信息技术优化探究式物理教学

黄承军

摘 要：探究式教学模式是以实验活动为中心，培养学生探究能力的一种教学方法，以“单摆”教学实践为例，展示在信息技术支持下的探究式教学模式，重点介绍利用Excel软件获得单摆振动的周期规律。

关键词：信息技术；探究式教学；Excel；单摆

在信息技术支持下的探究式物理教学模式是使信息技术真正成为学生自主使用的认知和探究手段以及解决问题的工具，是利用信息技术构建学生自主学习、探究学习的教学环境，以此提高学生自主获取、加工、整理和应用信息的能力。

探究式物理教学模式大体要经过以下五个步骤： 提出问题、提出假说、制订方案、收集数据、处理数据与评估。下面以“单摆”教学实践为例，展示在信息技术支持下的探究式教学模式。

1.在特定的情境中提出科学的问题

教师利用多媒体向学生展示摆钟的振动、伽利略摆钟的发现及惠更斯对单摆研究的背景材料，引导学生观察摆球在竖直平面内的振动。由学生归纳上述视频物体的振动的共性，从而引出单摆模型，师生共同研究后提出问题“单摆的振动周期与哪些因素有关？”

2.根据已有的知识和经验，提出假说或猜想

由学生讨论后提出猜测：单摆的振动周期与摆长、摆角和质量有关。可以利用控制变量法分别研究这三个因素对周期的影响。

3.根据已有资料，制订计划方案

将全班学生分成八小组，每组6～8人，师生讨论后决定主要采用实验法。各小组做实验利用控制变量法研究单摆的振动周期与哪些因素有关，先研究摆角小于100°的单摆的振动，测量周期与质量、摆长关系 ，再定性研究周期与摆角关系。

4.收集有价值的证据或数据

（1）研究周期与摆长关系。每组学生安装好实验装置，保持单摆在小角度下振动，改变摆长L，其他不变。测量20次全振动的时间t，从而得到不同的振动周期T，分别测出不同的摆长及对应的时间，测量记录数据如表1。

（2）研究周期与质量关系。保持单摆在小角度下振动，改变摆球质量m，其他不变，测量30次全振动的时间t如表2。

5.对所收集的证据、数据进行综合处理，对问题做出科学的解释，得出符合证据的结论并对结论的可靠性做出评价

（1）研究单摆的振动周期T与摆长L关系，利用Excel分析处理表1数据。①利用Excel软件绘制单摆的振动周期T与摆长L关系的图线：依据数据绘制出的图线呈现倾向上的近似直线，同时此直线像水稻一样略微向下垂（如T-L图）。②利用Excel的函数拟合功能，猜测振动周期T与摆长L关系：先尝试用直线拟合寻找了T与L关系，直线拟合结果为T=1.46L+0.66，再尝试用多项式拟合寻找T与L2关系，拟合结果为T=-0，80L2+2.26L+0.49。

接着尝试用乘幂拟合寻找T与 关系，乘幂拟合结果为T=2 。③分析这三种拟合中哪一个是最好的。要求表达式尽可能简单同时与实验数据符合程度最好，误差最小。

（2）研究单摆的振动周期T与质量m关系，分析处理表2数据，由表格可知当摆球质量变化时，周期不变，得到周期与摆球质量无关。

（3）研究单摆的振动周期T与摆角关系，分析处理表3数据，由表格可知当摆角小于20o时，周期基本不变。教师说明在高中阶段只研究单摆在小角度下振动的周期规律。

学生进一步查阅资料知周期T还与重力加速度g有关，最终由师生合力得到单摆小角度振动的周期T=2π /g 。

总之，应用现代化信息技术是现代教育的趋势和需要，如何有效地把信息技术中的各种技術手段完美地融合到探究式物理教学中，是我们高中物理教师所面临的一个重要课题。探究式物理教学模式应以学生主动参与为前提、团队合作探究为组织形式、教师的适时指导为引导手段，培养学生自主学习探究问题。

（作者单位：福建省沙县第一中学）