网络科普视频在物理教学中的应用探讨

赵澜斌

(广西师范大学物理科学与技术学院，广西 桂林 541004)

1 引言

在新时代的教学背景下，《普通高中物理课程标准(2017年版)》要求物理教学坚持反映时代要求，反映先进的教育思想和理念，根据经济社会发展新变化及时更新教学内容和话语体系。[1]越来越多的教育工作者为了巩固教学成果和提升教学趣味性而去开发新颖的课程资源，让学生在新的情境中积极、高效地理解物理知识。

随着智能手机以及网络技术的发展，人们获取信息的途径逐渐从书本、广播转向了以手机、电脑为主的网络视频平台。在数字媒体时代，短视频以其信息传播的即时化、隐性知识的显性化与复杂知识的通俗化这些自身独特的媒体特征，逐渐受到了科学工作者的关注，利用信息化手段促进科学普及工作发展已成为常态，科普短视频成为人们了解科学知识的重要媒介。[2]在网络视频平台上有许多科普工作者发布与生活息息相关的科普视频，这些视频中的科普实验在经过系统的筛选、加工之后能够成为供教学利用的物理课程资源。以下将通过分析网络科普视频的特点，介绍部分可供参考的科普资源，并探讨如何在实际的物理教学中运用这些资源。

2 网络科普视频的特点

许多科研机构以及教育工作者已经在各大视频平台建立了自己的账号，例如中科院物理所、科学杂志以及在学校任教的物理教师。科普视频以有趣的物理、生物、化学实验展示了科学的“奇美趣用”，努力做到以形象生动的方式展示科学实验，以最浅显易懂的形式解释科学原理。[3]从课程资源的角度来审视，科普视频具有以下几个特点。

2.1 视频资源丰富，实验设计新颖

为了吸引人们前来观看和学习物理知识，科普工作者需要在新的情境中使用新素材来展示科学实验，呈现精美、奇妙的实验效果，以此来激发观众的好奇心和探索欲。拥有不同专业知识背景的科普工作者分别会发布物理、化学、天文、生物等不同学科的科普视频，对于同一学科会有与多个知识点相对应的视频专栏。

2.2 结合生活情境，原理易于理解

为了让更多观众理解科普视频中的现象及其原理，科普工作者往往会选取生活中常见的物品作为素材，设计和呈现出令人匪夷所思的实验效果。这些实验或者现象所蕴含的知识原理在中学都有涉及，因此观众能够运用自己所学的知识进行探索。

2.3 素材易于获得，亲身实践体会

科普视频中简单明了而又新奇的实验使用的物品，大多是人们日常生活中常用的，这些物品都能够从商店和网上进行购买。观众在线下结合视频中的讲解去亲身实验，能够加深他们对物理知识的理解。

2.4 清晰拍摄记录，现象直观明显

为了让观众清晰地看到视频的拍摄效果，科普工作者会使用高像素的拍摄设备进行记录，并对实验的重要环节给出特写。观众可以对记录科学实验的视频进行慢放、暂停、缩放等操作来完整、直观地感受实验过程，在充裕的时间里进行思考。

3 运用科普视频的物理教学案例

在对一部分科普视频进行分析后发现，有许多有关物理实验的科普视频资源可以用于物理教学。以下以科研机构、物理教育工作者在各大网络视频平台上发布的科普视频为例，探讨这些视频资源在物理教学中的教育价值。

3.1 驱动一片树叶小船

如图1所示，将一片树叶放置于水面，在树叶的尾部滴几滴油墨后可以看到树叶不断朝着树叶尖端的方向移动。

图1

对于该现象的解释是，液体表面存在一种使得液体有向内收缩趋势的力——表面张力。液体内部分子间距较小的部分表现为斥力，表面与空气接触的部分由于分子间隙较大表现为引力，因而在液体表面形成由表面向内收缩的表面张力。不同液体具有特定的表面张力，物体有从表面张力小的液体向表面张力大的液体运动的趋势，即为马兰戈尼效应。因此，表面张力较小的油墨会向表面张力较大的水移动，树叶小船与水之间的相互作用力使得树叶小船被水推向前方。

在人教版高中物理选择性必修第三册第二章第五节中有关于表面张力的学习内容。教材通过呈现停留在水面上的昆虫以及静态的露珠图片引入物理知识，而在课堂的教学中很难使用昆虫进行实际的展示，使用静态的露珠也很难激发学生的好奇心和求知欲。将前行的树叶小船作为新课的引入不仅能够以低廉的成本进行实际的现场展示，而且能够让学生产生“为什么滴油墨能使树叶移动”的疑惑，进而认真聆听教师的讲解。

3.2 摩擦开罐

用木棍在装有汽水的易拉罐顶部迅速摩擦(图2)，持续摩擦一段时间后易拉罐拉环会被瓶内气体顶开(图3)。

图2

图3

对于该现象的解释是：经由摩擦产生的内能被瓶内以二氧化碳为主的混合气体吸收，使得瓶内气体温度上升。由查理定律可知：在理想状态下，一定质量的某种气体在体积不变的情况下，压强p与热力学温度T成正比。因此在瓶内等容的情况下，气体温度上升使得瓶内气体压强增大，最终瓶内、外压强差增大到一定数值时，易拉罐拉环被顶开。

在人教版高中物理选择性必修第三册第二章第三节中有关于理想气体等容变化的学习内容，对于一部分内容，教材中没有呈现新课引入的实际案例，使用摩擦开启罐装汽水这一素材不仅在取材便宜、易获得，而且在课堂上能够引发学生的思考，这对等容变化的教学有很大的帮助。

3.3 火柴挂重物

如图4所示，在只有一根牙签(或火柴)接触桌面的情况下，使用三根牙签(或火柴)以及一段细线能够将水瓶悬挂在桌子下方。

图4

如图5所示，对三根火柴分别进行受力分析。对于最下端的火柴，在水平方向上因受到细线对其左右两端大小相等方向相反的压力而保持平衡；在竖直方向上，火柴所受重力、中间火柴对其的压力沿竖直方向的分力的合力与细线对其向上的摩擦力相平衡。对于中间的火柴，下端火柴给予的斜向上方的支持力与火柴所受重力、最上端火柴给予的斜向下方的压力相平衡，保证中间火柴的平衡。对于最上端的火柴，中间火柴给予的支持力、桌面对其的支持力与火柴所受重力、细线的拉力相平衡，保证最上端火柴的平衡。

图5

在人教版高中物理必修第一册第三章第五节中有关于共点力平衡的学习内容。使用火柴挂重物这一来源于生活实际的实验，既可以让学生通过理论来分析火柴受力情况，加深学习效果，又能够让学生在实际中运用简单的道具进行实验，体会理论的实际应用。

4 结语

总之，将经过筛选的网络平台科普视频应用到物理课堂的教学当中，不仅能激发学生的好奇心，调动学生的探索积极性，还能够让他们用生活中随处可见的素材亲身实验、探究，在探索的过程中提高物理学科核心素养，最终达到寓教于乐的教学效果。用于教学的网络科普实验资源也需要教师进行加工、选择，最终作为课本、课堂中的拓展知识呈现给学生。