郭金 李子明 劉 升 景世群

(河北省教育科學(xué)研究所 河北 石家莊 050061)(河北武安第十中學(xué) 河北 邯鄲 056300)(河北廣播電視大學(xué) 河北 石家莊 050080)(石家莊教育科學(xué)研究所 河北 石家莊 050011)

著名的教育學(xué)家夸美紐斯在他的《大教學(xué)論》中有這樣的表述，“找出一種教育方法，使教師因此可以少教，而學(xué)生卻可以多學(xué)……”.課程改革的核心任務(wù)就是轉(zhuǎn)變學(xué)生的思維方式，更加注重自主發(fā)展、合作參與、創(chuàng)新實(shí)踐，從而更好地發(fā)展學(xué)生的核心素養(yǎng).那么在教學(xué)中就必須做到3個(gè)轉(zhuǎn)變： “以教定學(xué)”轉(zhuǎn)為“以學(xué)定教”；“以教師的教為中心”轉(zhuǎn)為“以學(xué)生的學(xué)為中心”； “以知識(shí)為中心”轉(zhuǎn)為“以素質(zhì)為中心”[1].

為此，微視頻課前應(yīng)用脫穎而出，破解了單靠知識(shí)堆積的學(xué)案導(dǎo)學(xué)的低效性的難題.由“被動(dòng)學(xué)”“機(jī)械學(xué)”進(jìn)而轉(zhuǎn)為“主動(dòng)學(xué)、學(xué)會(huì)學(xué)”，使之在情境問(wèn)題的引領(lǐng)和實(shí)驗(yàn)探究驅(qū)動(dòng)下，獲取知識(shí)、分享知識(shí)、運(yùn)用知識(shí).

所謂微視頻，是指限定在20 min以內(nèi)的視頻.它內(nèi)容廣泛，形態(tài)多樣.教師按照課程標(biāo)準(zhǔn)的要求，將知識(shí)內(nèi)容按照學(xué)科邏輯與學(xué)生的認(rèn)知特點(diǎn)劃分為若干較小知識(shí)模塊，運(yùn)用現(xiàn)代信息技術(shù)手段，整合圖、文、聲、像等要素，制作成的便于學(xué)生學(xué)習(xí)的視頻資源.有些微視頻可以以微課形式來(lái)運(yùn)用.“微課”是指為使學(xué)習(xí)者自主學(xué)習(xí)獲得最佳效果，經(jīng)過(guò)精心的信息化教學(xué)設(shè)計(jì)，以流行媒體形式展示的圍繞某個(gè)知識(shí)點(diǎn)或教學(xué)環(huán)節(jié)開(kāi)展的簡(jiǎn)短的、完整的教學(xué)活動(dòng).微課程只講述一個(gè)教學(xué)知識(shí)點(diǎn)，這個(gè)知識(shí)點(diǎn)是供學(xué)生自主學(xué)習(xí)時(shí)，必須要教師講述才能理解的內(nèi)容，是學(xué)習(xí)的重點(diǎn)、難點(diǎn)、易錯(cuò)點(diǎn).微課程中包含著微課，微課包含微視頻，兩者緊密相關(guān).筆者以“大氣壓強(qiáng)”微視頻引領(lǐng)下的導(dǎo)學(xué)為例，具體闡述設(shè)計(jì)過(guò)程及其效果.

1 微視頻引領(lǐng)下的觀中學(xué)

學(xué)生觀看微視頻[2](根據(jù)上海市江寧學(xué)校的趙佳珺老師微視頻的內(nèi)容整理)

【案例】大氣壓強(qiáng)

新課引入：今天學(xué)習(xí)的內(nèi)容和老師接下來(lái)所做的實(shí)驗(yàn)有關(guān)，請(qǐng)同學(xué)們仔細(xì)看、認(rèn)真想，把雞蛋放在集氣瓶上，雞蛋不會(huì)掉下去，現(xiàn)在將紙團(tuán)放入集氣瓶中，并將他點(diǎn)燃，你觀察到什么現(xiàn)象，雞蛋被吞入了瓶中，請(qǐng)你想一想，這是什么原因呢？原來(lái)是大氣，把雞蛋壓入了瓶中，今天我們學(xué)習(xí)的內(nèi)容是大氣壓強(qiáng).

小組合作：請(qǐng)大家利用身邊的器材比如玻璃板、面板、飲料罐、吸盤(pán)等等，設(shè)計(jì)一個(gè)小實(shí)驗(yàn)證明大氣壓強(qiáng)的存在，按下暫停，馬上行動(dòng)，回來(lái)繼續(xù).

問(wèn)題一：大氣壓強(qiáng)究竟有多大呢？

相信聰明的你已經(jīng)用實(shí)驗(yàn)證明了大氣壓強(qiáng)的存在，那么大氣壓強(qiáng)，究竟有多大呢？探究這個(gè)問(wèn)題我們要從1640年開(kāi)始說(shuō)起了，在古代人們就制造了活塞式抽水機(jī)用來(lái)抽水，1640年意大利的佛羅倫薩城的市民想用抽水機(jī)抽出深礦中的水，卻發(fā)現(xiàn)無(wú)論如何改進(jìn)抽水機(jī)[3].水都只能提升約10 m，人們向物理學(xué)家伽利略請(qǐng)教，年邁多病的伽利略已經(jīng)沒(méi)有精力仔細(xì)研究這個(gè)問(wèn)題了，伽利略去世后他的學(xué)生托里拆利開(kāi)始研究這個(gè)問(wèn)題，接下來(lái)請(qǐng)同學(xué)們觀看，托里拆利實(shí)驗(yàn)的視頻.

實(shí)驗(yàn)回放：意大利科學(xué)家托里拆利首先通過(guò)實(shí)驗(yàn)測(cè)量了大氣壓強(qiáng)，取一根長(zhǎng)約 1 m，一端封閉的玻璃管向里面灌滿水銀.用手指將管口堵住，然后倒插在水銀槽中放開(kāi)手指，管內(nèi)水銀液面下降，我們可以看到水銀柱的液面下降到一定的高度時(shí)就不再下降了.我們用刻度尺來(lái)測(cè)量一下水銀柱的高度，這時(shí)管內(nèi)外水銀面高度差約為76 cm，管內(nèi)水銀液面上方是真空，大氣壓強(qiáng)能夠支持這個(gè)高度的水銀柱，我們把玻璃試管稍稍傾斜.請(qǐng)同學(xué)們注意觀察玻璃管內(nèi)的水銀液面與水銀槽中液面的高度差，有沒(méi)有發(fā)生變化，現(xiàn)在我們換成細(xì)些的玻璃管，再做一次這個(gè)實(shí)驗(yàn).從實(shí)驗(yàn)結(jié)果可以看出，玻璃管的粗細(xì)不影響水銀柱的高度，通常人們把支持高度為760 mm水銀柱的大氣壓，稱(chēng)為標(biāo)準(zhǔn)大氣壓，760 mm水銀柱產(chǎn)生的壓強(qiáng)約為1.01×105Pa.

問(wèn)題二:為什么水銀柱下降到76 cm后便不再下降了呢？

設(shè)想取一個(gè)葉片與管外水銀面相平.由于作用在水銀槽上方的大氣壓，能夠大小不變的在水銀內(nèi)向各個(gè)方向傳遞，于是，該葉片下方受到向上的大氣壓強(qiáng)，另一方面，液面上方是76 cm高的水銀柱，葉片受到水銀柱向下的壓強(qiáng)，我們以葉片作為研究對(duì)象，當(dāng)水銀柱下降到76 cm時(shí)，此葉片靜止不動(dòng)，它處于平衡狀態(tài)，現(xiàn)在它受到幾個(gè)力呢，一個(gè)是水銀柱對(duì)它向下的壓力，另一個(gè)是大氣對(duì)它向上的大氣壓力，二力平衡，兩個(gè)力的大小相同，根據(jù)之前所說(shuō)的F=pS可得，p0S=p水銀S.由于是同一個(gè)葉片，所以大氣壓強(qiáng)就等于76 cm水銀柱產(chǎn)生的壓強(qiáng)，因此，托里拆力測(cè)定了大氣壓強(qiáng)的值為1.01×105Pa，你明白了嗎，請(qǐng)同學(xué)們小組討論完成活動(dòng)單上的兩道思考題.

(1)如果在1 m長(zhǎng)的試管中灌滿水，倒扣在盛水的水槽中，水柱是否降落，請(qǐng)說(shuō)明理由.

(2)在第(1)題中，如果試管頂部不小心打破了，將會(huì)觀察到什么現(xiàn)象，產(chǎn)生相關(guān)現(xiàn)象的原因是什么？

2 微視頻引領(lǐng)下的做中學(xué)

2.1 課前學(xué)習(xí)活動(dòng)卡

(1)小組合作，利用身邊的器材，設(shè)計(jì)1～2個(gè)能證明大氣壓強(qiáng)存在的實(shí)驗(yàn).

實(shí)驗(yàn)一

實(shí)驗(yàn)器材：____________________

實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象：____________________

實(shí)驗(yàn)結(jié)論：____________________

實(shí)驗(yàn)二

實(shí)驗(yàn)器材：____________________

實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象：____________________

實(shí)驗(yàn)結(jié)論：____________________

(2)思考：大氣為什么會(huì)對(duì)其中的物體產(chǎn)生壓強(qiáng)？請(qǐng)閱讀教科書(shū)P27頁(yè)，找一找原因.

(3)觀看托里拆利實(shí)驗(yàn)視頻，結(jié)合液體內(nèi)部壓強(qiáng)知識(shí)，分析、思考實(shí)驗(yàn)原理.

實(shí)驗(yàn)原理分析：

(4)思考：同活動(dòng)單上的兩道思考題.

2.2 課中探究活動(dòng)

活動(dòng)Ⅰ:學(xué)生展示

學(xué)生展示課前設(shè)計(jì)的證明大氣壓強(qiáng)存在的小實(shí)驗(yàn).

情景Ⅰ:演示實(shí)驗(yàn)1

通過(guò)模擬馬德堡半球懸掛大水桶實(shí)驗(yàn)以及馬德堡半球?qū)嶒?yàn)的歷史故事，感受大氣壓強(qiáng)不僅存在且很大.

情景Ⅱ:演示實(shí)驗(yàn)2

將1 m長(zhǎng)的雙通管一頭堵住，注滿水倒扣在水槽中，觀察現(xiàn)象；然后模擬托里拆利實(shí)驗(yàn)中玻璃管頂端打破后，觀察到的現(xiàn)象，運(yùn)用托里拆利實(shí)驗(yàn)原理解釋現(xiàn)象.

活動(dòng)Ⅱ:學(xué)生實(shí)驗(yàn)

利用給定的實(shí)驗(yàn)器材，設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案；通過(guò)相互評(píng)價(jià)，完善實(shí)驗(yàn)方案，粗略測(cè)量大氣壓強(qiáng)的值.

活動(dòng)Ⅲ:應(yīng)用

利用當(dāng)天教室中大氣壓強(qiáng)值，計(jì)算在模擬馬德堡半球懸掛大水桶實(shí)驗(yàn)中拉開(kāi)兩塊薄板所需要的力.

情景Ⅲ:演示實(shí)驗(yàn)3

利用壓強(qiáng)傳感器和自制實(shí)驗(yàn)教具，演示氣球壓入盒中的實(shí)驗(yàn).

2.3 課堂學(xué)習(xí)活動(dòng)卡

學(xué)生實(shí)驗(yàn)：大氣壓強(qiáng)值的測(cè)定

(1)實(shí)驗(yàn)?zāi)康模簻y(cè)定大氣壓強(qiáng)的值

(2)實(shí)驗(yàn)器材：(請(qǐng)?jiān)谀氵x用的實(shí)驗(yàn)器材名稱(chēng)后打“√”)

彈簧測(cè)力計(jì)( )、彈簧秤( )、水( )、小桶( )、玻璃板( )、DIS力傳感器( ).

(3)實(shí)驗(yàn)原理：____________________.

(4)實(shí)驗(yàn)步驟：1)________;2)________;3)________.

(5)數(shù)據(jù)記錄表：

物理量小組

2.4 課后活動(dòng)思考卡

(1)比較你們小組測(cè)得大氣壓的值p測(cè)與壓強(qiáng)測(cè)量?jī)x測(cè)得的大氣壓的值p.

1)p測(cè)____p(選填“大于”“等于”或“小于”)

2)如果兩者有差異，請(qǐng)分析產(chǎn)生差異的原因.

3)你的實(shí)驗(yàn)還可以做哪些改進(jìn)？

(2)找一找有關(guān)大氣壓強(qiáng)在生活和生產(chǎn)中應(yīng)用的事例.

3 反思

(1)微視頻對(duì)思維的促進(jìn).問(wèn)題是思維的源泉，更是思維的動(dòng)力.這種以微視頻引領(lǐng)的導(dǎo)學(xué)注重了科學(xué)探究的過(guò)程，又重視了學(xué)習(xí)方式多樣化學(xué)習(xí)理念，問(wèn)題設(shè)計(jì)思維含量高，避開(kāi)了模仿、復(fù)制，機(jī)械的搬抄、知識(shí)堆積，純記憶下的學(xué)案導(dǎo)學(xué)，強(qiáng)化了創(chuàng)新能力，凸顯了思維批判性.

(2)微視頻對(duì)建構(gòu)主義理論教學(xué)法的發(fā)展.建構(gòu)主義認(rèn)為，知識(shí)不是通過(guò)教師傳授獲得的，而是學(xué)習(xí)者在一定情境下通過(guò)意義建構(gòu)的方式獲得的.布魯姆認(rèn)為，“最好的學(xué)習(xí)動(dòng)因是學(xué)生對(duì)所學(xué)材料有內(nèi)在的興趣.”為此，微視頻較好地聯(lián)系生活實(shí)際，把問(wèn)題融合在情境之中，并將知識(shí)主線設(shè)計(jì)融合在科學(xué)探究之中，以情境問(wèn)題引領(lǐng)學(xué)生“學(xué)中做”“做中思”，凸顯了學(xué)生知識(shí)構(gòu)建的過(guò)程，體驗(yàn)了實(shí)驗(yàn)驅(qū)動(dòng)的科學(xué)探究過(guò)程，改變低效的知識(shí)堆積的學(xué)案導(dǎo)學(xué)，彰顯了物理學(xué)科的核心素養(yǎng)，微視頻從科學(xué)探究第一個(gè)環(huán)節(jié)，即大氣壓強(qiáng)究竟有多大的問(wèn)題入手，到托里拆利實(shí)驗(yàn)證據(jù)獲取，再到抽水機(jī)抽出深礦中的水，卻發(fā)現(xiàn)無(wú)論如何改進(jìn)抽水機(jī)，水都只能提升約10 m的解釋?zhuān)詈笾镣卣箲?yīng)用，環(huán)環(huán)相扣，層層遞進(jìn)，給學(xué)生以完整的探究情境.

(3)微視頻的科學(xué)、創(chuàng)新性.微視頻從科學(xué)思維入手，建構(gòu)液片模型、經(jīng)歷科學(xué)推理與論證，從理論上給出了科學(xué)結(jié)論；從更換玻璃管的粗細(xì)質(zhì)疑液柱高度是否變化的問(wèn)題，再到試管中灌滿水，倒扣在盛水的水槽中高度之變化以及試管頂部不小心打破了，將會(huì)觀察到什么現(xiàn)象，拓展延伸了問(wèn)題深度與寬度，不失為創(chuàng)新之舉.同時(shí)，從科學(xué)態(tài)度與責(zé)任入手，詮釋了科學(xué)本質(zhì),以及嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)態(tài)度和科學(xué)方法、社會(huì)責(zé)任等要素.

(4)對(duì)教學(xué)條件的要求.微視頻的應(yīng)用給老師提出了更高的要求，提供什么學(xué)習(xí)材料，創(chuàng)設(shè)什么樣的真實(shí)情境，設(shè)計(jì)什么樣的探究實(shí)驗(yàn)，提出什么問(wèn)題等，對(duì)于學(xué)科資源缺失，師資水平低、辦學(xué)條件簡(jiǎn)陋的學(xué)校難于實(shí)施.

綜上所述，科學(xué)探究不僅是一種科學(xué)學(xué)習(xí)的主要方式，也是形成物理核心素養(yǎng)的主要途徑[4].導(dǎo)學(xué)有法，但無(wú)定法，微視頻的課前介入給各位同仁提供了一個(gè)好的開(kāi)端，為發(fā)展學(xué)生的學(xué)科核心素養(yǎng)奠定了基礎(chǔ)，為打造真正的、有效的自主學(xué)習(xí)指明方向.同時(shí)，情境問(wèn)題引領(lǐng)，實(shí)驗(yàn)探究驅(qū)動(dòng)的微視頻介入對(duì)教師提出了更高的要求，需要不斷地探索，遴選適宜學(xué)生感興趣的內(nèi)在學(xué)習(xí)材料，摸索創(chuàng)設(shè)適合學(xué)生學(xué)習(xí)的、聯(lián)系實(shí)際的、真實(shí)的情境，科學(xué)設(shè)置有思維含量的問(wèn)題并與之有機(jī)融合，怎樣在科學(xué)探究中體驗(yàn)更趨合理的科學(xué)思維與方法，仍需要一線教師在實(shí)踐中完善、改進(jìn)，永無(wú)止境的探索.