基于信息技术的“五步循环”物理实验教学法

刘小毛

“五步循环”教学法作为一种创新型的物理实验教学方法，要求授课教师围绕实验项目，充分应用互联网、智能手机等信息技术手段，采用“猜测聚焦—方案选择—实验操作—分析小结—思考分享”等五个循环的教学步骤，引导学生按照科学探究的方法进行实验教学，层层推进，顺利而有趣地完成教学任务。该实验教学贯彻了自主探究的教学理念，运用了循环推进的教学策略，并巧妙实现了信息技术与物理实验教学的有效融合。下面笔者就以“杠杆的平衡条件”教学为例进行简要介绍。

一、猜測聚焦

杠杆平衡时存在着怎样的数量关系呢？学生首先进行“头脑风暴”并畅所欲言，教师事先约定在猜测过程中暂不作评论。于是，学生把加减乘除各种运算法则都用上，相关的猜测越来越多。此时，老师利用“父子俩坐跷跷板”的动画进行分析归纳：左端儿子的重量F1较右端父亲的重量F2小，但儿子到支点的距离L1较父亲到支点的距离L2长。通过引导，按加减乘除各选一种，归纳出四种可能的数量关系：按“小+大=小+大”的思考则可能存在“F1+L1=L2+F2”；按“大-小=大-小”的思考则可能存在“L1-F1=F2-L2”；按“小·大=小·大”的理解则可能存在“F1·L1=L2·F2”；按“小/大=小/大”的比例关系则可能存在“F1/F2=L2/L1”。

二、方案选择

通过联网百度，在课堂上搜索“杠杆的平衡条件实验”，找到相关结果。老师结合教材，选择了其中一种并稍加补充，确定实验方案。

补充后的实验方案，一是调节杠杆两端的螺母，使杠杆在不挂钩码时保持水平静止，达到平衡状态；二是在杠杆两侧挂上不同数量的钩码，多次改变杠杆两端的钩码数量并调节钩码的位置，使杠杆再次平衡，并把每次平衡时F1、L1、F2、L2的具体数值记录在电子表格中；三是利用电子表格自动计算功能，算出“F1+L1”“L2+F2”“L1-F1”“F2-L2”“F1·L1”“L2·F2”“F1/F2”“L2/L1”的数值，对比分析电子表格中的数量关系，来判断之前的猜测正确与否；最后再进行适当的换算，推导归纳出杠杆的平衡条件。

三、实验操作

按照实验方案，学生分批次来到讲台，在老师的引导下进行物理实验操作，并记录数据。每次实验完毕，老师都提醒学生将仪器整理归位。为避免结论的偶然性，老师引导学生用弹簧测力计代替杠杆一端的钩码，并改变弹簧测力计拉力的方向倾角，让学生观察弹簧测力计的读数变化，此时力臂不在水平杠杆上，而且大小也改变了。实验过程中，老师允许学生利用智能手机把实验过程中的一些细节拍摄下来，分享到班级学习交流群中，供大家交流、回顾与反思。

四、分析小结

在多媒体大屏幕上的电子表格中，教师展示了杠杆在每次平衡状态下的实验数据。老师分别输入“F1+L1”“L2+F2”“L1-F1”“F2-L2”“F1·L1”“L2·F2”“F1/F2”“L2/L1”八组计算式，并自动计算出数值。通过观察分析，只有“F1·L1”与“F2·L2”以及“F1/F2”与“L2/L1”两组计算式的数值分别相等。老师把两组数据用不同的色块进行标注，通过简单换算，证明两组计算式其实相同，就是“F1·L1=F2·L2”，这就是杠杆平衡时存在的数量关系，也就是杠杆的平衡条件：动力×动力臂=阻力×阻力臂。

五、思考分享

在班级学习交流群中，学生自由讨论。有学生提出猜测中的“F1+L1=L2+F2”“L1-F1=F2-L2”两个等式中，左右两边的计量单位不同，不可能存在等式关系，得到了老师的肯定；有学生提出根据“小/小=大/大”的比例关系，猜测还可能存在“F1/L2=F2/L1”的数量关系，老师引导学生按照“蔡芳是粉丝”（与五个步骤第一个字“猜方实分思”谐音）的步骤，很快进行了一轮验证，得出猜测的确属实；另外有学生提出，通过数学换算，“F1/L2=F2/L1”就是刚刚验证的杠杆的平衡条件等式，不用再去进行复杂的实验，也得到了老师的肯定……

有学生感叹“力臂好难找”，便有学生回答“力臂就是支点到作用线的垂直距离”“关键是要懂得如何通过支点作一条到作用线的垂线”等。有学生上传了刚刚拍摄的实验照片，取名“寻找弹簧测力计斜拉时的力臂”，老师把这张照片下载进行截图，利用截图下方的“矩形、椭圆、箭头”等工具，一边讲解，一边标注，合成了一张“变形力臂画法的讲解图”，并上传到学习交流群的共享文件夹，供学生随时下载使用。

“五步循环”教学法是一种循环推进的教学策略，犹如农民使用石头碾子进行粮食加工，通过反复碾压，让教学中的每个知识点都能“破解”到位，不留下任何死角。

当学生提出“力臂好难找”时，老师通过分析学生上传的实验照片，把学生又“带回”到刚刚进行的物理实验中去，一边讲解一边标注，让学生明白“变形”力臂的画法。通过如此反思与推敲，让学生理清了知识的来由，构建起了新的知识经验。当有学生提出按“小/小=大/大”的比例关系的理解，可能还存在其他的数量关系时，老师引导学生按照“蔡芳是粉丝”的步骤，很快进行了验证。

这种实验教学法还可以应用到之后的分组实验和课外实验中，让学生在几种不同类型的实验中练习巩固，使学生的探究能力不断提高，并逐渐巩固内化成学生解决实际问题的良好思维品质。