以上对高中物理“电磁感应”部分的内容分析与学情分析,并结合“微课”短小精悍与针对性强的特点,同时为使得“微课”具有一定趣味性,故事性与独立性,我决定以时下流行的元素出发,从生活中的科学技术入手,以争取抓住学生们兴趣的同时,能够让他们更多地体会到所学习的物理知识在丰富和方便我们生活中的各个方面。进一步激发他们对物理的学习热情和学习动机,培养他们将所学知识应用于生活实践的能力。做到学以致用,在“做中学”。
  “微课”的设计在一开始便引入了三星手机无线充电的广告。告诉同学们手机无线充电已经走进了我们生活当中,并在方便我们的生活。同时这样的技术,将手机从有线时代解放出来,进入了无线时代。一方面,方便了充电的过程;另一方面,让手机充电变得时尚,自由而且更加安全。
  为了更加切合高中物理教学的实际,在简化模型的同时,我也想让同学们积极参与其中的思考,同时对“电磁感应”部分教学内容进行一定的复习,引入例题:如图甲所示,有1、2两个线圈。若1线圈(以下统称原线圈)中的电流随图乙所示I-t图像变化,则请你画出2线圈(以下统称副线圈)中感应电流的I-t图像,(以1线圈中的电流方向为正)。
  例题讲解:通过法拉第电磁感应定律我们知道,原线圈中有变化的电流,则在空间中会产生一个变化的磁场,放在此变化磁场中的副线圈一定会感应出感应电流。若原线圈中电流呈稳定的趋势增长,即I1=k0t,(如图1乙)则副线圈中一定会感受到线圈原中电流均匀变化引起的磁场的均匀变化,由E感=k1=k1k0,得到副线圈中形成一个恒定不变的电流。从而得到副线圈中会形成一个大小和方向恒定不变的电流。然后通过楞次定律我们可以知道,由于原线圈中的电流恒定增加,则副线圈中的感应电流方向和原线圈中原电流方向相反。从而得到副线圈中的感应电流I-t图像如图2:
  问题讲解:根据E感=k1=k1k0,式中k1是磁通量和电流之间的关系,为一个大小不变的常数,而k0代表的是原线圈中电流的增长率,增长率越大,则在副线圈中得到的感应电动势越大,感应电流越大。于是我们可以得到图3乙中的两条副线圈中对应的感应电流的大致I-t图像如图3乙所示。这样,我们可以通过调整原线圈中电流的变化率的大小,从而对应地调整线圈2中的感应电流大小。这样,我们就能不通过数据线给手机输送一个恒定电流让其充电了。
  来看看无线充电为我们的生活帶来了哪些变化吧!视频引入:三星手机无线充电器给日常生活带来的变化。通过此段视频的播放,让同学们感受到无线充电为生活带来方便的同时,更加注意一个细节,即无线手机充电现在还只是停留在一个短距离的范围内,还不能达到让人们在一个小范围的自由空间里边使用。由此激励同学们努力学习,以后去解决这一问题。教学结束。
  五、微课设计与制作过程的总结与思考
  刚开始设计微课的时候,我设想,一个10分钟以内的教学片断,应该很快能够搞定。但是在实际的设计和制作过程中,我们才逐渐体会到,微课的制作不仅仅要求在内容安排上和平常的常规教学有区别,同时在教学内容的呈现上也比平常的常规教学有更多的要求。
  在设计微课的时候,我曾设想把一个简单的,短小的课题内容如实呈现即可,但是真正到达录制的时候才发现,缺少了平时日常课堂上与学生们互动的环节,我们在录制过程中感到不知所措。到底语速的快慢为多少合适?就这样讲完设计的内容,不就像把一篇写好的文章照着念完一遍了事吗,哪里来的内容丰富和趣味可言?学生在我们讲解的过程中会不会遇到语言上理解的困难?如果遇到了,我们又如何来纠正或者规避这样的问题?日常教学中产生的互动,如何能够在微课这一个单方面的录制中得到体现或者提供能够产生对话的可能?如何让我们传达的内容更加准确和明晰?等等问题在我们试录制的过程中一个接着一个地出现。由于能力和时间的限制,我们的微课并没有很好地全部解决以上问题,但结合我们最终呈现的微课,我们想讲讲我们的心得体会,和对未来继续录制微课的思考和展望。
  1. 关于微课视频内容的丰富性和趣味性。我认为,我在这方面做得尽管采取了一些尝试,但是依然做得远远不够。由于时间和技术能力有限,我的整个微课其实只是由两个广告视频和关于十张PPT的讲解组成。视频的引入虽然增加了微课内容呈现过程中的趣味性,但是在理论讲解部分,我们的画面显得还是太单一和单薄了。如果在讲解的过程当中,我能够做一些动态的动画或者更多地在讲解的同时配上鲜活的画面,这样的效果显然会好很多。举个例子,在讲解电磁感应式无线充电器原理的过程中,如果能配以一个实物模型展示和演示的过程,一边演示一边讲解,这样的效果最好。具体到我们物理学科,我认为是最应该录制更多微课的学科,因为物理教学当中涉及到的很多模型如果能够通过实物演示和实验操作的方式呈现在大家面前,对学生们理解相关部分的内容是有很大助益的!所以,整个微课没有时间和精力以及足够的场地来呈现一个有意义的演示实验,是一大遗憾。
  2. 关于微课录制过程当中的软件硬件问题。录制微课的方式其实有很多,这次主要采取的是录屏的方式制作的微课。录屏用的软件是Camtasia Studio。由于Camtasia Studio在PPT2010中有嵌入应用,所以使用PPT演示的同时录屏是最方便的。但是录制过程中遇到的最大硬件问题是麦克风,由于经济能力有限,麦克风的录音质量和录音音量都有很多的限制。在后续调整的过程当中,发现音量和音质是一个很大的问题。关于PPT2010的使用和操作,发现足够课内使用的基本的使用和操作到了录制微课的时候,已经不够用了。动画的制作很单一,而且效率提不起来,导致在内容呈现的时候显得单调且不够灵动。大多时候还是处于画面停滞的讲解状态,不能用动画的形式更好地引导学生们跟上讲解者的思路和想要表达的情景。这些都是我们在后续工作中需要提高的!
  3. 关于视频的插入和选取。我认为,此次微课设计当中最大的亮点就是合理地,针对性地选择了三星无线手机充电器的一系列广告来引发同学们对课程内容的兴趣,同时在讲解后巩固同学们对知识的记忆。同时在最后抓住广告中体现出的无线手机充电器存在的局限性,引入情感态度价值观的教育,激发同学们努力学习,解决生活中有待完善的很多问题,是很有意义的!
  随着“互联网 ”的不断推广和普及,不断催生出更多的需求。如何在做好传统教育的同时,有意识地将教学做到课内课外相互补充,相互支持,相互利用,是一个很有意义的课题。我愿意在今后制作微课,发布微课,推广微课的过程当中,积极探索一条有意义的途径,在减轻同学们的学习负担的同时,让更多的知识传递给同学们!
  【参考文献】
  [1] 关中客. 微课程[J]. 中国信息技术教育,2011(17).
  [2] 黎加厚. 微课的含义与发展[J]. 中小学信息技术教育,2013(4).
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