信息技術優化探究式物理教學

黃承軍

摘 要：探究式教學模式是以實驗活動為中心，培養學生探究能力的一種教學方法，以“單擺”教學實踐為例，展示在信息技術支持下的探究式教學模式，重點介紹利用Excel軟件獲得單擺振動的周期規律。

關鍵詞：信息技術；探究式教學；Excel；單擺

在信息技術支持下的探究式物理教學模式是使信息技術真正成為學生自主使用的認知和探究手段以及解決問題的工具，是利用信息技術構建學生自主學習、探究學習的教學環境，以此提高學生自主獲取、加工、整理和應用信息的能力。

探究式物理教學模式大體要經過以下五個步驟： 提出問題、提出假說、制訂方案、收集數據、處理數據與評估。下面以“單擺”教學實踐為例，展示在信息技術支持下的探究式教學模式。

1.在特定的情境中提出科學的問題

教師利用多媒體向學生展示擺鐘的振動、伽利略擺鐘的發現及惠更斯對單擺研究的背景材料，引導學生觀察擺球在豎直平面內的振動。由學生歸納上述視頻物體的振動的共性，從而引出單擺模型，師生共同研究后提出問題“單擺的振動周期與哪些因素有關？”

2.根據已有的知識和經驗，提出假說或猜想

由學生討論后提出猜測：單擺的振動周期與擺長、擺角和質量有關。可以利用控制變量法分別研究這三個因素對周期的影響。

3.根據已有資料，制訂計劃方案

將全班學生分成八小組，每組6～8人，師生討論后決定主要采用實驗法。各小組做實驗利用控制變量法研究單擺的振動周期與哪些因素有關，先研究擺角小于100°的單擺的振動，測量周期與質量、擺長關系 ，再定性研究周期與擺角關系。

4.收集有價值的證據或數據

（1）研究周期與擺長關系。每組學生安裝好實驗裝置，保持單擺在小角度下振動，改變擺長L，其他不變。測量20次全振動的時間t，從而得到不同的振動周期T，分別測出不同的擺長及對應的時間，測量記錄數據如表1。

（2）研究周期與質量關系。保持單擺在小角度下振動，改變擺球質量m，其他不變，測量30次全振動的時間t如表2。

5.對所收集的證據、數據進行綜合處理，對問題做出科學的解釋，得出符合證據的結論并對結論的可靠性做出評價

（1）研究單擺的振動周期T與擺長L關系，利用Excel分析處理表1數據。①利用Excel軟件繪制單擺的振動周期T與擺長L關系的圖線：依據數據繪制出的圖線呈現傾向上的近似直線，同時此直線像水稻一樣略微向下垂（如T-L圖）。②利用Excel的函數擬合功能，猜測振動周期T與擺長L關系：先嘗試用直線擬合尋找了T與L關系，直線擬合結果為T=1.46L+0.66，再嘗試用多項式擬合尋找T與L2關系，擬合結果為T=-0，80L2+2.26L+0.49。

接著嘗試用乘冪擬合尋找T與 關系，乘冪擬合結果為T=2 。③分析這三種擬合中哪一個是最好的。要求表達式盡可能簡單同時與實驗數據符合程度最好，誤差最小。

（2）研究單擺的振動周期T與質量m關系，分析處理表2數據，由表格可知當擺球質量變化時，周期不變，得到周期與擺球質量無關。

（3）研究單擺的振動周期T與擺角關系，分析處理表3數據，由表格可知當擺角小于20o時，周期基本不變。教師說明在高中階段只研究單擺在小角度下振動的周期規律。

學生進一步查閱資料知周期T還與重力加速度g有關，最終由師生合力得到單擺小角度振動的周期T=2π /g 。

總之，應用現代化信息技術是現代教育的趨勢和需要，如何有效地把信息技術中的各種技術手段完美地融合到探究式物理教學中，是我們高中物理教師所面臨的一個重要課題。探究式物理教學模式應以學生主動參與為前提、團隊合作探究為組織形式、教師的適時指導為引導手段，培養學生自主學習探究問題。

（作者單位：福建省沙縣第一中學）