“仿真物理实验室” 在微课制作中的应用

王玥月

摘 要： 基于微课理念设计的实验微视频具有可重复利用、效率高等优点，本文通过对实验微视频制作的前景和困难进行相关分析，探讨如何运用仿真物理实验设计微课，并对这一方法提出反思和建议。

关键词： 微课 仿真物理实验室 教学设计

21世纪初，现代信息技术的日臻完善改变了传统的物理教学方法，仿真物理实验在教学中的应用就是其中之一。作为一款可以模拟出真实实验情境的软件，“仿真物理实验室”在数据处理、场景设置等方面发挥了显著的作用[1]。同时，信息技术的进步催生了一种新的教学模式——微课教学模式。与“课堂讲授，课后练习”不同，微课基本采用“课后讲授，课堂探究”的方式进行教学，学生在课后通过互联网学习教师提供的教学视频，对知识的巩固与评价则是在课堂中进行[2]。实践证明，微课教学模式对学生自主学习能力起到了积极的影响，但同时很多教师反映设计微课的过程存在一定的难度，尤其表现在部分需要实验探究的微课设计上。《物理课程标准（2011）》提倡“教学方式多样化，注重实践探究”[3]，基于此，本文尝试将“仿真物理实验室”与微课相结合，用“仿真物理实验室”弥补实验操作在微课设计上的不足。

1.“物理实验”微视频制作的前景与困惑

上世纪八十年代以来，国内外媒体已经涌现了大量以科普为目的的物理实验视频，而真正意义上的实验微视频则是近几年发展起来的，与课堂播放的实验视频不同，实验微视频是有组织、有目标的教学视频。通过已有经验，可以发现教师在制作和应用的过程中给予实验微视频很高的评价。

首先，微视频相对于课堂实验来说具有可重复利用性，学生在不理解或者遗忘的情况下可反复观看实验过程达到巩固知识的目的。其次，实验微视频的教学效率相对较高，教师制作微视频时，会尽量精简实验过程，如实验开始的一些准备工作和实验过程中的等待时间，这样有助于提高学生的学习效率。另外，实验微视频有利于学生自主学习能力培养，学生在课外学习实验内容，可以有更多时间反思实验过程中的细节问题，并通过课堂交流讨论、查阅资料甚至动手实验的方式自己解决存在问题。总之，实验微视频在物理教学中的应用前景是非常可观的。

很多教师提出在实验微视频制作过程中会遇到不少困惑，如实验器材的问题，常规实验仪器在中学实验室里基本配备齐全，特殊的实验器材，很多中学难以提供。在此情况下，教师只能以纸笔演示或者网上的资源代替实际实验操作。除此之外，实验微视频的录制效果往往成为很多教师的难题，有的实验由于过程进行得太快或者拍摄仪器分辨率差等问题导致视频最终呈现的只能是实验结果，而实验过程是不清晰的，如演示平抛运动实验，学生只能通过听声音判断两个小球同时落地，却很难看到平抛的轨迹。

优秀的实验微视频对于物理教学来说具有良好的实践效果，它可以给学生展示真实的实验情境，对学生理解物理概念规律有很大的帮助，但事实证明教师在制作实验微视频时会遇到很多实际问题，以下笔者将分析如何采用“仿真物理实验室”软件解决这些问题。

2.仿真物理实验软件在微课制作中的应用分析

2.1基于仿真物理实验设计微视频的优势

技术的进步使得“仿真物理实验室”软件能够较为真实地模拟出实验器具，可操作的实验范围越来越灵活广泛。通常仿真物理实验包括力学、电学、光学等模块，教师可以根据所教内容选择模块里的实验器材，经过一定教学组织后可以在设置的实验环境中进行实验操作。值得一提的是，“仿真物理实验室”在数据和图像处理方面的功能是很可观的，教师可以自由地设置实验对象的属性和参数，计算机根据不同的变量得出不同的结果或者模拟出不同的图像。整个实验过程和结果清晰流畅，教师只要通过录屏软件就可以将它变成一个完整的、相对真实的实验微课。因此，使用仿真物理实验软件代替实验操作进行微课设计，对于大部分老师来说是功能完备且简单易行的方法。

其次，“仿真物理实验室”不仅能用来设计常规物理实验微课，最大优势体现在对于那些难以观测、抽象程度较高的实验如真空环境下、磁场中的实验或者中学阶段无法实施的实验，“仿真物理实验室”可以进行过程的模拟与结果的输出。教师设计有关内容的微课时，能给学生展示动态的变化过程，使学生对实验现象有初步直观的认识，帮助他们更好地理解实验背后的物理知识和规律。总之，仿真物理实验软件具有功能完备、操作便捷、交互性强等特点，为物理教师设计实验微课提供了良好的平台。

2.2基于仿真物理实验设计微视频的典型案例分析——以“凸透镜成像规律”为例

凸透镜成像规律是初中光的折射这一章的重点也是难点，教师制作微视频时，通常用实验展示物像之间的距离和大小的关系。然而，拍摄的实际效果往往不能达到预期，主要原因在于本节知识点不仅要求学生掌握实验基本方法和规律，而且要学会构造透镜的光路图。这一点是普通实验难以直接观察得到的，但“仿真物理实验室”软件可以做到。

（1）教学目标

本节微课的设计重在通过仿真实验软件模拟蜡烛通过凸透镜成像的规律，主要教学目标在于：第一，了解凸透镜成像的规律，包括物距像距的变化、成像的大小等规律；第二，会使用相关实验仪器，能对凸透镜成像的有关数据进行分析；第三，通过观察凸透镜成像的实验培养学生归纳分析问题的能力。

（2）微视频设计过程

结合微课教学设计的一般步骤，笔者认为运用“仿真物理实验室”设计微课的过程如表1：

作为本节微课的核心环节，实验探究的设计应尽量贴近学生的思维过程。第二、三两步骤与学生实际实验操作一致，在第三步时，教师可以选取两个焦距不同的凸透镜进行实验，最终呈现的实验数据应有对照性，能让学生在较短时间内比较得出结论。第五步时，只要打开工具中的“光路图”就能将蜡烛的光通过透镜传播过程展示出来，并且这是一个动态的过程，教师移动蜡烛，那么光线的传播就会不断变化，屏幕上蜡烛的像也会随之而改变，避免了教师画图讲解的过程，更有助于学生理解凸透镜成像的原理。

3.反思与建议

信息技术的进步使课堂教学方法越来越多样化。“仿真物理实验室”和微课教学模式都是为了促进学生更好地理解物理概念、提高学生思维能力，两者有机结合可以更好地提高教师制作微课的效率，创造更多的实验条件，降低实验失误率，有助于提高学生自主学习能力、激发学生主动探究的动力。然而，每种教学方法有特有的优势，同时存在一定的弊端。“仿真物理实验室”本质上只是一种软件虚拟出来的实验环境和工具，没有真实实验的触感和体验，不能锻炼学生的实践能力，学生体会不到真实实验的复杂性。微课的实际运用效果近年来受到部分教师的质疑，学生课后能否认真观看教学视频，课堂开展的讨论探究活动能否符合教师的预期等问题说明微课教学仍有很多需要完善之处。

如何利用仿真软件制作微视频及在怎样的情况下应用仿真软件应该根据实际教学内容、现有教学资源等因素决定。如果教师认为仿真实验过于抽象，那么可以选择动手实验或者视频资源代替，而如果教师认为让学生自行应用仿真软件进行实验探究更有利，那么可以在实验微课基础上，将仿真实验软件作为工具提供给学生。

参考文献：

[1]陈琳.“仿真物理实验”在物理实验教学中引用的思考[J].吉林教育教研，2016（4）：15.

[2]黎加厚.微课的含义与发展[J].中小学信息技术教育，2013（4）：10-13.

[3]中华人民共和国教育部.义务教育物理课程标准[Z].2011.