基于数字教材切片视频的教学实践研究

向仕宏 陶海娟

1. 上海市吴泾中学 2. 上海市闵行区鹤北初级中学

随着“互联网+”时代的到来，教育信息化步伐不断加快，课堂教学模式、教学资源也发生着翻天覆地的变化，其中交互式数字教材作为一种新的教学资源得到了越来越多教育者的青睐，在各省市也进行了大量的研究。

2018 年 4 月，教育部发布的《教育信息化2.0 行动计划》中，“数字资源服务普及行动”被列为 8 大行动计划之首。数字教材不是传统纸质教材的简单电子化，它引入了多媒体形式和交互手段，从而尽可能地将教学环节引入到数字教材中来。相比传统的纸质教材，数字教材具有容量大、表现形式丰富、吸引力强、寓教于乐、自动更新等优势［1］。

数字教材的引入中，教师把知识探索的过程还给学生，帮助学生自主构建知识网络，发挥学生主体性，让学生在课堂真正“学”起来。利用数字教材所提供的自主探究、碎片学习、多重交互、合作学习、资源共享、笔记流转、即时检测等学习功能，把学习者的主动性、积极性充分调动起来，使受教育者的创新思维与实践能力在学习过程中得到有效的锻炼和发展。数字教材的引入不仅可以用来传递教学内容，而且可以改变教学方法和学习方法，以其新颖性和独特性来引发学生对学习本体知识的兴趣。更重要的是，加入了上海市空中课堂切片资源的数字教材，在其原有的功能层面上丰富了质感，学生不再是从纸质的书本中学习知识，而是从移动终端获取知识。观看空中课堂切片视频，使得名师课和优质课与学生零距离，不同层次的学生可以根据自己的学习需求获取不同的信息，课堂教学更加自主化、分层化，更能体现因材施教的教学理念，从而使课堂充满智慧。

一、 研究缘起

吴泾中学八年级学生中有相当比例的学生基础相对薄弱，学情差异明显，在物理学习上比较习惯死记硬背，缺乏科学思维和方法。

同时，在2020年新冠肺炎疫情期间，现今的八年级学生未接触物理课程，所以对上海市空中课堂的初中物理课程并不熟悉。结合我校八年级学生的学情实际，我们抱着试一试的心态在课堂中引用了一些空中课堂视频资源，实践后发现数字教材提供的空中课堂切片视频具有很高的使用价值，在教学中具有较好的辅助作用。

于是，为了更好地利用空中课堂切片视频资源，促进我校八年级物理课堂提升教学效率，笔者所在备课组继续深入开展了多次“利用空中课堂切片视频辅助课堂教学”的实践研究，并从中总结了一些适宜的经验和方法。

二、 研究过程

研究前，备课组进行了文献综述，通过数据分析发现“数字教材”的应用研究从2013年左右开始大幅度跃升，特别是近两年因为疫情，网课等平台不断出现，数字教材也作为一种融合教材资源被大量推出，各省市地区都有相应的实践研究文献。

这些文献中和初中物理相关的数字教材应用占比非常少，关于初中物理数字教材应用的文献寥寥无几，说明相关研究还处于相对空白的状态，如图1所示。

图1 关于“初中物理数字教材”研究的成果检索

在实践研究过程中，笔者所在备课组基于教学设计，在不同环节引用切片视频，并结合其他微视频资源进行补充，促进课堂教学质量提升。

（一） 基于数字教材促进学理结合——以“简单机械专题复习”为例

1. 学情分析

临近期末，笔者通过数据统计发现，在多次模拟测验中，学生经常易做错与“机械和功、滑轮和功率”相关的填空题、计算题。通过分析发现，他们对于机械功和功率的公式应用较扎实，也能够结合题目要求进行计算，而往往错在确定拉力、距离等关系上，主要还是因为学生对于杠杆五要素容易混淆，对不同类型的滑轮应用原理不清晰，所以导致填空题一错再错。但是这类填空题和计算题是可以通过加强理解、逐层突破，从而保证学习质量的，因而笔者设计了一堂简单机械专题复习课，希望通过利用空中课堂切片视频及相关微视频的辅助，促进学生对基础知识的理解，以解决这一难题。

2. 解决思路

本课主要针对简单机械中杠杆、杠杆平衡条件、滑轮知识进行梳理，通过“联系知识—建立框架—应用分析”等步骤，引导学生从杠杆五要素出发，逐步分析和应用，感受建模、推理、逆思、极限等方法在物理学习中的实际应用，在研究过程中适时引用了数字教材的切片视频，以及自制的个性化辅导视频，以此研究数字教材切片视频应用的实际价值。

本设计包括“问题导向—知识梳理—建立框架—应用分析”等环节，如图2所示。

图2 “简单机械专题复习”教学设计结构图

3. 教学过程

（1） 课前引用切片视频，回顾知识激发兴趣

为了帮助学生快速进入学习状态，课前教师通过数字教材给学生分享了多个视频资源，既包含空中课堂切片视频，也包括“乐乐课堂”“物理大师”等趣味视频。学生利用平板电脑和数字教材自主观看，根据自身实际情况和学习需求，选择合适的微视频进行学习，在短时间内明确学习目标。课前碎片化学习，既尊重学生的主体意识，也符合学生的学习需求。

（2） 基于切片视频，梳理知识框架

在课堂教学中，笔者先通过展示学生的易错题引出“简单机械专题复习”，基于问题导向和学情需要，结合课前的切片视频学习，引导学生明确学习目标。

接着，指导学生进行知识梳理，建立框架。知识梳理包括对杠杆知识的框架建立，以及对滑轮知识的框架整合。杠杆知识框架如图3所示。

图3 简单机械基础知识框架结构图

在杠杆知识复习中，让学生通过“说一说”“选一选”“画一画”“议一议”等过程，联系前后知识，即学即练，绘制杠杆五要素，进行杠杆动态变化分析，逐步形成基础知识框架。

在“说一说”中，通过指甲钳的杠杆建模，引导学生分析有几个杠杆和支点、分别是什么类型的杠杆。在使用指甲钳的过程中从具象到抽象，使学生加深对杠杆五要素的理解，突出复习课的重点目标。在“选一选”环节，则通过数字教材的练习题功能推送习题并统计答案，从而即时获得学情，为课堂教学把脉。

（3） 切片视频+自制视频，个性辅导+差异教学

在“画一画”环节，学生从信封里随机抽取一张纸条，纸条上是四个杠杆模型，需要绘制杠杆五要素。小组内每个学生的任务也是不同的，以帮助他们更好地进行个性化学习和差异化学习。为了帮助他们更好地完成杠杆作图，教师利用数字教材分享了空中课堂杠杆作图的切片视频，并设计制作了力臂变化的动画视频，学生在绘制的过程中既可以参考，更能够加深对变化中的力与力臂的理解，为后面的“议一议”环节做好充分准备。切片视频效果如图4所示。

图4 杠杆作图练习动画视频效果图

（4） 数字教材资源整合，对比分析培养思维

在滑轮知识整合中，教师首先展示了数字教材中关于滑轮的原文。

文中表述为：“滑轮是一种变形杠杆，所以它也属于杠杆类机械。”以前新授课时，我们观看过上海微校空中课堂的教学，因此对滑轮的原理分析就比较简单地带过。

在这节复习课中，师生首先一起回顾了上海微校空中课堂关于滑轮的片段，里面提及：“请允许我让滑轮变扁一些，再变扁一些，再变扁一些，滑轮变成了一根杠杆……”

整个视频的滑轮建模过程如图5所示，它将滑轮在水平方向进行“变扁”，继而引入“滑轮是一种变形杠杆”。

图5 定滑轮原理分析过程示意图

空中课堂中对于“滑轮—杠杆”演变过程的教授，是带领我们通过“逆变”的方法，应用“逆向”思维来看待问题——滑轮似乎可以通过“变扁”的方式使其“变”成杠杆，这也可以帮助学生去理解它为什么是“变形”的。那么，为什么要水平方向变扁，而不是竖直方向变扁或者沿倾斜角度变扁？这也为师生带来了一些疑惑。

在备课组研讨过程中，大家利用“学习强国”App等工具搜索了相关空中课程及微课资源，发现利用其他方法也可以帮助学生理解“滑轮的本质”。教师演示了一个等臂杠杆现象：当我们将杠杆的一端竖直向下拉时，杠杆会绕支点转动，但是当杠杆转到竖直方向时，便不再继续转动，重物G也无法被继续提升。此时教师抛出问题：“如何才能利用杠杆继续提升重物呢？”这引发了学生的思考与探究，学生小组协作将杠杆拼接组装等，在教师的引导下，师生共建了如图6所示的结构，即当水平方向的杠杆转到竖直位置时，原本竖直方向的杠杆则会旋转到水平位置，代替原本水平位置的杠杆继续工作。

图6 定滑轮原理分析建模示意图

随后，教师拿出自制的“十字形”杠杆结构，进行提升物品的实验演示。学生发现由于“十字”组合结构简单，制作欠牢固，会因受力不均匀而容易损坏，便构想出“将十字结构变成米字结构”。于是教师再次演示“米字结构”的使用效果和问题，引导学生逐层推进，多次复加，于是便形成了如图6所示的结构。当我们无限增加杠杆至现有模型中时，就会形成一个“轮状”。通过这种“建模、推理、极限”的思维，帮助学生更好地理解“滑轮是连续工作的变形杠杆”的原理。基于图6与二力平衡、力的合成相关知识，就能够很好地说明滑轮两边线上的力与轴心上所受力之间的关系。

基于第一个定滑轮的原理剖析，通过不同地区空中课堂切片视频的对比分析，从感性认识到理性认识，使学生更好地理解滑轮与杠杆的本质联系。

同理，教师再次演示省力杠杆、费力杠杆两种状态时，基于学生已有的知识体系，师生便轻松构建和理解了动滑轮的原理，以及两种应用状态下自由端的力与距离的关系，这就为解决课前所列的练习问题提供了重要指导，也为学生建构知识意义提供了合适的学习支架。

动滑轮应用模型建构如图7所示。

图7 动滑轮原理分析建模示意图

针对常考的滑轮三种工作状态，师生通过实验演示、切片视频学习、对比分析等方式，结合三类杠杆及杠杆五要素知识进行分析，培养逆思、极限、建模等科学思维。

（5） 数字教材资源整合，有效促进学理结合

最后通过学以致用，以用促学，即学即练开展检测、分析、指导，帮助学生有效解决实际问题，培养学生“联系知识—建立构架—应用分析”的学习方法，为今后有效学习物理知识积淀方法。完善后的知识结构图如图8所示。

图8 “简单机械专题复习”知识结构图

（二） 基于切片视频助推实验教学有效性

以上所述课例仅作为本研究中的一个案例，重在反映通过学习空中课堂切片视频、对比研究等方法促进学生理解的实际效用。此外，笔者所在备课组还利用各类补充资源丰富数字教材，提升课堂教学效率，帮助学生有效开展学习。

例如，实验课时学生往往存在对于目标认识模糊、对于操作步骤不清楚、对于细节要求不明确等问题，导致实验课时学生一片忙乱，但得到的数据杂乱。有时候并非教师无法讲清楚，而是要培养学生的探究意识，教师对于学生就不适合“牵着鼻子走”；而如果教师讲得过于简单，又似隔靴搔痒，不能达到精准指导的效果。因此，很多教师觉得上实验课是个难题，于是就当上了“大掌柜”，直接向全场演示，过程清楚，数据合理，全程符合教师预期，归纳实验结论也轻松自如。但是，随着新中考改革的要求，学生在实验操作方面的素养必须通过大量的实验课来培养，而教师常态的公开展示课也是以实验为重点和亮点来呈现，这是我们课堂教学绕不过的坎。

基于以上现状，笔者所在备课组联想到空中课堂资源。每次实验课前，教师引导学生进行实验方案设计，明确操作规范及安全注意事项。课中教师先播放空中课堂切片视频，让学生初步知道实验的基本过程和安全规范注意事项；接着将视频设置成“重复播放、低音播放”，学生小组进行实验，遇到困难时可以观看切片视频，对比实验过程，确保实验探究的规范性和科学性；教师则可以抽出时间到各个小组指导实验数据的记录和结论分析。如此一来，学生知道做什么，知道怎么做，也知道哪些不能做；教师知道管什么，知道查什么，知道记录什么，实验课的效果自然就明显提升了。在实际课堂教学中，我们对探究杠杆平衡条件、探究滑轮使用特点、测量物体的温度、探究分子运动快慢与温度的关系等实验，都引用了数字教材切片视频的相关资源，也为课堂教学中演示实验与学生实验增色不少。

（三） 基于数字教材资源整合的基本应用模式

经过多次的教学实践研究，我们总结出了基于数字教材资源统整的辅助教学模式，其结构如图9所示。

图9 基于数字教材切片视频的应用模式结构图

通过“平台分享+全员推送”的方式，可以帮助学生进行课前趣学，有利于碎片化学习和个性化学习，通过异步交互激发学习兴趣。在课中导学环节，可以通过集中播放或小组推送等方式，既保证集中统一、同步交互，又能实现以学促理、以学促探、以学促练。在课后辅学环节，则可以通过“平台分享+个性推送”方式给不同的学生提供不同的微课，尊重学生差异，符合学生学习需求，促进异步交互。

除此之外，教师还利用网络平台、数字教材等将自制的教学微视频和空中课堂切片视频分享给学生，学生可以在课外利用电脑和平板等终端进行个性化学习。视频里除了上海市空中课堂外，还有外省市空中课堂片段，“乐乐课堂”“物理大师”等微课。其中，空中课堂严谨科学，“物理大师”情境丰富，“乐乐课堂”简洁可爱，自制微课符合需求，各种资源各有所长，学生可以根据自己的需求进行选择，这完全尊重了学生的差异和主体地位，真正体现了“以学生为主体”，真正体现了教师引导者、组织者、陪伴者的角色。

信息技术为物理学习和教学提供了无数可能和无限广阔的空间，教师应尝试并把握现代信息技术与课堂教学的有机融合，帮助学习者开展多样化的学习活动，因人而异地提供个性化指导和人文关怀，打造智慧课堂，进行深度的“育人”。

三、 研究成效

通过多次的实践研究发现，利用空中课堂切片视频，可以避免全片播放的复杂性，可以有效地与PPT进行整合，可以轻松实现重复播放效果，可以和其他微课有效整合，可以和数字教材有效整合，从而减轻师生的教学负担，提高课堂教学效率，提升课堂教学质量。

（一） 基于资源统整促进学理结合

通过将空中课堂资源与个性化微课等整合起来，在课前趣学、课中导学、课后辅学等环节帮助学生从感性到理性，从具象到抽象，为学生的学习搭建脚手架，助力其从知识到能力的发展，培养其良好的思维与方法。

（二） 基于资源统整促进差异教学

通过不同方式的资源整合与分享，可以为不同层次的学生提供多种资源，学生可以根据自己的课前兴趣、课中问题、课后疑惑进行选择性观看。这样既可以激发学生的学习兴趣，也可以帮其梳理知识问题，还可以辅助其消除疑难，尊重学生差异。

四、 反思

在使用空中课堂切片视频时，还需要注意以下几点。

（一） 以学生发展为核心的教学设计

空中课堂切片视频资源的应用需要基于真实的学情及严谨的教学设计，并不是盲目地选择或者随机播放。教师也不能简单地把切片视频看成是“双师”教学，认为自己就可以做“甩手掌柜”了。其实，此时更需要教师精心设计、巧妙组合，在娴熟的教学设计基础上，有效实现切片视频的真正价值。

（二） 以问题导向为前提的资源整合

切片视频的应用并不是把书本知识重述，也不是教师的“复读机”，切片视频的巧妙之处在于其“精、短、简”的优势，它可以被用来解决课堂教学中的小问题，层层递进、环环相扣，最终破解难点问题。因此，切片视频及个性化视频资源的整合需要基于问题导向，它们是为了解决真正的问题而合理组织的资源，而不是盲目堆积罗列的视频。

（三） 以能力培养为目标的情境创设

空中课堂切片视频资源的应用不只是为了激发学生兴趣，同样重要的是，通过优质的微课，教师可以指导学生站在不同的角度剖析知识，在学习知识技能的过程中，培养思维和方法，提升综合能力。

（四） 以实践体验为根本的学用结合

空中课堂切片视频资源只是异步教学的一种方式，它可以延伸到其他各类学习平台或工具的应用技能，通过数字教材的实际应用，学用结合，帮助学生养成合理使用技术、高效使用技术的能力和意识。

不管是数字教材、电子书包还是其他各类数字化学习平台或工具，其应用的核心在于基于学生主体，尊重学生差异，重视学生发展，关注生成资源，通过多平台、多类型、多渠道的资源促进师生交互、生生交互、生本交互，帮助更多学生进行个性化学习，对学生进行差异化辅导，从而提升不同学生的学习质量。