《材料抗彎曲能力》探究性實(shí)驗(yàn)的案例設(shè)計(jì)與思考

◇唐 波

【基本設(shè)計(jì)思想】

科學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)明確指出：“科學(xué)學(xué)習(xí)要以探究為核心。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。”《抵抗彎曲》和《形狀與抗彎曲能力》是“形狀與結(jié)構(gòu)”單元的起始課。對(duì)改變材料的寬度、厚度、改變材料的截面形狀所引起的材料抗彎曲能力的變化這幾個(gè)探究實(shí)驗(yàn)，是需要嚴(yán)格控制變量的對(duì)比實(shí)驗(yàn)。對(duì)比實(shí)驗(yàn)是小學(xué)科學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中重要的方法之一。通過對(duì)比實(shí)驗(yàn)，學(xué)生對(duì)客觀事物、自然現(xiàn)象的認(rèn)識(shí)能更加清晰，對(duì)培養(yǎng)學(xué)生觀察能力和實(shí)驗(yàn)技能也有很大的幫助。

【探究活動(dòng)設(shè)計(jì)】

一、提出問題、大膽猜測(cè)

（一）談話：橋面斷了但橋墩沒事，看來橫梁比柱子容易彎曲。所以我們要研究橫梁的抗彎曲能力

（二）質(zhì)疑：“橫梁的抗彎曲能力與什么有關(guān)呢？”請(qǐng)同學(xué)們根據(jù)自己的生活經(jīng)驗(yàn)做出大膽的猜測(cè)。

（三）教師適時(shí)板書：（板書：寬度、厚度、形狀、跨度、……）

【設(shè)計(jì)意圖：教師及時(shí)記錄了各組猜測(cè)的結(jié)果，并要求他們說出猜測(cè)的理由，這樣的猜測(cè)是建立在學(xué)生觀察和原有認(rèn)知的基礎(chǔ)上的，對(duì)于了解學(xué)生前概念，也為后續(xù)的探究埋下伏筆。】

二、探究交流，設(shè)計(jì)方案

（一）這個(gè)實(shí)驗(yàn)該怎么做呢？請(qǐng)各小組選擇其中一個(gè)方面進(jìn)行討論。

思考：①在這個(gè)實(shí)驗(yàn)中，我們需要哪些材料？

②實(shí)驗(yàn)中應(yīng)該控制哪些條件不變？怎樣控制這些條件不變？

（二）學(xué)生小組討論，設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案。可以通過畫圖，文字等形式。

（三）小組匯報(bào)交流。

①根據(jù)研究，匯報(bào)自己的研究方案。（圍繞：你研究的是什么，需要什么樣的實(shí)驗(yàn)材料，準(zhǔn)備怎么實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)中改變什么條件，什么條件不變）

研究寬度：不變條件：紙橫梁的長(zhǎng)度、厚度相同。改變條件：紙的寬度（1倍寬、2倍寬、4倍寬）

研究厚度：不變條件：紙橫梁的長(zhǎng)度、寬度相同。改變條件：紙的厚度（1倍厚、2倍厚、4倍厚）

研究材料：不變條件：紙橫梁的大小相同。改變條件：把紙折成“口”“一”、“○”“W”“U”等不同形狀 。

②師生共同小結(jié)：強(qiáng)調(diào)指出紙橫梁兩端墊起的高度要相同；紙橫梁架空的長(zhǎng)度要一樣（20厘米，紙上已做記號(hào)）；1元硬幣，要輕輕地放，都放在中間位置。

（四）各組完善自己的實(shí)驗(yàn)方案。

【設(shè)計(jì)意圖：動(dòng)手之前先動(dòng)腦，在學(xué)生猜測(cè)之后不是迅速讓學(xué)生進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，而是讓他們小組討論實(shí)驗(yàn)方法，這是很有必要的。讓學(xué)生“想好了再做”，是讓學(xué)生形成科學(xué)態(tài)度和科學(xué)探究能力的關(guān)鍵，也必將使后續(xù)的探究活動(dòng)更有成效。】

三、根據(jù)方案，展開探究

（一）實(shí)驗(yàn)前出示友情提醒：

①不能改變橋墩的距離和高度；

②每張紙只能使用一次，不能反復(fù)或合在一起使用；

③硬幣應(yīng)盡量放到紙橋中間的位置，要輕輕地放硬幣；

④使紙碰到桌面的那個(gè)硬幣不能記錄下來。

【設(shè)計(jì)意圖：“授之以魚，不如授之以漁”，實(shí)驗(yàn)結(jié)果的得出不是最終目的，課堂不僅是向?qū)W生傳授知識(shí)，更重要的是讓學(xué)生明白解決問題的多種方法，養(yǎng)成良好的科學(xué)探究習(xí)慣。】

（二）學(xué)生動(dòng)手實(shí)驗(yàn)：

①材料員取實(shí)驗(yàn)材料

②學(xué)生分組進(jìn)行實(shí)驗(yàn)

四、匯報(bào)交流,獲得結(jié)論

【操作應(yīng)注意的問題】

材料抗彎曲能力實(shí)驗(yàn)看似簡(jiǎn)單，但實(shí)驗(yàn)中的一些細(xì)節(jié)性，如果教師沒有意識(shí)到，會(huì)直接影響實(shí)驗(yàn)的結(jié)果。

（一）紙梁材料的選擇。建議使用掛歷紙，效果比普通A4紙好。

（二）為了擴(kuò)充課堂容量，給學(xué)生更多的探究時(shí)間。對(duì)于1倍寬、2倍寬、4倍寬的紙梁；1倍厚、2倍厚、4倍厚的紙梁及不同形狀的紙梁，教師應(yīng)該在課堂前準(zhǔn)備好。特別是對(duì)于不同厚度的紙梁，如果膠水用量不一的話，很容易造成實(shí)驗(yàn)結(jié)果的差異，切記，用少量膠水。

（三）要強(qiáng)調(diào)橋墩的距離和高度要保持一致，在實(shí)驗(yàn)中不能改變。紙橫梁架空的長(zhǎng)度20厘米左右。