趙瀾斌

(廣西師范大學(xué)物理科學(xué)與技術(shù)學(xué)院，廣西 桂林 541004)

1 引言

在新時代的教學(xué)背景下，《普通高中物理課程標(biāo)準(zhǔn)(2017年版)》要求物理教學(xué)堅持反映時代要求，反映先進(jìn)的教育思想和理念，根據(jù)經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展新變化及時更新教學(xué)內(nèi)容和話語體系。[1]越來越多的教育工作者為了鞏固教學(xué)成果和提升教學(xué)趣味性而去開發(fā)新穎的課程資源，讓學(xué)生在新的情境中積極、高效地理解物理知識。

隨著智能手機(jī)以及網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展，人們獲取信息的途徑逐漸從書本、廣播轉(zhuǎn)向了以手機(jī)、電腦為主的網(wǎng)絡(luò)視頻平臺。在數(shù)字媒體時代，短視頻以其信息傳播的即時化、隱性知識的顯性化與復(fù)雜知識的通俗化這些自身獨特的媒體特征，逐漸受到了科學(xué)工作者的關(guān)注，利用信息化手段促進(jìn)科學(xué)普及工作發(fā)展已成為常態(tài)，科普短視頻成為人們了解科學(xué)知識的重要媒介。[2]在網(wǎng)絡(luò)視頻平臺上有許多科普工作者發(fā)布與生活息息相關(guān)的科普視頻，這些視頻中的科普實驗在經(jīng)過系統(tǒng)的篩選、加工之后能夠成為供教學(xué)利用的物理課程資源。以下將通過分析網(wǎng)絡(luò)科普視頻的特點，介紹部分可供參考的科普資源，并探討如何在實際的物理教學(xué)中運(yùn)用這些資源。

2 網(wǎng)絡(luò)科普視頻的特點

許多科研機(jī)構(gòu)以及教育工作者已經(jīng)在各大視頻平臺建立了自己的賬號，例如中科院物理所、科學(xué)雜志以及在學(xué)校任教的物理教師。科普視頻以有趣的物理、生物、化學(xué)實驗展示了科學(xué)的“奇美趣用”，努力做到以形象生動的方式展示科學(xué)實驗，以最淺顯易懂的形式解釋科學(xué)原理。[3]從課程資源的角度來審視，科普視頻具有以下幾個特點。

2.1 視頻資源豐富，實驗設(shè)計新穎

為了吸引人們前來觀看和學(xué)習(xí)物理知識，科普工作者需要在新的情境中使用新素材來展示科學(xué)實驗，呈現(xiàn)精美、奇妙的實驗效果，以此來激發(fā)觀眾的好奇心和探索欲。擁有不同專業(yè)知識背景的科普工作者分別會發(fā)布物理、化學(xué)、天文、生物等不同學(xué)科的科普視頻，對于同一學(xué)科會有與多個知識點相對應(yīng)的視頻專欄。

2.2 結(jié)合生活情境，原理易于理解

為了讓更多觀眾理解科普視頻中的現(xiàn)象及其原理，科普工作者往往會選取生活中常見的物品作為素材，設(shè)計和呈現(xiàn)出令人匪夷所思的實驗效果。這些實驗或者現(xiàn)象所蘊(yùn)含的知識原理在中學(xué)都有涉及，因此觀眾能夠運(yùn)用自己所學(xué)的知識進(jìn)行探索。

2.3 素材易于獲得，親身實踐體會

科普視頻中簡單明了而又新奇的實驗使用的物品，大多是人們?nèi)粘Ｉ钪谐Ｓ玫?，這些物品都能夠從商店和網(wǎng)上進(jìn)行購買。觀眾在線下結(jié)合視頻中的講解去親身實驗，能夠加深他們對物理知識的理解。

2.4 清晰拍攝記錄，現(xiàn)象直觀明顯

為了讓觀眾清晰地看到視頻的拍攝效果，科普工作者會使用高像素的拍攝設(shè)備進(jìn)行記錄，并對實驗的重要環(huán)節(jié)給出特寫。觀眾可以對記錄科學(xué)實驗的視頻進(jìn)行慢放、暫停、縮放等操作來完整、直觀地感受實驗過程，在充裕的時間里進(jìn)行思考。

3 運(yùn)用科普視頻的物理教學(xué)案例

在對一部分科普視頻進(jìn)行分析后發(fā)現(xiàn)，有許多有關(guān)物理實驗的科普視頻資源可以用于物理教學(xué)。以下以科研機(jī)構(gòu)、物理教育工作者在各大網(wǎng)絡(luò)視頻平臺上發(fā)布的科普視頻為例，探討這些視頻資源在物理教學(xué)中的教育價值。

3.1 驅(qū)動一片樹葉小船

如圖1所示，將一片樹葉放置于水面，在樹葉的尾部滴幾滴油墨后可以看到樹葉不斷朝著樹葉尖端的方向移動。

圖1

對于該現(xiàn)象的解釋是，液體表面存在一種使得液體有向內(nèi)收縮趨勢的力——表面張力。液體內(nèi)部分子間距較小的部分表現(xiàn)為斥力，表面與空氣接觸的部分由于分子間隙較大表現(xiàn)為引力，因而在液體表面形成由表面向內(nèi)收縮的表面張力。不同液體具有特定的表面張力，物體有從表面張力小的液體向表面張力大的液體運(yùn)動的趨勢，即為馬蘭戈尼效應(yīng)。因此，表面張力較小的油墨會向表面張力較大的水移動，樹葉小船與水之間的相互作用力使得樹葉小船被水推向前方。

在人教版高中物理選擇性必修第三冊第二章第五節(jié)中有關(guān)于表面張力的學(xué)習(xí)內(nèi)容。教材通過呈現(xiàn)停留在水面上的昆蟲以及靜態(tài)的露珠圖片引入物理知識，而在課堂的教學(xué)中很難使用昆蟲進(jìn)行實際的展示，使用靜態(tài)的露珠也很難激發(fā)學(xué)生的好奇心和求知欲。將前行的樹葉小船作為新課的引入不僅能夠以低廉的成本進(jìn)行實際的現(xiàn)場展示，而且能夠讓學(xué)生產(chǎn)生“為什么滴油墨能使樹葉移動”的疑惑，進(jìn)而認(rèn)真聆聽教師的講解。

3.2 摩擦開罐

用木棍在裝有汽水的易拉罐頂部迅速摩擦(圖2)，持續(xù)摩擦一段時間后易拉罐拉環(huán)會被瓶內(nèi)氣體頂開(圖3)。

圖2

圖3

對于該現(xiàn)象的解釋是：經(jīng)由摩擦產(chǎn)生的內(nèi)能被瓶內(nèi)以二氧化碳為主的混合氣體吸收，使得瓶內(nèi)氣體溫度上升。由查理定律可知：在理想狀態(tài)下，一定質(zhì)量的某種氣體在體積不變的情況下，壓強(qiáng)p與熱力學(xué)溫度T成正比。因此在瓶內(nèi)等容的情況下，氣體溫度上升使得瓶內(nèi)氣體壓強(qiáng)增大，最終瓶內(nèi)、外壓強(qiáng)差增大到一定數(shù)值時，易拉罐拉環(huán)被頂開。

在人教版高中物理選擇性必修第三冊第二章第三節(jié)中有關(guān)于理想氣體等容變化的學(xué)習(xí)內(nèi)容，對于一部分內(nèi)容，教材中沒有呈現(xiàn)新課引入的實際案例，使用摩擦開啟罐裝汽水這一素材不僅在取材便宜、易獲得，而且在課堂上能夠引發(fā)學(xué)生的思考，這對等容變化的教學(xué)有很大的幫助。

3.3 火柴掛重物

如圖4所示，在只有一根牙簽(或火柴)接觸桌面的情況下，使用三根牙簽(或火柴)以及一段細(xì)線能夠?qū)⑺繎覓煸谧雷酉路健?/p>

圖4

如圖5所示，對三根火柴分別進(jìn)行受力分析。對于最下端的火柴，在水平方向上因受到細(xì)線對其左右兩端大小相等方向相反的壓力而保持平衡；在豎直方向上，火柴所受重力、中間火柴對其的壓力沿豎直方向的分力的合力與細(xì)線對其向上的摩擦力相平衡。對于中間的火柴，下端火柴給予的斜向上方的支持力與火柴所受重力、最上端火柴給予的斜向下方的壓力相平衡，保證中間火柴的平衡。對于最上端的火柴，中間火柴給予的支持力、桌面對其的支持力與火柴所受重力、細(xì)線的拉力相平衡，保證最上端火柴的平衡。

圖5

在人教版高中物理必修第一冊第三章第五節(jié)中有關(guān)于共點力平衡的學(xué)習(xí)內(nèi)容。使用火柴掛重物這一來源于生活實際的實驗，既可以讓學(xué)生通過理論來分析火柴受力情況，加深學(xué)習(xí)效果，又能夠讓學(xué)生在實際中運(yùn)用簡單的道具進(jìn)行實驗，體會理論的實際應(yīng)用。

4 結(jié)語

總之，將經(jīng)過篩選的網(wǎng)絡(luò)平臺科普視頻應(yīng)用到物理課堂的教學(xué)當(dāng)中，不僅能激發(fā)學(xué)生的好奇心，調(diào)動學(xué)生的探索積極性，還能夠讓他們用生活中隨處可見的素材親身實驗、探究，在探索的過程中提高物理學(xué)科核心素養(yǎng)，最終達(dá)到寓教于樂的教學(xué)效果。用于教學(xué)的網(wǎng)絡(luò)科普實驗資源也需要教師進(jìn)行加工、選擇，最終作為課本、課堂中的拓展知識呈現(xiàn)給學(xué)生。