浅谈“共点力平衡”微课设计

钭方健

摘   要：随着无线网络技术在校园的普及，具有亲和力、吸引力和选择性的“微课”逐渐成为学生喜爱的新型学习资源。针对物理课程中的核心概念制作成“胶囊”式的微课，供学生随时随地学习，可以有效促进信息技术与物理学习的有机融合。文章采用“情境—问题—探究—应用”的教学模式，浅谈“共点力平衡”概念的微课设计。

关键词：微课;教学模式;共点力平衡

中图分类号：G633.7 文献标识码：A    文章编号：1003-6148（2020）10-0065-3

随着无线网络的普及和信息技术在生产生活中越来越广泛的应用，具有自主性、选择性、针对性特点的微课拥有广阔的应用前景，通过多样化的教学方式，开拓丰富的物理课程资源，引导学生理解物理学的本质，增强学生科学探究的能力和解决实际问题的能力。针对教学中的重难点知识、容易出错的概念、生活中的热点问题以及科技发展等内容设计微课，让抽象的物理知识更加具体、生动、精彩地呈现出来，供学生随时随地随需学习，可以激发学生的学习兴趣和探究欲望，促进学生个性化发展和物理学科核心素养的养成。

本文采用“情境—问题—探究—应用”的物理教学模式，通过“物理情境的创设”“物理模型的建构”“推理过程的呈现”“物理规律的应用”对“共点力平衡”概念进行微课设计，具有拓展学生思维的独特优势。在“共点力平衡”概念的教学中，以中国传统的挂灯笼来创设情境，然后通过观察情境，提出问题，接着自主设计实验探究方案，通过数据分析、理论推导、得出结论，并应用结论解决问题。尝试让学生通过微课的选择性学习，发展学生的个性品质，从而促进教师教学方式和学生学习方式的转变。

1    以趣启疑——呈现直观有趣的情境

微课之趣，是指教师结合富有趣味的生活情境来创设微课，取材来源于学生生活中熟悉的、感兴趣的素材，引起学生一定的态度体验和情感体验，从而帮助学生理解教学内容，使学生的认知水平、智力状况和情感态度得到优化和发展。比如，在“共点力平衡”微课设计中，就运用了中国传统特色的小灯笼与数字化DIS实验相结合，引发学生的探究兴趣和求知欲望，促进学生进一步去思考、去探求。同时，通过对生活情境的观察，打破学生原有的认知结构，使学生在思维中出现疑问。学生带着问题去探索，自主把问题中的生活情境转化为解决问题的物理情境，建构相应的物理模型，把生活情境和物理知识相关联。

实验情境：选取四根长度为3 m的打蜡细线，颜色分别为蓝色、红色、绿色、黄色。将它们等间隔地固定在两个高度不同的铁架台上，两铁架台相距1.8 m。每根细线上方分别通过一个滑轮（摩擦可忽略不计）安装一个与细线同色的灯笼，并连接一个传感器。灯笼（包括滑轮）的质量均为70 g。

步骤一：把四个力传感器和数据采集器相连，打开电源并进行调零。此时，四个力传感器的读数都为零。

步骤二：让四个不同颜色的灯笼分别从相应颜色的细线上自由滑下。灯笼稳定后，与力传感器相连的四根细线相互平行。

步骤三：记录四个力传感器的读数，分别为两个0.43 N和两个0.44 N。可见，拉力大小在误差允许的范围内相等。

步骤四：测量同一个灯笼两侧细线的夹角。可知，四个灯笼两侧细线大致对称，且四个灯笼两侧细线的夹角均大约为76°。

步骤五：四个灯笼稳定后，观察四个灯笼位置的分布情况（四个灯笼稳定后分布在一条直线上）。

2    问题驱动——促进学生自主探究

在微课制作中的情境创设要有教学目标指向，做好新旧知识的衔接和拓展，让学生在已有知识的基础上观看情境、萌发问题。通过问题驱动促进自主探究，使学生对知识点的学习得到加深和拓展，促进教学目标的达成。

学生通过观看“挂灯笼”的实验情境，提出以下三个问题：

（1）为什么四个力传感器显示的拉力大小在误差允许的范围相等？

（2）为什么四个灯笼两侧细线夹角相等？

（3）为什么挂在不同高度处的四个灯笼稳定后会分布在一条直线上？

3    探究验证——感悟模型建构的思维过程

通过微课的推理验证过程，教师将作图步骤和推导过程一步一步地呈现给学生，并在视频中与学生互动，让学生感受到有“温度”的微课，同时感悟严密的探究过程。

3.1    探究目的

研究灯笼沿光滑细线下滑后静止在细线上的位置、细线间夹角和细线的拉力大小。

3.2    模型建构

（1）探究器材

两个相距为1.8 m的铁架台，四根颜色分别为红色、绿色、蓝色和黄色，长度均为3 m的打蜡光滑细线，四个相应颜色的灯笼，灯笼（包括滑轮）的质量均为70 g，四个力传感器以及DIS实验系统。

（2）探究模型

如圖1在铁架台的两端固定细线，在光滑的滑轮下端挂上小灯笼，让小灯笼保持静止。

3.3    推理过程

通过手写笔软件、电子白板的应用，结合录屏功能，把规范作图和分析过程展示给学生，培养学生的科学思维和规范严谨的学习习惯。

3.4    问题解决

通过推理和验证得出物理规律，下面用规律解决情境中的四个问题：

问题 1：灯笼两侧细线的拉力，由灯笼和滑轮的重力和细线间夹角决定，而两者是相同的，所以拉力F相等。

问题 2：细线间的夹角，由间距和绳长决定，因此夹角相等。

问题3：细线悬挂的高度不同，但细线长度相等，而且铁架台间距也相同，所以细线夹角不变，四个不同颜色的灯笼就分布在一条直线上。

4    应用迁移——形成解决实际问题的能力

通过微课知识点的学习，形成把物理知识与科学、技术、社会、环境相联系的意识，将问题中的生活实际情境转化为解决问题的物理情境，建立相应的物理模型，实现知识迁移，从而提升用物理知识解决生活实际问题的能力。

如图2，从“挂灯笼”的共点力平衡问题，到生活中用光滑的挂钩晾晒衣服，观察衣服静止的位置。如将B端分别移动到B1、B2的位置或将右边的竖直杆向左移动一段距离，平衡时绳子的拉力和衣服的平衡位置会发生怎样的变化？进一步探究挂有物体的光滑长绳在哪个位置最容易断裂？在马戏表演中，猴子通过不计摩擦的缆绳从假山A滑向假山B的过程中，在哪个位置猴子重力势能最低？这些生活中的问题，本质都是寻找平衡位置，利用上面探究的结论很快就能解决。因此，在微课学习中将情境与知识相互转化，建构相应的物理模型，问题就能迎刃而解。

微课由于具有短小精致的特点，突破时间和空间的限制，是课堂教学的延伸和补充。它能够实现教学方式、学习方式和师生互动方式的变革，从而发展学生的物理学科核心素养。

参考文献：

[1]侯怀臻.移动学习环境下微课程教学设计与实现研究[J].电脑知识与技术，2018（9）：165-166.

[2]许秋萍，韩颖. 微课教学研究的历史追溯及展望[J]. 课程教育研究，2018（8）：33.

（栏目编辑    张正严）