從三改《做一個鐘擺》談優化實驗材料

鄒菊芳

摘 要：小學科學教育最大的特點就是以實驗為基礎。科學實驗是小學科學課堂中，學生像小小科學家一樣，親歷探究過程，形成科學概念的主要途徑。本文結合教學五年級下冊《做一個鐘擺》為案例，淺談實驗室中對實驗器材的優化。

關鍵詞：實驗材料; 優化

中圖分類號：G623.6 ? ? ? ? ? 文獻標識碼：A ? ? ? 文章編號：1006-3315（2019）03-055-001

小學科學課堂教學倡導探究式教學。親身經歷以探究為主的學習活動是學生學習科學的主要途徑，科學課程應向學生提供充足的器材和時間。①同時，實驗教學是培養學生創新思維和動手能力的重要教學資源，在教學中選擇優良的實驗器材，對一些不合理的器材進行改進，是提高小學科學實驗教學效率的有效途徑。

第一次教學感受：實驗材料不合理，導致課無法進行下去

在前兩節課已經了解了擺的快慢與擺幅大小、擺錘重量無關，與擺繩長短有關三個概念。在前一課結束前，學生進一步明確了擺繩一樣長，擺錘長度不同的兩個擺（30厘米和15厘米），擺錘長，擺動慢;擺錘短，擺動快。

于是提出，在這個擺錘是30厘米長的擺的底部固定一個圓形鐵圈，你們覺得它的快慢與沒有鐵圈的擺，誰擺得快？根據前面所學知識，擺的快慢與擺錘重量是沒有關系的，卻與擺繩長度和擺錘長度有關，而這里的擺繩長度和擺錘長度都是相同的，所以，很多孩子都猜測應該是相同的。也有孩子簡單地認為：既然老師你這樣提出來了，那么，擺的快慢肯定會不一樣。我鼓勵他們進行實驗。拿出書本上提出的材料：一根木條（木結構模型中的木條，長度和寬度都是一樣的），一端鉆一個小孔，另一端用雙面膠粘上鐵圈，學生提出先不粘鐵圈，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。這時候，問題就出現了：現象不明顯，實驗數據不能說明問題。讓我一下子陷入了尷尬的境地，按照書本的設計，30厘米處有鐵圈測得的數據應該會比沒有鐵圈測得的數據要慢，從而引導學生繼續研究，鐵圈的位置的變化會改變擺的快慢與否，最后得出結論：鐵圈位置的變化使得木條的重心發生了變化，而重心的改變最終引起的是擺長的變化。現在，已經無法讓課進行下去了……

縱觀整個教學，學生的回答有理有據，實驗設計很嚴謹，實驗過程孩子們也是很認真，那怎么會出現這樣的問題呢？課后，自己也是反復地進行實驗，可是得到的結果卻是一樣的，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，趕緊換實驗材料。

第二次教學感受：實驗材料不夠嚴謹，會引發爭議

既然上一次的材料較輕引起了實驗數據不明顯，那就選擇材料重的。經過向老教師討教后，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，只是要提醒學生注意的是，鐵圈固定在0刻度時，我們看作距離擺繩的固定點是30厘米，在10刻度時，看作距離擺繩的固定點20厘米，20刻度時，看作距離擺繩的固定點10厘米。通過試驗，發現有的孩子被這里的數據繞暈了，繼續改進。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。正當我在得意之時，有一位經驗豐富的老教師給我提出了一個問題，他說：“我看你用的圓形磁鐵是強磁性的。”我連忙解釋：“如果用普通的磁鐵，會出現擺著擺著，鐵圈掉下來的情形。”“用強性磁鐵會不會讓人覺得會產生干擾，因為它旁邊的是鐵架臺，鐵制品！”被他一語點醒夢中人。

第三次教學感受：不厭其煩改材料，使實驗更有成效

用什么樣的材料既要重，又要不受鐵架臺的影響？正在一籌莫展的時候，看到有個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，問題的關鍵是不能用強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，為了實驗現象對比更加明顯，可以選擇較粗、較長的螺絲，配套螺母可以配上兩、三個，總之，隨著螺母位置的變化，重心位置變化越明顯越好。果然，實驗材料經過這樣一改，實驗現象也更明顯了。由此，我感受到了實驗器材的選擇和優化，對于一節科學課是何等的重要。

案例反思

1.優化實驗器材，就要提供有結構的材料

“有結構”的材料指的是在探究環節中，教師主要選擇與新授概念相聯系的材料，即各部分聯系緊密，通過其相互作用能揭示一系列有關現象的材料，按層次提供給學生，讓學生去支配，以便探索出這些材料所能揭示的，也是教師希望兒童認識的事物的性質與規律，從而獲得對事物的感性認識和初步的理解認識。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，導致擺的快慢受到影響，從而得到與科學概念背道而馳的結論，這樣的材料顯然是不符合要求的。而經過材料優化后，孩子們的探究活動更加順利，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，這些的改變歸根結底改變了什么最終導致擺的快慢的變化。接著老師再適時地提出重心和擺長的概念，讓孩子們的知識結構得到提升。

2.優化實驗器材，就要提供有成功保障的材料

科學課是用事實說話的，那么，在第一次實驗中，得到的結論完全是相反的，那怎樣讓學生信服呢？因此，教師在平時的教學當中，除了要經常以“科學是可以重復的”這一理念，讓孩子多動腦、多動手，在動腦動手的過程中養成尊重事實的科學態度，也要求教師在平時的工作中，做一個有心人，在備課中，多用心，多考慮實驗中是否會出現什么問題。也就是在要求學生向科學家一樣來做實驗之前，自己也來做一做“科學家”。要盡量把成功率最高的材料提供給學生，讓學生體驗到成功的喜悅，也從中歸納總結出事物的性質與規律。

由此可見，準備有結構的材料，準備有成功保障的材料，不僅在順利完成教學任務上，在培養學生的科學精神和科學素養上更有著不可磨滅的作用。

參考文獻：

[1]《小學科學學科教學建議30條》

[2]夏小蘭.《探究學習中創設“有結構”的材料》，《教育》，2014年第09期