翟晶敏

摘 要：2018年4月，教育部頒布《教育信息化2.0行動(dòng)計(jì)劃》，提出了加強(qiáng)教育信息化學(xué)術(shù)共同體和學(xué)科建設(shè)，大力推進(jìn)智能教育的舉措。科學(xué)紀(jì)錄片應(yīng)用于物理教學(xué)，體現(xiàn)了信息化教學(xué)與物理學(xué)科的結(jié)合，打破了傳統(tǒng)課程資源單一的局限。新鮮有趣的創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)更容易激發(fā)學(xué)生的興趣，喚起學(xué)生的求知欲。本文將科學(xué)紀(jì)錄片與創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)相結(jié)合并應(yīng)用到物理課堂中，體現(xiàn)了信息技術(shù)與物理學(xué)科教學(xué)的融合。

關(guān)鍵詞：物理教學(xué)；科學(xué)紀(jì)錄片；創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)；機(jī)械效率

中圖分類號(hào)：G633.7 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1003-6148（2019）1-0065-4

1 科學(xué)紀(jì)錄片與創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)在物理教學(xué)中的作用

物理學(xué)科來源于生活也應(yīng)用于生活，生活中不僅存在大量的物理現(xiàn)象，而且也有很多物理知識(shí)應(yīng)用于生活中的事例。因課堂時(shí)間有限，課本內(nèi)容僅展示重點(diǎn)的幾個(gè)生活案例，不足以將生活中的大量物理現(xiàn)象體現(xiàn)出來。2018年4月，教育部頒布《教育信息化2.0行動(dòng)計(jì)劃》[1]，提出了加強(qiáng)教育信息化學(xué)術(shù)共同體和學(xué)科建設(shè)，大力推進(jìn)智能教育的舉措。

科學(xué)紀(jì)錄片在物理教學(xué)中的應(yīng)用，體現(xiàn)信息化教學(xué)與物理學(xué)科的融合，為物理教學(xué)提供了更多生動(dòng)有趣的素材，打破了傳統(tǒng)課程資源單一的局限?？茖W(xué)紀(jì)錄片中的素材往往來源于真實(shí)情景，是由專業(yè)的設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)，應(yīng)用高超的攝影技術(shù)以及精良的后期制作，最終呈現(xiàn)出來的唯美畫面?？茖W(xué)紀(jì)錄片中有豐富的生活現(xiàn)象，具有語言通俗易懂、畫面唯美、內(nèi)容具有科學(xué)性等特點(diǎn)?？梢越鉀Q課堂資源少的問題，同時(shí)紀(jì)錄片中呈現(xiàn)的先進(jìn)技術(shù)還可以開闊學(xué)生的視野。

物理學(xué)科的特點(diǎn)是以實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)，但是很多傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)缺少新意，太過老舊，沒有跟時(shí)代接軌。反觀現(xiàn)在的學(xué)生，是在信息化的環(huán)境下成長(zhǎng)起來的，接受的信息龐大且全面，傳統(tǒng)老舊的實(shí)驗(yàn)已經(jīng)很難喚起學(xué)生的興趣了。因此，實(shí)驗(yàn)也需要?jiǎng)?chuàng)新。新鮮有趣的創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)將會(huì)喚起學(xué)生的求知欲望，更容易激發(fā)學(xué)生的興趣。

將科學(xué)紀(jì)錄片與創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)結(jié)合應(yīng)用到物理課堂中，是信息技術(shù)與物理實(shí)驗(yàn)學(xué)科相融合的體現(xiàn)，也響應(yīng)了教育部提出的《教育信息化2.0行動(dòng)計(jì)劃》的號(hào)召。單純的實(shí)驗(yàn)課和單純的科學(xué)紀(jì)錄片已經(jīng)不能滿足學(xué)生的學(xué)習(xí)需要，因此，多元化的發(fā)展與多樣化手段的利用才是未來課堂發(fā)展的趨勢(shì)。下面以山東科學(xué)技術(shù)出版社八年級(jí)下冊(cè)第九章第六節(jié)的“機(jī)械效率”為例，展現(xiàn)紀(jì)錄片與創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)在物理教學(xué)中的深度融合應(yīng)用。

2 教學(xué)過程

首先，課程標(biāo)準(zhǔn)對(duì)機(jī)械效率的要求是：

（1）知道機(jī)械效率，了解提高機(jī)械效率的途徑和意義；

（2）了解人類使用機(jī)械的歷史發(fā)展過程，了解機(jī)械的使用對(duì)社會(huì)發(fā)展的作用[2]。

結(jié)合課程標(biāo)準(zhǔn)，設(shè)計(jì)思路：機(jī)械效率的定義和測(cè)量以創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)為主；機(jī)械的發(fā)展歷史及對(duì)社會(huì)發(fā)展的作用以科學(xué)紀(jì)錄片的展現(xiàn)為主。

2.1 創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)在“機(jī)械效率”教學(xué)中的應(yīng)用

課程實(shí)驗(yàn)資源如圖1所示。

學(xué)生：紙杯、沙子、彈簧測(cè)力計(jì)、木直尺、小鉤碼、大鉤碼、鐵架臺(tái)、兩個(gè)輕質(zhì)滑輪、細(xì)繩（兩端系扣長(zhǎng)度75 cm～100 cm）、彩色貼條。

教師：鐵架臺(tái)、演示滑輪2個(gè)、細(xì)繩、彈簧測(cè)力計(jì)、演示木直尺、彩色貼條、挖掘機(jī)模型、鉤碼。

教學(xué)片段一：情境導(dǎo)入

“大材小用”——體會(huì)效率

師：（教師課前用一大桶裝滿沙子，沙子上面放上一個(gè)乒乓球，把桶放在教室門口）現(xiàn)在門口有一個(gè)桶，老師想請(qǐng)一位同學(xué)幫老師搬進(jìn)來放在講臺(tái)上。

師：謝謝這位同學(xué)，但老師想用的是這個(gè)乒乓球，這桶沙子沒用了，請(qǐng)你再幫忙把這桶沙搬出去。

學(xué)生為這位幫忙的同學(xué)白費(fèi)大量功夫而抱不平。

師：老師辦的這件事情效率高不高？

生：不高！

師：生活中也有很多講究效率的事情，比如工人要提高工作效率，縮短工期。學(xué)習(xí)也要講究學(xué)習(xí)效率，一天10小時(shí)的在校時(shí)間，8小時(shí)的學(xué)習(xí)時(shí)間，2小時(shí)的玩耍時(shí)間，那么學(xué)習(xí)效率怎么計(jì)算呢？

生：80%。

師：既然學(xué)習(xí)上有效率，那么機(jī)械在使用的時(shí)候是不是也有效率呢？

生：是。

師：大家看看這是什么？（教師展示實(shí)物玩具模型挖掘機(jī)）

生：挖掘機(jī)。

師：今天我們來學(xué)習(xí)第九章第六節(jié)——機(jī)械效率。（板書機(jī)械效率）

設(shè)計(jì)意圖：通過學(xué)生的搬沙活動(dòng)，引起學(xué)生為搬沙的同學(xué)打抱不平，學(xué)生經(jīng)歷親身體驗(yàn)，體會(huì)到在生活中，工作、學(xué)習(xí)都是有效率的。同時(shí)實(shí)物展現(xiàn)挖掘機(jī)模型，引起學(xué)生興趣，引入本節(jié)課的課題。

2.2 科學(xué)紀(jì)錄片在“機(jī)械效率”教學(xué)中的應(yīng)用

播放科學(xué)紀(jì)錄片視頻《厲害了我的國》中的片段。視頻中呈現(xiàn)了全球最大的自動(dòng)化集裝箱碼頭——洋山深水港：擁有全自動(dòng)化碼頭智能生產(chǎn)管理控制系統(tǒng)（TOS系統(tǒng)），7個(gè)集裝箱泊位， 26臺(tái)條吊，120臺(tái)自動(dòng)堆箱軌道吊，130臺(tái)無人自動(dòng)駕駛導(dǎo)引車（AGV）。

據(jù)統(tǒng)計(jì)，全球近四分之一的貿(mào)易額都在中國產(chǎn)生，持續(xù)增長(zhǎng)的吞吐量要求中國的港口再提速。全球港口一年吞吐量的十分之一就是由上海洋山港貢獻(xiàn)的，這相當(dāng)于美國全部港口吞吐量的總和。而且整個(gè)碼頭和堆場(chǎng)內(nèi)空無一人，直接由自動(dòng)運(yùn)行的無人駕駛AGV小車把集裝箱運(yùn)到堆場(chǎng)，車轍始終如一，地面上6萬多根磁釘引導(dǎo)，實(shí)現(xiàn)精密的準(zhǔn)確定位。這里的生產(chǎn)控制一共只需要9個(gè)人，監(jiān)控室內(nèi)的碼頭操作員通過電腦即可完成控制，實(shí)現(xiàn)碼頭無人化。洋山四期作業(yè)效率會(huì)達(dá)到40箱每小時(shí)，提高碼頭的作業(yè)效率，減少了70%的人工。

設(shè)計(jì)意圖：央視大型紀(jì)錄片《厲害了我的國》的片段播放，一方面展現(xiàn)了我國洋山深水港實(shí)現(xiàn)全自動(dòng)化，碼頭“空無一人”的景象，效率之高震驚世界，切合本節(jié)的主題；另一方面體現(xiàn)了多媒體紀(jì)錄片在物理課堂中的應(yīng)用，增加了信息量，有利于開闊學(xué)生的視野，體現(xiàn)了課程標(biāo)準(zhǔn)中的機(jī)械發(fā)展及對(duì)社會(huì)發(fā)展的作用。同時(shí)，該片段的觀看還增強(qiáng)了學(xué)生的民族自豪感，加強(qiáng)了學(xué)生的德育教育。

教學(xué)片斷二：有用功、額外功和總功概念的建立

師：小明家裝修房子，需要把沙子運(yùn)到三樓。你能想到什么辦法把沙子搬到三樓呢？

師：老師這里準(zhǔn)備了一些沙子，桌子上還有一些儀器，同學(xué)們可以用這些實(shí)物模擬一下這個(gè)過程。請(qǐng)同學(xué)們開動(dòng)腦筋思考并動(dòng)手做一做，將沙子舉高10 cm，可以有幾種方案呢？

學(xué)生組內(nèi)合作，積極嘗試將沙子舉高10 cm的方法。教師巡視指導(dǎo)。

教師請(qǐng)學(xué)生上臺(tái)展示成果（如圖3）。

1組：我們用紙杯裝著沙，提著紙杯將它們直接舉高。（同時(shí)展示利用紙杯舉高沙子的過程）

2組：我們用的是定滑輪，將紙杯和沙子舉高。（同時(shí)展示利用定滑輪將紙杯和沙子舉高的過程）

3組：我們用的是動(dòng)滑輪，將紙杯和沙子舉高。（展示利用動(dòng)滑輪將紙杯和沙子舉高的過程）

4組：我們用的是由一個(gè)定滑輪和一個(gè)動(dòng)滑輪組成的滑輪組，將紙杯和沙子舉高。（同時(shí)展示利用滑輪組將紙杯和沙子舉高的過程）

師：大家都做得很好，都成功地利用工具把沙子舉高了。那么請(qǐng)同學(xué)們看一下老師的做法。（直接用手抓一把沙子然后舉高）

師：這個(gè)過程我們的目的是把什么舉高？

生：沙子。

師：老師對(duì)沙子做功了嗎？

生：做功了。

師：這個(gè)過程需要克服什么力做功？

生：克服沙子的重力做功。

（板書：一、有用功、額外功、總功）

師：考考你們，結(jié)合你將沙子舉高的方式，請(qǐng)分析有用功和額外功。

1組：我們用的是紙杯裝著沙子，將紙杯和沙子一起舉高。這個(gè)過程中的有用功是克服沙子的重力所做的功，額外功是克服紙杯的重力做功。

2組：我們用的是定滑輪，將紙杯和沙子舉高。這個(gè)過程中的有用功是克服沙子的重力做功，額外功包括了克服紙杯的重力做功、克服繩子的重力做功、克服定滑輪和繩子之間的摩擦做功。

3組：我們用的是動(dòng)滑輪，將紙杯和沙子舉高。這個(gè)過程中的有用功是克服沙子的重力做功，額外功包括了克服紙杯的重力做功、克服動(dòng)滑輪的重力做功、克服繩子的重力做功、克服動(dòng)滑輪和繩子之間的摩擦做功。

4組：我們用的是滑輪組，將紙杯和沙子舉高。在這個(gè)過程中，有用功是克服沙子的重力做功，額外功包括了克服紙杯的重力做功、克服動(dòng)滑輪的重力做功、克服繩子的重力做功、克服滑輪組和繩子之間的摩擦做功。

師：大家分析得很好！下面我們來看這幅圖片，圖片展示了從井中打水的情況，請(qǐng)問一個(gè)人用水桶從井里打水，有用功是對(duì)誰做的功？額外功是對(duì)誰做的功？

生：拉力對(duì)水做的功為有用功，對(duì)水桶做的功為額外功。

師：若水桶掉進(jìn)水中， 打撈桶的過程中難免會(huì)沾有一部分水，請(qǐng)問有用功是對(duì)誰做的功？額外功是對(duì)誰做的功？

生：對(duì)水桶做的功為有用功，對(duì)水做的功為額外功。

設(shè)計(jì)意圖：教材的處理方式是觀看課本圖片中搬沙的幾種方式，選擇一種方式并分析。改進(jìn)后的創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)是讓學(xué)生親身經(jīng)歷搬沙的過程，并提供幾種工具，學(xué)生自主選擇搬沙的方式。通過切身體驗(yàn)，真切地感受到利用工具搬沙的過程，體會(huì)出效率的不同，深刻地領(lǐng)會(huì)到有用功、額外功和總功的定義。同時(shí)，結(jié)合小組搬沙的方式分析有用功、額外功和總功，通過分析實(shí)物的方式加深概念的理解，分析問題也更全面。

教學(xué)片段三：測(cè)量機(jī)械效率

師：我們已經(jīng)知道機(jī)械效率怎樣計(jì)算了，下面我們通過實(shí)驗(yàn)測(cè)量滑輪組的機(jī)械效率。怎樣測(cè)量滑輪組的機(jī)械效率？需要測(cè)量哪些物理量？用什么測(cè)量工具？怎樣計(jì)算有用功和總功？

學(xué)生一一回答。

小活動(dòng)，大家來找茬。

教師演示：斜向上拉動(dòng)彈簧測(cè)力計(jì)。

提問：這樣操作行嗎？

生：不行，應(yīng)該豎直方向拉動(dòng)彈簧測(cè)力計(jì)。

教師演示：向上猛然拉動(dòng)彈簧測(cè)力計(jì)時(shí)讀數(shù)。

提問：這樣操作行嗎？

生：不行，應(yīng)該緩慢勻速地拉動(dòng)彈簧測(cè)力計(jì)。

教師提問：物體上升的過程，距離好測(cè)量嗎？

生：不好測(cè)量。

教師演示創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)：將滑輪組安裝在豎直的木尺旁邊，拉動(dòng)前后，分別標(biāo)記開始上升時(shí)鉤碼的起點(diǎn)A與終點(diǎn)B，同時(shí)標(biāo)記繩子自由端的起點(diǎn)A′與終點(diǎn)B′。讀出對(duì)應(yīng)h與s的值。利用彩色紙條標(biāo)記初始位置和終點(diǎn)位置（如圖4所示）。學(xué)生展開分組實(shí)驗(yàn)，結(jié)合創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)測(cè)量滑輪組的機(jī)械效率。

設(shè)計(jì)意圖1：強(qiáng)調(diào)此實(shí)驗(yàn)中操作的關(guān)鍵，勻速豎直向上拉動(dòng)彈簧測(cè)力計(jì)，通過教師的錯(cuò)誤示范，讓學(xué)生指出錯(cuò)誤，來加深學(xué)生的理解。

設(shè)計(jì)意圖2：應(yīng)用創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)。原實(shí)驗(yàn)的不足在于物體上升高度和繩子移動(dòng)距離的測(cè)量現(xiàn)象不直觀，學(xué)生需要記錄四個(gè)數(shù)據(jù)，然后相減得出移動(dòng)的距離，計(jì)算過程復(fù)雜且兩個(gè)距離不直觀。改進(jìn)后的創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)，用兩種顏色的彩條，分別標(biāo)記物體和繩子的起點(diǎn)與終點(diǎn)，在實(shí)驗(yàn)操作結(jié)束后，距離的變化可以通過相同顏色彩條間的距離來觀看，使得現(xiàn)象更加直觀。同時(shí)計(jì)算更加方便，只需要將同種顏色紙條對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)相減即可，省去了記錄四個(gè)數(shù)據(jù)的過程，簡(jiǎn)化了學(xué)生的數(shù)據(jù)記錄過程。

3 結(jié)束語

通過將科學(xué)紀(jì)錄片與創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)深度融合于課堂教學(xué)，通過科學(xué)紀(jì)錄片《厲害了我的國》的播放，學(xué)生不僅了解了中國效率領(lǐng)先世界從而引入本節(jié)課題的學(xué)習(xí)，而且深刻地體會(huì)到我國科學(xué)技術(shù)的飛速發(fā)展帶來的高效，加強(qiáng)了學(xué)生的德育教育，使學(xué)生充分認(rèn)識(shí)到未來社會(huì)的發(fā)展趨勢(shì)?？茖W(xué)紀(jì)錄片在物理課堂中的應(yīng)用與圖片展示和教師的文字描述相比，更具有畫面感、立體感、生動(dòng)感，體現(xiàn)了信息技術(shù)在物理學(xué)科中的應(yīng)用，是教育信息化2.0的應(yīng)用。卞金金等認(rèn)為智慧課堂下的學(xué)習(xí)環(huán)境具有靈活性、交互性、實(shí)用性的特點(diǎn)，可以將教學(xué)資源融入學(xué)習(xí)環(huán)境中并記錄學(xué)習(xí)過程[3]。

創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)的開展，不僅符合物理學(xué)科以實(shí)驗(yàn)為主的學(xué)科教學(xué)特點(diǎn)，而且有利于開闊學(xué)生的視野，感受創(chuàng)新技術(shù)在物理課堂中的應(yīng)用[4]。培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新精神，為以后在學(xué)習(xí)生活中遇到問題開闊思路，從而解決現(xiàn)實(shí)生活中存在的問題，體現(xiàn)了現(xiàn)在提倡的項(xiàng)目式學(xué)習(xí)。

參考文獻(xiàn)：

[1]任友群.走進(jìn)新時(shí)代的中國教育信息化——《教育信息化2.0行動(dòng)計(jì)劃》解讀之一[J].電化教育研究，2018（6）：27-28.

[2]中華人民共和國教育部.義務(wù)教育物理課程標(biāo)準(zhǔn)[S].北京：北京師范大學(xué)出版社，2011.

[3]卞金金，徐福蔭.基于智慧課堂的學(xué)習(xí)模式設(shè)計(jì)與效果研究[J].中國電化教育，2016（2）：64-68.

[4]陳國文，歐劍雄.基于核心素養(yǎng)的物理智慧課堂創(chuàng)建研究[J].物理教學(xué)探討，2018，36（3）：7-9.

（欄目編輯 張正嚴(yán)）