讓探究活動走向精致

在教學《蘋果為什么會落地》一課后，我們發現活動設計與教學實際情況出入較大。教師對學生判斷的“理所當然”，影響了教學設計的針對性，導致學生在實際學習中要經受不小的挑戰。如何準確而合理地制定教學目標？學生學習過程中遇到的困難是什么？該設計怎樣的探究活動來幫助學生克服困難，走向成功？教師只有做實這些“精致化”工作，才能幫助學生搭建“腳手架”克服困難，引導他們有效地參與探究活動。

一、探究活動與教學目標要契合

學生對地球引力并不陌生，他們甚至能說出地球引力的存在，而要結合現象去分析和解釋則有難度。因此，從學生實際出發，結合課程標準，合理地確定本課的教學目標是教學設計的關鍵。本節課重難點在于讓學生通過豐富的體驗活動感受到地球引力，并判斷物體受到地球引力的方向，解釋與地球引力相關的現象。

結合教材與學生實際，我們制定了本節課的教學目標：

了解地球引力研究的科學史，知道牛頓的貢獻；

認識地球引力，知道地球引力的方向；

能解釋與地球引力相關的一些現象；

能利用紙團等簡單材料研究地球引力現象；

意識到科學就在我們身邊，只要仔細觀察研究就能有所發現。

目標確定后，接下來就要整理教材，有目的地選擇教材上呈現的探究活動，確保探究活動與教學目標更契合。每個探究活動的定位、組織要非常明確，要符合兒童的動手特點，能為順利實現教學目標提供幫助。

二、探究活動與親歷體驗要對接

在課堂教學中，要使探究活動與學生的親歷體驗對接，教師就要對每項探究活動有全面的了解，精心設計符合學生親歷體驗的活動細節，如探究活動的時間怎樣規劃，探究中可能會出現什么困難，通過探究學生能得出什么結論，還有哪些后續的探究主題等。教師只有把探究活動的細節思考清楚，才能保障學生的探究富有成效。

活動一：當回小牛頓，探究地球引力方向

師：在1666年的一天，牛頓躺在花園里沉思。突然，一個成熟的蘋果從樹上掉了下來，正好砸在他的頭上。他想到了一個問題——為什么蘋果總是落到地上，而不是落向天空？你覺得會是什么原因呢？

生：引力。

師：今天我們也來當一回牛頓，用材料盒里的物品來模擬蘋果，一起經歷牛頓發現的過程。活動要求：要使物體自由下落，可以向上拋，也可以斜著拋；要注意控制落點的范圍，不要刻意阻擋；認真觀察思考，這些東西最終都掉在哪里？掉落的方向怎樣？

（學生分組活動。）

生：這些物體最終都掉落在桌面上，有的東西下落得快，有的下落得慢；重的物體是直線下落的，氣球下落的時候歪歪扭扭。

生：我發現物體都落到了桌面上。

生：乒乓球、紙條等物體最終下落的方向都是向下的。

師：大家發現，不論把物體拋向哪個方向，最終它們都是向下落。老師這里準備了一個鐵架臺，上面掛著重物（如圖1所示），如果將這根繩子剪斷，重物的下落方向是怎樣的？

生：垂直向下。

師：是不是這樣？請你來試一試，大家仔細觀察。

（學生上臺，用剪刀剪斷細繩。）

師：我們把這樣的下落方向叫做豎直向下。

（教師畫出重物受地球引力的方向，如圖2所示。）

師：如果是這種物體呢（如圖3所示）？有什么特點？

生：是掛著的。

師：那它受到的地球引力方向是怎樣的呢？

生：豎直向下。

生：斜著向下。

師：誰來試一試？請大家仔細觀察。

（學生上臺操作演示。）

生：重力方向是沿著重心豎直向下的（學生畫圖，如圖4所示）。

師：請一個同學在記錄紙的圖上畫出它受到的引力方向。

對小學四年級學生而言，較為困難的是認識力的方向。設計一個關于地球引力方向的探究活動，就是想引導他們感受地球引力的特點，從而認識力的大小、方向和作用點。教師精心設計關于引力方向的對比探究活動，讓學生對水平物體和非水平物體所受重力的方向有了更清晰的理解，有效突破了教學難點。

師：這是一個地球儀，上面有一個旅行家，他喜歡到處旅行，一開始在地球的頂端（北極）旅行，他受到的地球引力是怎樣的？

生：豎直向下。

師：現在旅行家在赤道附近，他受到的地球引力的方向是怎樣的呢？如果跑到了地球底端的南極去了，受到的引力方向又是怎樣的呢？請同學們在紙上面畫一畫。

（學生自己畫圖，之后投影展示、點評。）

師：我們來看看這位同學畫的情況（展示記錄）。

生：老師，他畫得不對。因為在南極，受到地球引力的方向仍然向下的話，旅行家就會飛向太空，怎么可能還在地球上呢？

生：我認為不管在地球的什么地方，都應該指向地球內部（如圖5所示）。

師：地球內部的中心，常稱為地心。同學們拿出自己帶來的小地球儀，和旅行家一起旅行，在地球的南北極和赤道附近，分別感受一下所受地球引力的方向。

（學生活動，教師提醒他們在記錄紙上更正不正確的畫法。）

生：我認為不管在地球的哪個位置，都受到地球引力。

生：不管在哪里，受到地球引力的方向都豎直地指向地心。

如果按教材安排直接呈現這個探究活動，學生較難理解“指向地心，豎直向下”。有了前一個探究活動的鋪墊，這個遞進活動讓學生進一步感受并理解地球引力的方向。學生只有親自體驗了，才能印象深刻，從而進行上位的抽象概括。

活動二：游戲“抓尺子”，與引力“賽跑”

師：現在我們知道了地球引力和它的方向，接下來做一個與地球引力賽跑的游戲——抓尺子。

（師生一起討論“抓尺子”游戲的比賽規則。）

師：請一個同學到講臺上來，與老師一起合作玩一玩。

（師生示范后，學生兩人一組展開活動，之后交流匯報。）

生：當我抓到尺子的時候，感覺到尺子有一種力，把我的手向下拉。

生：我感到地球的引力很大，如果不注意就抓不住。

生：我每次都發現尺子是豎直向下落的，說明地球引力的方向是豎直向下，指向地心的。

游戲體驗不能僅停留在營造快樂的氛圍層面，游戲的目的是為了提升學生對引力的感受和對方向概念的深層理解。如何提高游戲成功率？顯然，游戲規則的制定很重要。師生一起商量比賽規則，學生會明白為什么這樣要求，這比教師冷冰冰地出示課件要求好多了，而且他們對游戲的目的更加明確。游戲后的交流，學生暢所欲言，在相互激發和傾聽中不斷受到啟發，增強了對地球引力及其方向的認識。

活動三：制造“人工衛星”，解密“離心力”

師：地上所有物體都受到地球的吸引力，火箭又是怎樣上天的呢？

（播放火箭升空視頻。）

生：火箭有燃料的推力。

師：衛星在圍繞地球轉的時候為什么沒有掉下來呢？下面我們做一個小活動，請大家邊活動邊思考。同學們將系著線的乒乓球甩動起來，將球以不同的速度甩動，感受球速不同時線上的拉力有什么不同。

（學生活動。）

生：乒乓球甩得快，線上的拉力就大；甩得慢，線上的拉力就小。

師：如果乒乓球的速度再慢一點呢？

生：乒乓球就會掉下來。

師：那這個時候線上還有對你手的拉力嗎？

生：沒有了。

師：這和衛星繞地球轉有什么相似之處呢？

生：我覺得衛星相當于乒乓球，線相當于地球的引力。

生：正因為有地球引力，衛星才能繞地球轉動。

生：衛星繞地球轉的速度應該是非常快的。如果慢的話，就會掉下來。

師：說得太好了！月球就是因為受地球引力的影響，以飛快的速度繞地球公轉，成為地球的衛星。

第三個探究活動引導學生對地球引力的研究更深一層。近地、遠地軌道物體有沒有受到地球引力呢？我們認為，這節課可以涉及這個問題。探究活動中，學生用系線的乒乓球模擬“衛星”，通過力度與角度的不斷變化，獲得了對應的感受，讓看不見的地球引力變得直觀可感，較好地為學生理解萬有引力和離心力提供了感性經驗的支撐。

三、探究活動與教學組織要精致

探究活動要為學生的探究學習服務，一節課里的每個探究活動，均應有目的性。同時，前一個活動與后一個活動間應該有層次性和遞進性，前一個活動出了問題，必將影響后續探究。這就是精致的另一層含義：一節課整體的活動設計，既要有統籌的頂層設計，又要有具體設計。

《蘋果為什么會落地》一課的總體思路是：發現地球引力——感受并了解地球引力的方向——遷移應用。整節課的探究活動豐富、有趣，有鮮明的層次。

首先，通過讓學生開展扔東西活動，真切感受地球引力的存在。材料呈現了紙團、氣球、小鐵塊、小木塊等不同重量的物體，讓學生感受到物體重量、形狀、大小盡管不同，但最終都要落向地面，真實感受地球引力的存在。教師在設計探究活動的材料時，使每個小組不同材料的重量、形狀、材質各不相同，這樣，學生獲得的信息會更豐富，更便于學生發現規律。

其次，精心設計兩個探究活動，重點研究地球引力的方向。對于地球引力的方向，學生的前概念是物體都是向下落的，但是具體怎樣不清楚，所以教師設計相應的活動幫助學生理解，分兩個層次設計：

第一層次，讓學生知道物體受到的地球引力是豎直向下的。活動中學生發現，懸掛重物的繩子斷了，重物是直線下落的，這樣的方向叫做豎直向下。

第二層次，這種力是指向地心的。活動中，學生剪斷斜掛著尺子的細線，觀察尺子下落的過程，發現斜掛著的尺子也是豎直向下落的。

有了第一層次的基礎，第二層次就不難了。至此，學生才明白地球上的物體，受到的地球引力的方向都是豎直向下。接著，研究地球儀上的小紙人在位置不斷變化時所受引力情況，學生通過畫、演、說等活動，逐步理解地球引力的方向是豎直向下，指向地心的。

再次，對拓展活動作了改進。用帶線的乒乓球取代裝水的桶，是考慮到裝水的桶在具體活動時有一定的局限性，只有達到一定速度水才不會掉出來，而且如果操作不當，還有可能將水甩到自己或者他人身上。改用繩子的一端系著乒乓球，操作更加方便了，學生的活動就是甩系著乒乓球的繩子，甩動的速度要有快有慢，活動過程中，他們認真體會繩子上傳來的對手的拉力，對引力的認識也更加具體。

江蘇省常州市金壇市

西城實驗小學（213299）