“微課”在應(yīng)對高中物理程序性解題困難中的應(yīng)用

林勝鍋 張鳳贊

摘 ? 要：高中物理難學(xué)本質(zhì)上表現(xiàn)在物理解題困難上，物理解題困難多以“程序性解題困難”為主，出現(xiàn)“程序性解題困難”主要原因在教師的“規(guī)范示范”和學(xué)生的“親歷過程”兩個環(huán)節(jié)沒有做好，而“微課”能幫助教師處理好這二個環(huán)節(jié)，具體做法是：設(shè)計規(guī)范解題“微課”，實現(xiàn)教師規(guī)范示范、學(xué)生自主學(xué)習(xí);學(xué)生規(guī)范解題，促使學(xué)生“親歷過程”;教師反饋解題過程、總結(jié)示范，實現(xiàn)矯正和提升。

關(guān)鍵詞：微課;高中物理;程序性;解題困難;應(yīng)用

高中物理難學(xué)，“物理課一聽就懂，物理練習(xí)一做就錯”是大多數(shù)高中理科學(xué)生學(xué)習(xí)物理過程中的共同體驗，高中物理難學(xué)從本質(zhì)上講主要表現(xiàn)在物理解題困難上。

高中學(xué)生物理解題困難主要有以下兩種情況，第一種是基本物理概念、知識、定理、定律等理解不清楚造成的困難，即陳述性知識（知識結(jié)構(gòu)）缺陷造成的困難，第二種是缺乏解題技能和策略造成的困難，即程序性知識缺陷造成的困難。其中，絕大多數(shù)學(xué)生的物理解題困難是屬于程序性知識缺陷造成的困難，我們把這種情況叫做“程序性解題困難”，造成“程序略性解題困難”的主要原因是學(xué)生不熟悉解題過程或不按物理解題的程序和規(guī)范來解題。

新手和專家在領(lǐng)域問題解決的研究表明，領(lǐng)域知識技能化，領(lǐng)域技能自動化是專家的解題能力遠(yuǎn)遠(yuǎn)領(lǐng)先于新手的重要原因 [1 ]。從知識角度上講，專家的優(yōu)勢體現(xiàn)在兩個方面：陳述性知識和程序性知識，而在特殊領(lǐng)域中程序性知識又涉及基本技能和策略兩類。因此要提高學(xué)生的解題能力，就要訓(xùn)練學(xué)生自動化、程序化的解題過程，這個過程可以歸結(jié)為：審題釋文、畫圖成像、領(lǐng)悟規(guī)律、規(guī)范輸出和總結(jié)提升五個方面。

相信很多老師都明白這個道理，也都不斷強(qiáng)調(diào)過，但是學(xué)生就是掌握不好。究其原因，主要在教師的“規(guī)范示范”和學(xué)生的“親歷過程”兩個環(huán)節(jié)沒有做好，怎么做好這兩個環(huán)節(jié)呢？“微課”可以幫助我們解決兩個方面的問題。

微課是為支持多種學(xué)習(xí)方式，以短小精悍的微型教學(xué)視頻為主要載體，針對某個學(xué)科知識點或某個教學(xué)環(huán)節(jié)而精心設(shè)計并開發(fā)的一種情景化、趣味性、可視化的數(shù)字化學(xué)習(xí)資源包（包涵視頻和文本），這很適合于針對某種具體類型的問題解決技能的訓(xùn)練。

以下就“勻強(qiáng)電場和重力場的綜合問題”為例，闡述“微課”在教師的“規(guī)范示范”、學(xué)生的“自主學(xué)習(xí)”、學(xué)生的“親歷過程”和學(xué)生的“能力提升”等環(huán)節(jié)中的重要作用。

1 ? 設(shè)計規(guī)范解題“微課”，實現(xiàn)教師規(guī)范示范、學(xué)生自主學(xué)習(xí)

1.1 ? 設(shè)計思路

1.1.1 ? 設(shè)計制作“規(guī)范解題”微課，實現(xiàn)教師“規(guī)范示范”

將一道“勻強(qiáng)電場和重力場的綜合問題”高考題的解題思維過程制作成PPT，將PPT錄制成“微課”，將整個解題的思維過程以視頻的方式呈現(xiàn)給學(xué)生，讓學(xué)生觀看此視頻來指導(dǎo)自主學(xué)習(xí)。并展示完整規(guī)范的解題過程，整個“微課”包括審題釋文、畫圖成像、領(lǐng)悟規(guī)律、規(guī)范輸出和總結(jié)提升五個主要方面。

1.1.2 ? 設(shè)計針對練習(xí)，促使學(xué)生“親歷過程”

設(shè)計兩道練習(xí)，讓學(xué)生在看完微課后自主完成，要求嚴(yán)格按微課中的步驟完成練習(xí)，讓學(xué)生親歷規(guī)范的解題過程。

1.1.3 ? 反饋學(xué)習(xí)結(jié)果，實現(xiàn)矯正和提升

將學(xué)生完成的比較典型的解答過程在投影儀上展示，讓學(xué)生自己從旁觀者的角度來體驗和感受自己在解題過程中存在的問題和不足。

以上的前兩個環(huán)節(jié)是在課前的自主學(xué)習(xí)中完成，第3環(huán)節(jié)則是在課堂上完成。

1.2 ? 微課的文本內(nèi)容設(shè)計

[典例]（19分）（2012·四川高考）如圖1所示，ABCD為固定在豎直平面內(nèi)的軌道，AB段水平光滑，BC段為光滑圓弧，對應(yīng)的圓心角θ=37°，半徑r=2.5m，CD段平直傾斜且粗糙，各段表面均平滑連接，傾斜軌道所在區(qū)域有場強(qiáng)大小為E=2×105N/C、方向垂直于斜軌向下的勻強(qiáng)電場。質(zhì)量m=5×10-2kg、電荷量q=+1×10-6C的小物體（視為質(zhì)點）被彈簧槍發(fā)射后，沿水平軌道向左滑行，在C點以速度v0=3m/s沖上斜軌。以小物體通過C點時為計時起點，0.1s以后，場強(qiáng)大小不變，方向相反。已知斜軌與小物體間的動摩擦因數(shù)μ=0.25。設(shè)小物體的電荷量保持不變，取g=10m/s2，sin37°=0.6，cos37°=0.8。

（1）求彈簧槍對小物體所做的功;

（2）在斜軌上小物體能到達(dá)的最高點為P，求CP的長度。[解題流程]

第一步：審題釋文，獲取關(guān)鍵信息。（表1）

第二步：畫圖成像，了解受力和運動情況。

這個過程主要是畫運動草圖和在各階段的受力圖。

以帶電物體為研究對象，從釋放小球到C點的過程中作變速運動，彈簧彈力、重力做功，由動能定理（或機(jī)械能守恒定律）可以求得Ep，進(jìn)入CD段做加速度不同的勻減速運動。

在CD段運動時物體的受力圖如圖2、圖3。

第三步：領(lǐng)悟規(guī)律，選擇適合的物理規(guī)律列方程。

（1）根據(jù)過程分析和受力分析：

①彈簧槍彈出小球到C點的過程有：W=Ek=Ekc+Epc。

②CD段，前0.1s內(nèi)以a1的加速度減速， 0.1s后以a2加速度減速，到最高點速度為0，受力分析并用牛頓第二定律求出a1、a2，用運動學(xué)公式，分段求出位移S1和S2，scp=s1+s2 。

（2）根據(jù)過程分析和受力分析列方程求解

第四步：將解題過程步驟化、規(guī)范化。

解：（1）設(shè)彈簧槍對小物體做功為W

由動能定理得：W-mgr（1-cosθ）=mv02 ? ①（4分）

W=0.475 J ?②（2分）

（2）取沿平直斜軌向上為正方向。設(shè)小物體通過C點進(jìn)入電場后的加速度大小為a1

由牛頓第二定律得：

mgsinθ+μ（mgcosθ+Eq）=ma1 ?③ ?（3分）

a1=9m/s2

小物體向上做勻減速運動，經(jīng)t1=0.1s后，速度達(dá)到v1，有

v1=v0-a1t1 ? ④ ?（1分）

由③、④可得v1=2.1m/s，設(shè)運動的位移為s1，有

s1=v0t1-a1t12=0.255m ? ⑤（1分）或

s1=t1=0.255m

電場力反向后，設(shè)小物體的加速度大小為a2，由牛頓第二定律得

mgsinθ+μ（mgcosθ-Eq）=ma2， a2=7m/s2 ? ⑥（3分）

設(shè)小物體以此加速度運動到速度為0，運動的時間為t2，位移為s2，有

0=v1-a2t2 ? 得t2=0.3s ? ? ?⑦（1分）

s2=v1t2-a2t22=0.315m ? ⑧（1分） 或

s2=t2=0.315m

設(shè)CP的長度為s，有

s=s1+s2=0.57m ? ⑨ （3分）

第五步：總結(jié)提升

（1）易錯、易失分點

①計算出錯，學(xué)生的計算能力普遍較弱，特別是涉及三角函數(shù)、字母運算、解方程組的計算更是經(jīng)常出錯。

②對物體受力分析不規(guī)范、不正確，從而在計算摩擦力、合力、加速度時出錯。

③不能正分析確物體在兩運動階段及其內(nèi)在聯(lián)系，從而不能正確列出方程。

（2）應(yīng)對策略

①平時加強(qiáng)計算的訓(xùn)練，特別是三角函數(shù)、字母運算、解方程組計算的訓(xùn)練，必要時物理教師可以專門對計算技巧上一節(jié)課。

②帶電體運動的過程若包含多個運動階段，要分段處理。

③對帶電體在不同運動階段按場力、彈力、摩擦力的順序進(jìn)行受力分析，求合力，再由牛頓第二定律求得加速度。

④找出各階段運動的內(nèi)在聯(lián)系，如時間關(guān)系、速度關(guān)系、位移關(guān)系、能量關(guān)系等。

1.3 ? 設(shè)計針對性練習(xí)

本環(huán)節(jié)的主要目的是通過課后針對性的訓(xùn)練，強(qiáng)化以上的解題程序，促使學(xué)生解題技能的程序化、自動化;針對性練習(xí)通常是通過篩選、改編的方式來完成的，具體做法是，教師先篩選質(zhì)量較好的題目，然后根據(jù)設(shè)計需要進(jìn)行適當(dāng)?shù)母木帲怪厢槍π杂?xùn)練要求。篩選、改編的兩道練習(xí)如下。

[針對性練習(xí)1]（2014唐山聯(lián)考）如圖4所示，平行板電容器傾斜固定放置，極板與水平線夾角θ= 30°，某時刻一質(zhì)量為m，帶電量為q的小球由正中央A點靜止釋放，小球離開電場時速度是水平的，落到距離A點高度為h的水平面處的B點，B點放置一絕緣彈性平板M，當(dāng)平板與水平夾角α=45°時，小球恰好沿原路返回A點。（電容器極板間電場是勻強(qiáng)電場，極板外無電場，且小球離開電容器的位置不一定是極板邊緣）。求：（1）電容器極板間的電場強(qiáng)度E; （2）小球離開電容器時的速度;（3）平行板電容器的板長L;（4）小球在AB間運動的周期T。

[針對性練習(xí)2]帶有等量異種電荷的兩塊水平金屬板M、N正對放置，相距為d（d遠(yuǎn)小于兩板的長和寬），一個帶正電的油滴A恰好能懸浮在兩板正中央，如圖5所示，A的質(zhì)量為m，所帶電荷量為q。在A正上方距離M板2d處，有另一質(zhì)量也為m的帶電油滴B由靜止釋放，可穿過M板上的小孔進(jìn)兩板間，若能與油滴A相碰，會結(jié)合成一個油滴，結(jié)合后瞬間該油滴的速度為碰前油滴B速度的一半，方向豎直向下。整個裝置放在真空環(huán)境中，不計油滴B和A間的庫侖力以及金屬板的厚度，為使油滴B能與油滴A相碰且結(jié)合后不會與金屬板N接觸，重力加速度取g，求：

（1）金屬板M、N間的電壓U的大小。

（2）油滴B帶何種電荷？請簡要說明理由。

（3）油滴B所帶電荷量Q的范圍。

1.4 ? 制作和發(fā)布微課

（1）把以上設(shè)計好的微課文本制作成PPT。

（2）用錄屏軟件CS6.0錄制PPT，并編輯制作成MP4格式的視頻。

（3）在班級的QQ群中發(fā)布制作好的微課、針對性練習(xí)、學(xué)習(xí)任務(wù)單，指導(dǎo)學(xué)生自主學(xué)習(xí)，讓學(xué)生主動參與教師的規(guī)范解題的過程之中，同時微課中教師的規(guī)范解題過程以視頻方式呈現(xiàn)給學(xué)生可以重復(fù)觀看，有利于學(xué)生模仿。

2 ? 學(xué)生規(guī)范解題，促使學(xué)生“親歷過程”

學(xué)生在觀看完微課后，在充分理解的基礎(chǔ)上，在規(guī)定的時間內(nèi)去完成教師設(shè)計好的針對性訓(xùn)練。要求學(xué)生要象正?？荚嚹菢影床烤桶嗟匾?guī)范完成，并解答在作業(yè)紙上上交。

這個過程的主要目的有二，第一就是讓學(xué)生親歷與考試一樣解題過程，讓學(xué)生認(rèn)真按照解題的規(guī)范來解決問題，使學(xué)生得到規(guī)范、嚴(yán)格的解題訓(xùn)練，理解掌握問題解決的一般過程;其二就是充分暴露學(xué)生在學(xué)習(xí)、解題過程中存在的各種問題，達(dá)到診斷甚至評價的作用，為教師后續(xù)的教學(xué)提供參考，使得教師的教更具目的性、科學(xué)性和有效性。

3 ? 教師反饋解題過程、總結(jié)示范，矯正錯誤，提升學(xué)生問題解決能力

這個環(huán)節(jié)在課堂上完成，課前將學(xué)生完成的練習(xí)收上來批改，挑出一些出現(xiàn)典型錯誤的、解題不規(guī)范的、字跡潦草的在投影儀上展示，讓學(xué)生從旁觀者的角度體會這些錯誤和不規(guī)范的書寫。并讓學(xué)生發(fā)表意見和見解。

之后，教師再挑出一些字跡工整解題規(guī)范的解題過程也在投影儀上展示。前后進(jìn)行對比，以鮮明的對比和巨大的落差來觸動解題不規(guī)范者的心理，促使其逐漸規(guī)范起來。

教師再示范。即教師示范解題過程，讓學(xué)生將自己的解題過程與老師的解題過程進(jìn)行對比，進(jìn)一步矯正學(xué)生的錯誤。如果時間允許，教師可直接在課堂上講解，如果時間比較緊亦可采用錄制微課的辦法來實現(xiàn)課后的再示范。

總之，微課以其短、小、精、悍和嵌入自如的特點在應(yīng)對學(xué)生在高中物理的程序性解題困難和糾正學(xué)生的不規(guī)范解題能有重要作用，值得廣大物理老師好好研究。

參考文獻(xiàn)：

[1]胡誼，吳慶麟.質(zhì)性比較專家與新手的物理問題解決過程[J].應(yīng)用心理學(xué)，2004（9）.