美國小學科學課堂教學的典型案例分析

何娟

摘 要 美國佛羅里達州科學、技術、工程和數學研究中心學習項目長年為該州的科學教師提供專業發展培訓，其開發的科學課堂教學設計十分成熟。本文將選用其中一節典型的科學課進行介紹，并分析對我國小學科學課教學的啟示，以期對我國的科學課教學有所借鑒。

關鍵詞 科學課 教學設計 案例

中圖分類號：G424 文獻標識碼：A DOI：10.16400/j.cnki.kjdkx.2017.12.068

Abstract The Florida State Center for Science， Technology， Engineering， and Mathematics Studies program has provided professional development training for state science teachers for years and has developed a well-designed science classroom. This article will choose one of the typical science classes to introduce and analyze the enlightenment of science teaching in elementary schools in our country with a view to our country's science teaching.

Keywords science course； teaching design； case

“FCR–STEMLearn”是佛羅里達州科學、技術、工程和數學研究中心學習項目的縮寫，該項目由美國佛羅里達州的科學、技術、工程和數學研究中心與佛羅里達州的67個學區，以及三個農村教育聯盟共同開發的一個中小學數學和科學教師的專業發展項目。到目前為止，該項目已經在佛羅里達州為2000多名數學和科學教師提供專業發展培訓。培訓項目組邀請了相關科學家、數學家和教師一起研發培訓內容，其開發的科學教學設計案例具有很好的借鑒意義。本文的教學案例選用其中一節典型的科學課進行介紹，主題是小學五年級的科學課程“摩擦力”，并分析其對我國中小學科學課教學的啟示。

1 摩擦力科學課教學設計

本節摩擦力科學課堂的教學設計主要分為四個部分：摩擦力概念的提出、實驗探究、教師組織總結研究成果、學生評價。

1.1 提出摩擦力的概念

教師向學生提問“運動為什么停止？”并把這個問題板書在圓圈內，畫上幾個分支，把學生的答案寫在分支上，如圖1所示。[1]學生如果沒有思路，教師可以引導學生對這個問題進行思考：“比如我們如何能讓行駛的汽車停下來？”最終得出這種讓運動停止的力，稱為摩擦力。引導學生思考生活中摩擦力的例子，例如：兩只手搓動時的摩擦力，自行車的剎車也是利用摩擦力。讓學生回家試試把自行車翻過來，用手來蹬輪子，達到一定速度后剎車，感受剎車制動時的摩擦力。

1.2 實驗探究

實驗前先和學生討論如何增大與減小摩擦力，通過生活中的實例，比如打蠟的地板和巖石，拉動空的馬車和裝滿書的馬車，引導學生提出摩擦力的大小與接觸面的粗糙程度以及壓力大小有關。把全班分成幾個小組進行實驗，每個小組三到四個學生。研究的主題是摩擦力是如何增大和減少的？

實驗器材包括：幾輛不同款式的小汽車、泡沫板、沙灘巾、膠帶、尺子，幾本厚的書（疊起來大約一英尺高），兩套教材（相同尺寸），一個摩擦力數據采集表，如表1。

研究問題1：“小車在光滑還是粗糙的接觸面上移動得更快？”

實驗的準備工作：向學生說明我們選用的光滑軌道是泡沫板，粗糙的軌道是包上沙灘巾的泡沫板。首先，讓學生在泡沫板的一端放置一摞書（約1英尺高），形成一個“斜坡”。（可以在另一端放置一塊磚頭或重物，以防止木板滑落。）其次，為了使結果更準確，小汽車要選速度差不多的。可以讓幾輛小車從坡道一起滑下比較下哪兩輛小車的速度最接近。把小車一起放在坡道頂端，一位學生拉著小車繩子，松開繩子讓它們在坡道上運動起來，反復幾次，找到速度最接近的兩輛小車。接下來布置光滑和粗糙跑道。用沙灘巾蓋住泡沫板的左側，并用膠帶固定住，以防止滑落。這樣泡沫板上就出現兩個軌道，一條泡沫板的光滑跑道和一條沙灘巾的粗糙跑道。

實驗開始：首先讓學生在表格上寫下猜測結果，小車在光滑接觸面和在粗糙接觸面上哪個運動得更快？接著讓兩輛小車開始比賽，用米尺測量出發位置，保證出發高度相同，同時松開拉著小車的小繩以保證出發時間相同。要求學生在數據采集表上寫出觀察結果，內容包括哪輛小車運動得更快，光滑接觸面和粗糙接觸面哪個摩擦力更大。

研究問題二：“用食指在書桌上移動一本教科書會比移動兩本更容易嗎？”

給學生做示范如何將課本移過書桌，跟第一組活動一樣，先讓學生完成數據采集表里的預測部分，預測用食指移動一本書是否比兩本更容易，以及同樣只推一本書，在桌上比在鋪上沙灘巾的桌上是否更容易。提醒學生把觀察結果記錄在數據采集表上。組織學生進行小組討論，分享他們的觀察結果。通過實驗結果得出更重的書需要花費更多的力量來推動，鼓勵學生思考物體的重量與物體移動速度快慢的關系，從而得出摩擦力與壓力之間的關系。

1.3 教師組織總結研究成果

讓小組代表發言分享實驗結果，教師引導學生得出本節課的實驗結論。分析第一個實驗時讓學生把關注點放在汽車與軌道接觸面之間的摩擦，得出接觸面粗糙程度與摩擦力之間的關系。鼓勵學生從第二個實驗中思考摩擦力與壓力之間的關系。在黑板上列出摩擦力大小的兩個決定因素：接觸面粗糙程度與壓力大小。

教師指出摩擦在我們日常生活中扮演著重要的角色。有時我們會試圖增加摩擦力，有時則想減少摩擦力。讓學生思考生活中的例子，哪些體育項目為了獲得更好的成績需要增大或減少摩擦力。可以舉這些實例：體操運動員為了減小手和高低杠的摩擦會在手上抹一些粉末；鞋子上的防滑釘讓足球運動員跑動起來更穩；雪車選手要想滑得更遠需要減小摩擦，奧運會的游泳運動員為了減少摩擦需要剃光胳膊和腿以加快速度。endprint