從三改《做一個(gè)鐘擺》談優(yōu)化實(shí)驗(yàn)材料

鄒菊芳

摘 要：小學(xué)科學(xué)教育最大的特點(diǎn)就是以實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)?？茖W(xué)實(shí)驗(yàn)是小學(xué)科學(xué)課堂中，學(xué)生像小小科學(xué)家一樣，親歷探究過程，形成科學(xué)概念的主要途徑。本文結(jié)合教學(xué)五年級(jí)下冊《做一個(gè)鐘擺》為案例，淺談實(shí)驗(yàn)室中對實(shí)驗(yàn)器材的優(yōu)化。

關(guān)鍵詞：實(shí)驗(yàn)材料; 優(yōu)化

中圖分類號(hào)：G623.6 ? ? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A ? ? ? 文章編號(hào)：1006-3315（2019）03-055-001

小學(xué)科學(xué)課堂教學(xué)倡導(dǎo)探究式教學(xué)。親身經(jīng)歷以探究為主的學(xué)習(xí)活動(dòng)是學(xué)生學(xué)習(xí)科學(xué)的主要途徑，科學(xué)課程應(yīng)向?qū)W生提供充足的器材和時(shí)間。①同時(shí)，實(shí)驗(yàn)教學(xué)是培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新思維和動(dòng)手能力的重要教學(xué)資源，在教學(xué)中選擇優(yōu)良的實(shí)驗(yàn)器材，對一些不合理的器材進(jìn)行改進(jìn)，是提高小學(xué)科學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)效率的有效途徑。

第一次教學(xué)感受：實(shí)驗(yàn)材料不合理，導(dǎo)致課無法進(jìn)行下去

在前兩節(jié)課已經(jīng)了解了擺的快慢與擺幅大小、擺錘重量無關(guān)，與擺繩長短有關(guān)三個(gè)概念。在前一課結(jié)束前，學(xué)生進(jìn)一步明確了擺繩一樣長，擺錘長度不同的兩個(gè)擺（30厘米和15厘米），擺錘長，擺動(dòng)慢;擺錘短，擺動(dòng)快。

于是提出，在這個(gè)擺錘是30厘米長的擺的底部固定一個(gè)圓形鐵圈，你們覺得它的快慢與沒有鐵圈的擺，誰擺得快？根據(jù)前面所學(xué)知識(shí)，擺的快慢與擺錘重量是沒有關(guān)系的，卻與擺繩長度和擺錘長度有關(guān)，而這里的擺繩長度和擺錘長度都是相同的，所以，很多孩子都猜測應(yīng)該是相同的。也有孩子簡單地認(rèn)為：既然老師你這樣提出來了，那么，擺的快慢肯定會(huì)不一樣。我鼓勵(lì)他們進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。拿出書本上提出的材料：一根木條（木結(jié)構(gòu)模型中的木條，長度和寬度都是一樣的），一端鉆一個(gè)小孔，另一端用雙面膠粘上鐵圈，學(xué)生提出先不粘鐵圈，測量30厘米長擺錘15秒擺了幾次，再測量粘上鐵圈后擺了幾次。這時(shí)候，問題就出現(xiàn)了：現(xiàn)象不明顯，實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)不能說明問題。讓我一下子陷入了尷尬的境地，按照書本的設(shè)計(jì)，30厘米處有鐵圈測得的數(shù)據(jù)應(yīng)該會(huì)比沒有鐵圈測得的數(shù)據(jù)要慢，從而引導(dǎo)學(xué)生繼續(xù)研究，鐵圈的位置的變化會(huì)改變擺的快慢與否，最后得出結(jié)論：鐵圈位置的變化使得木條的重心發(fā)生了變化，而重心的改變最終引起的是擺長的變化?，F(xiàn)在，已經(jīng)無法讓課進(jìn)行下去了……

縱觀整個(gè)教學(xué)，學(xué)生的回答有理有據(jù)，實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)很嚴(yán)謹(jǐn)，實(shí)驗(yàn)過程孩子們也是很認(rèn)真，那怎么會(huì)出現(xiàn)這樣的問題呢？課后，自己也是反復(fù)地進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，可是得到的結(jié)果卻是一樣的，通過查找各方面的資料，原來是選擇的木條比較輕，就會(huì)受到較大的空氣阻力，所以對擺的影響也是比較大的。既然找到了問題所在，趕緊換實(shí)驗(yàn)材料。

第二次教學(xué)感受：實(shí)驗(yàn)材料不夠嚴(yán)謹(jǐn)，會(huì)引發(fā)爭議

既然上一次的材料較輕引起了實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)不明顯，那就選擇材料重的。經(jīng)過向老教師討教后，決定用30厘米長的鋼尺，鋼尺的一端正好有一個(gè)小孔，免去了打孔的麻煩，然后用小的圓形磁鐵來固定較大較重的鐵圈，只是要提醒學(xué)生注意的是，鐵圈固定在0刻度時(shí)，我們看作距離擺繩的固定點(diǎn)是30厘米，在10刻度時(shí)，看作距離擺繩的固定點(diǎn)20厘米，20刻度時(shí)，看作距離擺繩的固定點(diǎn)10厘米。通過試驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)有的孩子被這里的數(shù)據(jù)繞暈了，繼續(xù)改進(jìn)。打印了一張帶有刻度的紙條重新貼在鋼尺上。這次的效果明顯要比上一次好了許多，也讓我的課得以順利完成。正當(dāng)我在得意之時(shí)，有一位經(jīng)驗(yàn)豐富的老教師給我提出了一個(gè)問題，他說：“我看你用的圓形磁鐵是強(qiáng)磁性的。”我連忙解釋：“如果用普通的磁鐵，會(huì)出現(xiàn)擺著擺著，鐵圈掉下來的情形。”“用強(qiáng)性磁鐵會(huì)不會(huì)讓人覺得會(huì)產(chǎn)生干擾，因?yàn)樗赃叺氖氰F架臺(tái)，鐵制品！”被他一語點(diǎn)醒夢中人。

第三次教學(xué)感受：不厭其煩改材料，使實(shí)驗(yàn)更有成效

用什么樣的材料既要重，又要不受鐵架臺(tái)的影響？正在一籌莫展的時(shí)候，看到有個(gè)小朋友的鉛筆盒里有一把特殊的尺子——用絕緣板做成的推銷電子元器件的尺子。這種材料比同樣大小的塑料要重一些，甚至比鋼尺還要重，問題的關(guān)鍵是不能用強(qiáng)性磁鐵來固定上面的鐵圈。好在這種材料還是很好加工的，用電鉆在上面打孔很容易，于是，就把鐵圈也一并換掉了，換上了配套的螺絲和螺母，為了實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象對比更加明顯，可以選擇較粗、較長的螺絲，配套螺母可以配上兩、三個(gè)，總之，隨著螺母位置的變化，重心位置變化越明顯越好。果然，實(shí)驗(yàn)材料經(jīng)過這樣一改，實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象也更明顯了。由此，我感受到了實(shí)驗(yàn)器材的選擇和優(yōu)化，對于一節(jié)科學(xué)課是何等的重要。

案例反思

1.優(yōu)化實(shí)驗(yàn)器材，就要提供有結(jié)構(gòu)的材料

“有結(jié)構(gòu)”的材料指的是在探究環(huán)節(jié)中，教師主要選擇與新授概念相聯(lián)系的材料，即各部分聯(lián)系緊密，通過其相互作用能揭示一系列有關(guān)現(xiàn)象的材料，按層次提供給學(xué)生，讓學(xué)生去支配，以便探索出這些材料所能揭示的，也是教師希望兒童認(rèn)識(shí)的事物的性質(zhì)與規(guī)律，從而獲得對事物的感性認(rèn)識(shí)和初步的理解認(rèn)識(shí)。②就如上面案例中一開始用到的制作擺的材料，木條和鐵圈，由于重量較輕，導(dǎo)致擺的快慢受到影響，從而得到與科學(xué)概念背道而馳的結(jié)論，這樣的材料顯然是不符合要求的。而經(jīng)過材料優(yōu)化后，孩子們的探究活動(dòng)更加順利，從擺的快慢受到擺錘長度的影響，到擺錘末端放了重物后，也影響擺的快慢，再到重物在擺錘位置上的改變，一系列的變化，讓孩子們能更加深入地思考，這些的改變歸根結(jié)底改變了什么最終導(dǎo)致擺的快慢的變化。接著老師再適時(shí)地提出重心和擺長的概念，讓孩子們的知識(shí)結(jié)構(gòu)得到提升。

2.優(yōu)化實(shí)驗(yàn)器材，就要提供有成功保障的材料

科學(xué)課是用事實(shí)說話的，那么，在第一次實(shí)驗(yàn)中，得到的結(jié)論完全是相反的，那怎樣讓學(xué)生信服呢？因此，教師在平時(shí)的教學(xué)當(dāng)中，除了要經(jīng)常以“科學(xué)是可以重復(fù)的”這一理念，讓孩子多動(dòng)腦、多動(dòng)手，在動(dòng)腦動(dòng)手的過程中養(yǎng)成尊重事實(shí)的科學(xué)態(tài)度，也要求教師在平時(shí)的工作中，做一個(gè)有心人，在備課中，多用心，多考慮實(shí)驗(yàn)中是否會(huì)出現(xiàn)什么問題。也就是在要求學(xué)生向科學(xué)家一樣來做實(shí)驗(yàn)之前，自己也來做一做“科學(xué)家”。要盡量把成功率最高的材料提供給學(xué)生，讓學(xué)生體驗(yàn)到成功的喜悅，也從中歸納總結(jié)出事物的性質(zhì)與規(guī)律。

由此可見，準(zhǔn)備有結(jié)構(gòu)的材料，準(zhǔn)備有成功保障的材料，不僅在順利完成教學(xué)任務(wù)上，在培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)精神和科學(xué)素養(yǎng)上更有著不可磨滅的作用。

參考文獻(xiàn)：

[1]《小學(xué)科學(xué)學(xué)科教學(xué)建議30條》

[2]夏小蘭.《探究學(xué)習(xí)中創(chuàng)設(shè)“有結(jié)構(gòu)”的材料》，《教育》，2014年第09期