信息技術(shù)優(yōu)化探究式物理教學(xué)

黃承軍

摘 要：探究式教學(xué)模式是以實(shí)驗(yàn)活動(dòng)為中心，培養(yǎng)學(xué)生探究能力的一種教學(xué)方法，以“單擺”教學(xué)實(shí)踐為例，展示在信息技術(shù)支持下的探究式教學(xué)模式，重點(diǎn)介紹利用Excel軟件獲得單擺振動(dòng)的周期規(guī)律。

關(guān)鍵詞：信息技術(shù)；探究式教學(xué)；Excel；單擺

在信息技術(shù)支持下的探究式物理教學(xué)模式是使信息技術(shù)真正成為學(xué)生自主使用的認(rèn)知和探究手段以及解決問題的工具，是利用信息技術(shù)構(gòu)建學(xué)生自主學(xué)習(xí)、探究學(xué)習(xí)的教學(xué)環(huán)境，以此提高學(xué)生自主獲取、加工、整理和應(yīng)用信息的能力。

探究式物理教學(xué)模式大體要經(jīng)過以下五個(gè)步驟： 提出問題、提出假說、制訂方案、收集數(shù)據(jù)、處理數(shù)據(jù)與評(píng)估。下面以“單擺”教學(xué)實(shí)踐為例，展示在信息技術(shù)支持下的探究式教學(xué)模式。

1.在特定的情境中提出科學(xué)的問題

教師利用多媒體向?qū)W生展示擺鐘的振動(dòng)、伽利略擺鐘的發(fā)現(xiàn)及惠更斯對(duì)單擺研究的背景材料，引導(dǎo)學(xué)生觀察擺球在豎直平面內(nèi)的振動(dòng)。由學(xué)生歸納上述視頻物體的振動(dòng)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(dòng)周期與哪些因素有關(guān)？”

2.根據(jù)已有的知識(shí)和經(jīng)驗(yàn)，提出假說或猜想

由學(xué)生討論后提出猜測(cè)：?jiǎn)螖[的振動(dòng)周期與擺長、擺角和質(zhì)量有關(guān)?？梢岳每刂谱兞糠ǚ謩e研究這三個(gè)因素對(duì)周期的影響。

3.根據(jù)已有資料，制訂計(jì)劃方案

將全班學(xué)生分成八小組，每組6～8人，師生討論后決定主要采用實(shí)驗(yàn)法。各小組做實(shí)驗(yàn)利用控制變量法研究單擺的振動(dòng)周期與哪些因素有關(guān)，先研究擺角小于100°的單擺的振動(dòng)，測(cè)量周期與質(zhì)量、擺長關(guān)系 ，再定性研究周期與擺角關(guān)系。

4.收集有價(jià)值的證據(jù)或數(shù)據(jù)

（1）研究周期與擺長關(guān)系。每組學(xué)生安裝好實(shí)驗(yàn)裝置，保持單擺在小角度下振動(dòng)，改變擺長L，其他不變。測(cè)量20次全振動(dòng)的時(shí)間t，從而得到不同的振動(dòng)周期T，分別測(cè)出不同的擺長及對(duì)應(yīng)的時(shí)間，測(cè)量記錄數(shù)據(jù)如表1。

（2）研究周期與質(zhì)量關(guān)系。保持單擺在小角度下振動(dòng)，改變擺球質(zhì)量m，其他不變，測(cè)量30次全振動(dòng)的時(shí)間t如表2。

5.對(duì)所收集的證據(jù)、數(shù)據(jù)進(jìn)行綜合處理，對(duì)問題做出科學(xué)的解釋，得出符合證據(jù)的結(jié)論并對(duì)結(jié)論的可靠性做出評(píng)價(jià)

（1）研究單擺的振動(dòng)周期T與擺長L關(guān)系，利用Excel分析處理表1數(shù)據(jù)。①利用Excel軟件繪制單擺的振動(dòng)周期T與擺長L關(guān)系的圖線：依據(jù)數(shù)據(jù)繪制出的圖線呈現(xiàn)傾向上的近似直線，同時(shí)此直線像水稻一樣略微向下垂（如T-L圖）。②利用Excel的函數(shù)擬合功能，猜測(cè)振動(dòng)周期T與擺長L關(guān)系：先嘗試用直線擬合尋找了T與L關(guān)系，直線擬合結(jié)果為T=1.46L+0.66，再嘗試用多項(xiàng)式擬合尋找T與L2關(guān)系，擬合結(jié)果為T=-0，80L2+2.26L+0.49。

接著嘗試用乘冪擬合尋找T與 關(guān)系，乘冪擬合結(jié)果為T=2 。③分析這三種擬合中哪一個(gè)是最好的。要求表達(dá)式盡可能簡(jiǎn)單同時(shí)與實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)符合程度最好，誤差最小。

（2）研究單擺的振動(dòng)周期T與質(zhì)量m關(guān)系，分析處理表2數(shù)據(jù)，由表格可知當(dāng)擺球質(zhì)量變化時(shí)，周期不變，得到周期與擺球質(zhì)量無關(guān)。

（3）研究單擺的振動(dòng)周期T與擺角關(guān)系，分析處理表3數(shù)據(jù)，由表格可知當(dāng)擺角小于20o時(shí)，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(dòng)的周期規(guī)律。

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

總之，應(yīng)用現(xiàn)代化信息技術(shù)是現(xiàn)代教育的趨勢(shì)和需要，如何有效地把信息技術(shù)中的各種技術(shù)手段完美地融合到探究式物理教學(xué)中，是我們高中物理教師所面臨的一個(gè)重要課題。探究式物理教學(xué)模式應(yīng)以學(xué)生主動(dòng)參與為前提、團(tuán)隊(duì)合作探究為組織形式、教師的適時(shí)指導(dǎo)為引導(dǎo)手段，培養(yǎng)學(xué)生自主學(xué)習(xí)探究問題。

（作者單位：福建省沙縣第一中學(xué)）