基于问题解决的微课设计与制作

周敏 吴琴琴 周义

摘 要：微课作为信息技术和教育教学深入发展的产物，它短小精悍和不惧时空限制的特点为培养学生问题解决能力提供新思路.文章总结学生对“平面镜成像”内容的相关问题，基于问题解决教学模式设计符合学生认知特点和年龄特征的教学过程，运用自制平面镜成像演示仪制作实验现象、生动讲解和动画的微课，旨在帮助学生理解相关问题，提高问题解决能力.

关键词：微课;教学设计;问题解决;平面镜成像

中图分类号：G633.7     文献标识码：B     文章编号：1008-4134（2021）16-0063-03

作者简介：周敏（1999-），女，湖南湘乡人，硕士研究生，研究方向：中学物理教学研究.

通讯作者：吴琴琴（1979-），女，湖南常德人，博士，副教授，研究方向：物理实验与物理教学法研究;

周义（1977-），男，湖南岳阳人，中学一级教师，研究方向：中学物理教学.

疫情期间，在国家 “停课不停学”的伟大号召下，如“空中课堂”等线上教学活动相继展开.如今，疫情形势逐渐明朗，针对学生学习中的常见问题，笔者有了新的思考：微课作为课堂教学的一种重要辅助手段，既能在传统课堂中发挥作用，也能拓宽学生课后的学习途径.通过这种线上线下相结合的教学方式，将促进学生的选择性学习和知识建构，使学生能运用已有的知识体系解决更多场景下的问题.这与问题解决教学模式强调的“让学生通过自主学习去探索问题解决方式，提高综合应用能力”的目标不谋而合.因此，笔者基于“提出问题—分析问题—解决问题”的问题解决教学模式制作微课，既符合当前教育信息化的特点，满足学生网络化移动学习的需要;也符合新课程标准要求的四维教学目标，旨在激发学生的科学探究精神，提升其问题解决能力.

1 问题的提出和分析

“平面镜成像”是教科版初中物理教材中的一个科学探究实验.笔者在实际教学中发现，很多学生在完成整个实验过程后，仍无法很好地解决相关理论问题.经过调查和分析，其成因主要有以下几方面：（1）实验步骤不清.学生虽然在课堂上亲历整个实验的探究过程，但知识的遗忘在习得时就已经开始，学生却无法复习实验情境以加强记忆.或者在课堂上做实验时，学生可能出现错误但未及时纠正，这都会导致学生在解决问题时出现困难.（2）实验原理模糊.学生在课堂上做实验时更重于观察现象，而对实验原理的理解并不透彻.特别是在班级授课制下的传统课堂，教师难以照顾到每个学生的学习进度，有需要“加餐”的学生也无从吸取“养分”.由于当前网络信息多而杂，学生在课后寻求的答案，其正确性也难以保证.（3）前概念根深蒂固.学生对于平面镜的生活体验就是照镜子，教师也多会作为例子进行教学.但学生会有“靠近镜子，镜子里的自己越大”的印象，从而导致学生出现“离镜子越近，像越大”的错误前概念.

2 问题的解决途径

针对以上问题，笔者进行如下微课教学设计.

2.1 以趣激疑——呈现有趣情景引发疑问（时长：1min）

播放加菲猫电影中的一个片断，展示片断中不符合镜像特点的图片（如图 1所示），从而引出平面镜成像有什么特点？

设计意图：通过播放一段贴近学生年龄特征的加菲猫动画片断，激发学生的学习兴趣和注意力.并呈现与学生生活经验相悖的图片，引发学生思考，自然引出对平面镜成像特点的探究，使学生乐于思考、乐于学习、乐于探究.

2.2 实验探究——观察实验现象总结特点（时长：2min）

在水平桌面上放置一个棋盘，棋盘中央竖直放置一块玻璃板.将一枚棋子放在玻璃板前，可以看到它在玻璃板后成的像.改变棋子的位置时，其镜像也移动.试着从镜前拿走棋子，其像也随着消失.如何比较物与像的大小关系？另取一枚相同的棋子，在玻璃板后面移动，发现它与前面那枚棋子的像能完全重合，由此得出平面镜成像特点1：像与物大小相等（如图 2REF_Ref68448745＼h所示）.

用标签记下此时物与像的位置，并改变物体到镜面的距离，重复实验（如图 3REF_Ref68448781＼h所示）.通過数对应棋盘格数，可以总结出平面镜成像特点2：像与物到平面镜距离相等;以及平面镜成像特点3：像与物的连线与平面镜垂直.

我们用光屏能否承接像来区分实像和虚像.在实验中，将光屏放在像的位置，发现光屏上没有像（如图 4REF_Ref68448815＼h所示），说明平面镜所成的像为虚像.从而得出平面镜成像特点4：平面镜所成像是虚像.

最后总结实验结论.

设计意图：用生活中常见物体自制平面镜成像演示仪并完成科学探究，使学生在轻松的氛围下经历科学思维的形成过程，习得科学方法——等效替代法.教师通过合乎逻辑的动画引导，一步步引导学生主动思考，培养学生观察和归纳总结的能力.

2.3 运用结论——基于成像特点分步画图（时长：47s）

首先，指出规范作图的要求：由于平面镜所成像是虚像，故像应用虚线表示.作图中如要作辅助线，也应用虚线表示.接着，伴随手势动画，模拟学生作图过程（如图 5REF_Ref68448861＼h所示）：先根据“像与物连线垂直于平面镜”的特点，从A端向平面镜作一条垂线，再根据“像与物到平面镜距离相等”的特点找到像的位置，记为A′.再用同样的方法找到B的像的位置B′.最后用虚线连接A′B′，就得到AB的像.

设计意图：从学生的认知结构和实际解题情境出发，在动画模拟学生作图过程中，让学生能够身临其境地完成问题解决过程.通过教师分步讲解作图步骤，贴合学生知识建构特点，易于掌握科学内容.同时通过规范作图的引导，使学生树立严谨、细心的解题习惯和态度.

2.4 解决问题——解决实验衍生疑难问题（时长：3min34s）

问题一：为什么平面镜成的是虚像？

分析和解决问题：物体发出的光遇到平面镜，会发生光的反射现象，反射光线进入人眼中.但人眼始终认为“光沿直线传播”，故而看到的是反射光线反向延长线在平面镜后方形成的交点（如图 6REF_Ref68448895＼h所示）.

问题二：像的大小是否会随物到平面镜距离改变而改变？

分析问题：利用实验模拟图进行演示（如图 7REF_Ref68448915＼h所示）.发现无论物体怎么移动，像的大小都不变.那为何在生活中会有离镜子越近，像越大这样的错觉？

解决问题：这是由于人眼睛的视角变化所引起（如图 8REF_Ref68448941＼h所示）.当距物体较远时，视角较小，故而看到的物体会比较小，而距物体较近时，视角变大，故而看到的物体就像放大了一般.

问题三：为何用玻璃板？

分析问题：将玻璃板换成镜子，镜子也能成像.但用替代的棋子在镜子后面移动时，因为镜子不透明，所以无法确定像的位置（如图 9REF_Ref68448985＼h所示）.

解决问题：正是利用玻璃板既能透光，又能反射成像的性质，使它既能成像又便于观察像的位置.

问题四：无色玻璃板和茶色玻璃板，成像有什么区别？

分析和解决问题：出示无色玻璃板和茶色玻璃板的成像图片（如图 10REF_Ref68449007＼h所示），可以发现茶色玻璃板成像更清晰.

问题五：玻璃板为何要竖直放置？

分析和解决问题：将玻璃板倾斜一定角度，发现玻璃板后方棋子与前方棋子所成的像不再重合（如图 11REF_Ref68449040＼h所示），这样就不便于确定像的位置.

问题六：为什么通过玻璃板会成两个像？

分析问题：通过光路图动画分析成因.当光射向玻璃板时，会在玻璃板前表面发生反射形成一个虚像.但由于玻璃板能够“半透半反”，故一部分光线从空气经折射进入玻璃板后，会在后表面再次反射形成一个像，所以玻璃板会成两个像.

解决问题：为了减小实验误差，应选用薄玻璃板，使玻璃板前后表面反射所成的两个像接近重合，便于确定像的位置.此外，还可采用在靠物一侧表面镀膜的方法，既能增大靠近物一侧表面的反射，使这一面成的像更清晰，又能利用透光性，找到像的位置.整体效果如图 12REF_Ref68449069＼h所示.

问题七：若想增大像的亮度，有什么方法？

分析和解决问题：调暗灯光，使实验环境变暗，发现成像更清晰.用激发照射在物体上，也会同样有效（如图 13REF_Ref68449097＼h所示）.

问题八：挡住玻璃板背面，还能否看到棋子的像？

分析和解决问题：将纸板与玻璃板夹紧，发现仍然可以成像（如图 14REF_Ref68449124＼h所示），故玻璃板不透明并不影响成像.

设计意图：通过总结学生常见问题并有针对性地解决问题，让学生在问题中学习，有利于培养学生的逻辑思维和核心素养.通过实验探索，把学生“想做却不能做”的实验现象表示出来，

让学生在探究过程中掌握知识和解决问题，养成“实践见真理”的科学态度和获得解决问题的成就感.

制作的微课可通过扫描图 15REF_Ref68449140＼h二維码观看.

3 结语

笔者从学生的问题出发，以解决问题理论为理论指导，结合当前微课应用于教育教学的广泛可行性，制作一节关于“平面镜成像”内容的微课.回顾微课教学设计过程，从实验方案设计、提炼问题到分析解决问题，希望能给予一线教育者一些制作微课的启发.源于问题而解决问题，是笔者制作微课的初心.教师也应重视学生的疑惑与问题，并满足学生解决问题的需求，从而提高其问题解决能力.

参考文献：

[1]朱传华.“探究平面镜成像特点”实验的思考与改进[J].物理教师，2021，42（03）：56-57+60.

[2]陈俊.基于信息技术的初中物理混合式教学初探[J].现代教学，2021（Z1）：112-113.

[3]曹江，许光曙.基于思维进阶的实验反思及改进——以“平面镜”实验探究教学为例[J].实验教学与仪器，2020，37（12）：11-12+18.

[4]李允和.促进物理问题解决深度学习的教学探讨[J].物理教师，2020，41（11）：13-15.

[5]杨晓娟，巩道坤，毕华林.问题解决类微课的教学有效性实验研究[J].现代教育技术，2019，29（02）：52-58.

（收稿日期：2021-04-22）