“微课”在应对高中物理程序性解题困难中的应用

林胜锅 张凤赞

摘   要：高中物理难学本质上表现在物理解题困难上，物理解题困难多以“程序性解题困难”为主，出现“程序性解题困难”主要原因在教师的“规范示范”和学生的“亲历过程”两个环节没有做好，而“微课”能帮助教师处理好这二个环节，具体做法是：设计规范解题“微课”，实现教师规范示范、学生自主学习;学生规范解题，促使学生“亲历过程”;教师反馈解题过程、总结示范，实现矫正和提升。

关键词：微课;高中物理;程序性;解题困难;应用

高中物理难学，“物理课一听就懂，物理练习一做就错”是大多数高中理科学生学习物理过程中的共同体验，高中物理难学从本质上讲主要表现在物理解题困难上。

高中学生物理解题困难主要有以下两种情况，第一种是基本物理概念、知识、定理、定律等理解不清楚造成的困难，即陈述性知识（知识结构）缺陷造成的困难，第二种是缺乏解题技能和策略造成的困难，即程序性知识缺陷造成的困难。其中，绝大多数学生的物理解题困难是属于程序性知识缺陷造成的困难，我们把这种情况叫做“程序性解题困难”，造成“程序略性解题困难”的主要原因是学生不熟悉解题过程或不按物理解题的程序和规范来解题。

新手和专家在领域问题解决的研究表明，领域知识技能化，领域技能自动化是专家的解题能力远远领先于新手的重要原因 [1 ]。从知识角度上讲，专家的优势体现在两个方面：陈述性知识和程序性知识，而在特殊领域中程序性知识又涉及基本技能和策略两类。因此要提高学生的解题能力，就要训练学生自动化、程序化的解题过程，这个过程可以归结为：审题释文、画图成像、领悟规律、规范输出和总结提升五个方面。

相信很多老师都明白这个道理，也都不断强调过，但是学生就是掌握不好。究其原因，主要在教师的“规范示范”和学生的“亲历过程”两个环节没有做好，怎么做好这两个环节呢？“微课”可以帮助我们解决两个方面的问题。

微课是为支持多种学习方式，以短小精悍的微型教学视频为主要载体，针对某个学科知识点或某个教学环节而精心设计并开发的一种情景化、趣味性、可视化的数字化学习资源包（包涵视频和文本），这很适合于针对某种具体类型的问题解决技能的训练。

以下就“匀强电场和重力场的综合问题”为例，阐述“微课”在教师的“规范示范”、学生的“自主学习”、学生的“亲历过程”和学生的“能力提升”等环节中的重要作用。

1   设计规范解题“微课”，实现教师规范示范、学生自主学习

1.1   设计思路

1.1.1   设计制作“规范解题”微课，实现教师“规范示范”

将一道“匀强电场和重力场的综合问题”高考题的解题思维过程制作成PPT，将PPT录制成“微课”，将整个解题的思维过程以视频的方式呈现给学生，让学生观看此视频来指导自主学习。并展示完整规范的解题过程，整个“微课”包括审题释文、画图成像、领悟规律、规范输出和总结提升五个主要方面。

1.1.2   设计针对练习，促使学生“亲历过程”

设计两道练习，让学生在看完微课后自主完成，要求严格按微课中的步骤完成练习，让学生亲历规范的解题过程。

1.1.3   反馈学习结果，实现矫正和提升

将学生完成的比较典型的解答过程在投影仪上展示，让学生自己从旁观者的角度来体验和感受自己在解题过程中存在的问题和不足。

以上的前两个环节是在课前的自主学习中完成，第3环节则是在课堂上完成。

1.2   微课的文本内容设计

[典例]（19分）（2012·四川高考）如图1所示，ABCD为固定在竖直平面内的轨道，AB段水平光滑，BC段为光滑圆弧，对应的圆心角θ=37°，半径r=2.5m，CD段平直倾斜且粗糙，各段表面均平滑连接，倾斜轨道所在区域有场强大小为E=2×105N/C、方向垂直于斜轨向下的匀强电场。质量m=5×10-2kg、电荷量q=+1×10-6C的小物体（视为质点）被弹簧枪发射后，沿水平轨道向左滑行，在C点以速度v0=3m/s冲上斜轨。以小物体通过C点时为计时起点，0.1s以后，场强大小不变，方向相反。已知斜轨与小物体间的动摩擦因数μ=0.25。设小物体的电荷量保持不变，取g=10m/s2，sin37°=0.6，cos37°=0.8。

（1）求弹簧枪对小物体所做的功;

（2）在斜轨上小物体能到达的最高点为P，求CP的长度。[解题流程]

第一步：审题释文，获取关键信息。（表1）

第二步：画图成像，了解受力和运动情况。

这个过程主要是画运动草图和在各阶段的受力图。

以带电物体为研究对象，从释放小球到C点的过程中作变速运动，弹簧弹力、重力做功，由动能定理（或机械能守恒定律）可以求得Ep，进入CD段做加速度不同的匀减速运动。

在CD段运动时物体的受力图如图2、图3。

第三步：领悟规律，选择适合的物理规律列方程。

（1）根据过程分析和受力分析：

①弹簧枪弹出小球到C点的过程有：W=Ek=Ekc+Epc。

②CD段，前0.1s内以a1的加速度减速， 0.1s后以a2加速度减速，到最高点速度为0，受力分析并用牛顿第二定律求出a1、a2，用运动学公式，分段求出位移S1和S2，scp=s1+s2 。

（2）根据过程分析和受力分析列方程求解

第四步：将解题过程步骤化、规范化。

解：（1）设弹簧枪对小物体做功为W

由动能定理得：W-mgr（1-cosθ）=mv02   ①（4分）

W=0.475 J  ②（2分）

（2）取沿平直斜轨向上为正方向。设小物体通过C点进入电场后的加速度大小为a1

由牛顿第二定律得：

mgsinθ+μ（mgcosθ+Eq）=ma1  ③  （3分）

a1=9m/s2

小物体向上做匀减速运动，经t1=0.1s后，速度达到v1，有

v1=v0-a1t1   ④  （1分）

由③、④可得v1=2.1m/s，设运动的位移为s1，有

s1=v0t1-a1t12=0.255m   ⑤（1分）或

s1=t1=0.255m

电场力反向后，设小物体的加速度大小为a2，由牛顿第二定律得

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

设小物体以此加速度运动到速度为0，运动的时间为t2，位移为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

设CP的长度为s，有

s=s1+s2=0.57m   ⑨ （3分）

第五步：总结提升

（1）易错、易失分点

①计算出错，学生的计算能力普遍较弱，特别是涉及三角函数、字母运算、解方程组的计算更是经常出错。

②对物体受力分析不规范、不正确，从而在计算摩擦力、合力、加速度时出错。

③不能正分析确物体在两运动阶段及其内在联系，从而不能正确列出方程。

（2）应对策略

①平时加强计算的训练，特别是三角函数、字母运算、解方程组计算的训练，必要时物理教师可以专门对计算技巧上一节课。

②带电体运动的过程若包含多个运动阶段，要分段处理。

③对带电体在不同运动阶段按场力、弹力、摩擦力的顺序进行受力分析，求合力，再由牛顿第二定律求得加速度。

④找出各阶段运动的内在联系，如时间关系、速度关系、位移关系、能量关系等。

1.3   设计针对性练习

本环节的主要目的是通过课后针对性的训练，强化以上的解题程序，促使学生解题技能的程序化、自动化;针对性练习通常是通过筛选、改编的方式来完成的，具体做法是，教师先筛选质量较好的题目，然后根据设计需要进行适当的改编，使之符合针对性训练要求。筛选、改编的两道练习如下。

[针对性练习1]（2014唐山联考）如图4所示，平行板电容器倾斜固定放置，极板与水平线夹角θ= 30°，某时刻一质量为m，带电量为q的小球由正中央A点静止释放，小球离开电场时速度是水平的，落到距离A点高度为h的水平面处的B点，B点放置一绝缘弹性平板M，当平板与水平夹角α=45°时，小球恰好沿原路返回A点。（电容器极板间电场是匀强电场，极板外无电场，且小球离开电容器的位置不一定是极板边缘）。求：（1）电容器极板间的电场强度E; （2）小球离开电容器时的速度;（3）平行板电容器的板长L;（4）小球在AB间运动的周期T。

[针对性练习2]带有等量异种电荷的两块水平金属板M、N正对放置，相距为d（d远小于两板的长和宽），一个带正电的油滴A恰好能悬浮在两板正中央，如图5所示，A的质量为m，所带电荷量为q。在A正上方距离M板2d处，有另一质量也为m的带电油滴B由静止释放，可穿过M板上的小孔进两板间，若能与油滴A相碰，会结合成一个油滴，结合后瞬间该油滴的速度为碰前油滴B速度的一半，方向竖直向下。整个装置放在真空环境中，不计油滴B和A间的库仑力以及金属板的厚度，为使油滴B能与油滴A相碰且结合后不会与金属板N接触，重力加速度取g，求：

（1）金属板M、N间的电压U的大小。

（2）油滴B带何种电荷？请简要说明理由。

（3）油滴B所带电荷量Q的范围。

1.4   制作和发布微课

（1）把以上设计好的微课文本制作成PPT。

（2）用录屏软件CS6.0录制PPT，并编辑制作成MP4格式的视频。

（3）在班级的QQ群中发布制作好的微课、针对性练习、学习任务单，指导学生自主学习，让学生主动参与教师的规范解题的过程之中，同时微课中教师的规范解题过程以视频方式呈现给学生可以重复观看，有利于学生模仿。

2   学生规范解题，促使学生“亲历过程”

学生在观看完微课后，在充分理解的基础上，在规定的时间内去完成教师设计好的针对性训练。要求学生要象正常考试那样按部就班地规范完成，并解答在作业纸上上交。

这个过程的主要目的有二，第一就是让学生亲历与考试一样解题过程，让学生认真按照解题的规范来解决问题，使学生得到规范、严格的解题训练，理解掌握问题解决的一般过程;其二就是充分暴露学生在学习、解题过程中存在的各种问题，达到诊断甚至评价的作用，为教师后续的教学提供参考，使得教师的教更具目的性、科学性和有效性。

3   教师反馈解题过程、总结示范，矫正错误，提升学生问题解决能力

这个环节在课堂上完成，课前将学生完成的练习收上来批改，挑出一些出现典型错误的、解题不规范的、字迹潦草的在投影仪上展示，让学生从旁观者的角度体会这些错误和不规范的书写。并让学生发表意见和见解。

之后，教师再挑出一些字迹工整解题规范的解题过程也在投影仪上展示。前后进行对比，以鲜明的对比和巨大的落差来触动解题不规范者的心理，促使其逐渐规范起来。

教师再示范。即教师示范解题过程，让学生将自己的解题过程与老师的解题过程进行对比，进一步矫正学生的错误。如果时间允许，教师可直接在课堂上讲解，如果时间比较紧亦可采用录制微课的办法来实现课后的再示范。

总之，微课以其短、小、精、悍和嵌入自如的特点在应对学生在高中物理的程序性解题困难和纠正学生的不规范解题能有重要作用，值得广大物理老师好好研究。

参考文献：

[1]胡谊，吴庆麟.质性比较专家与新手的物理问题解决过程[J].应用心理学，2004（9）.