小學(xué)科學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)反思與改進(jìn)

馬成海

摘 要 《風(fēng)的能量》實(shí)驗(yàn)教學(xué)，通過(guò)一次不成功的學(xué)生分組實(shí)驗(yàn)，引發(fā)學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)裝置的評(píng)估，為能達(dá)到測(cè)試風(fēng)能與風(fēng)速的關(guān)系，對(duì)改進(jìn)裝置提出建議。如何上好實(shí)驗(yàn)教學(xué)課，本人為達(dá)到這目標(biāo)而不斷地實(shí)踐著，本文就是這次反思與改進(jìn)過(guò)程。

關(guān)鍵詞 實(shí)驗(yàn)教學(xué) 風(fēng)能 風(fēng)速 改進(jìn)

中圖分類號(hào)：G623.6文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

根據(jù)《小學(xué)科學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)》，小學(xué)科學(xué)課程是一門(mén)以培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)素質(zhì)為宗旨的義務(wù)教育階段的核心課程，承擔(dān)了培養(yǎng)小學(xué)生科學(xué)素質(zhì)的責(zé)任，要求學(xué)生具備進(jìn)行科學(xué)探究所必需的科學(xué)思維和方法，因此教材安排許多具有活動(dòng)性質(zhì)的內(nèi)容，能夠最大限度地將科學(xué)探究活動(dòng)過(guò)程呈現(xiàn)在課程中，符合教育家杜威提出“從做中學(xué)”的基本原則，讓學(xué)生經(jīng)歷實(shí)驗(yàn)探究過(guò)程，掌握科學(xué)探究方法，提高分析問(wèn)題及解決問(wèn)題的能力。如何上好實(shí)驗(yàn)課，本人為達(dá)到這目標(biāo)而不斷地實(shí)踐著，現(xiàn)就六年級(jí)科學(xué)下冊(cè)21課《風(fēng)的能量》實(shí)驗(yàn)教學(xué)，談?wù)劮此寂c改進(jìn)過(guò)程。

1教學(xué)背景

《風(fēng)的能量》教學(xué)安排了兩個(gè)活動(dòng)，其中活動(dòng)1是風(fēng)能的利用，除了書(shū)本提供的圖片外，我還收集了大量的圖片、風(fēng)能發(fā)電等視頻，展示給學(xué)生看，生動(dòng)形象的圖片、視頻，讓學(xué)生感受到生活中風(fēng)能的廣泛應(yīng)用。

而活動(dòng)2：風(fēng)能小吊車(chē)，要求學(xué)生用常見(jiàn)材料做一個(gè)風(fēng)能小吊車(chē)，利用風(fēng)能把物體提起來(lái)，經(jīng)歷“風(fēng)速大小是如何影響小吊車(chē)工作”的實(shí)驗(yàn)探究過(guò)程，培養(yǎng)學(xué)生制作、實(shí)驗(yàn)的能力。為了能在課堂上完成實(shí)驗(yàn)探究，我布置了課前作業(yè)，參照課本52頁(yè)，四人合作小組做一個(gè)風(fēng)能小吊車(chē)。第二天上課，同學(xué)們高興地拿出小吊車(chē)，做實(shí)驗(yàn)時(shí)，卻出現(xiàn)了這樣的狀況：面對(duì)風(fēng)扇送來(lái)的風(fēng)，風(fēng)車(chē)在自轉(zhuǎn)，小籃子卻一動(dòng)不動(dòng)，無(wú)法提起重物，或大風(fēng)時(shí)把整個(gè)裝置吹倒了，沒(méi)有一個(gè)小組成功的，學(xué)生都非常沮喪，有些同學(xué)說(shuō)風(fēng)只有破壞作用了，沒(méi)有達(dá)到實(shí)驗(yàn)的目標(biāo)。我也急壞了，怎么會(huì)出現(xiàn)這樣的情況？

2評(píng)價(jià)反思

針對(duì)出現(xiàn)的情況，我馬上聯(lián)想起在第二單元《我是小小設(shè)計(jì)師》設(shè)計(jì)物品的五個(gè)基本流程，制作樣品后，還要評(píng)價(jià)與改進(jìn)，于是我靈機(jī)一動(dòng)，說(shuō)：同學(xué)們，我們制作的小吊車(chē)，不能正常使用，找找原因，評(píng)估一下，四人小組再仔細(xì)觀察，討論原因所在。很快有小組匯報(bào)：風(fēng)車(chē)只是穿在軸上，不能跟軸連動(dòng);重物太重了，風(fēng)力提不起;礦泉水瓶太輕了，風(fēng)一吹就倒;等等。綜合主要原因有：學(xué)生的風(fēng)車(chē)是用正方形卡紙剪折而成的，中心穿孔再用雙面膠與轉(zhuǎn)軸粘貼，吹風(fēng)時(shí)很容易轉(zhuǎn)開(kāi)雙面膠，就形成自轉(zhuǎn)，不能把轉(zhuǎn)軸帶動(dòng)，看起來(lái)風(fēng)車(chē)轉(zhuǎn)得很快，但沒(méi)有實(shí)質(zhì)作用;用空礦泉水瓶做支架，雖然裝有水，但底部面積還是比較小，風(fēng)扇大風(fēng)時(shí)，還是比較容易被吹倒的。

繼“設(shè)計(jì)多功能文具”、“雞蛋包裝盒”、“長(zhǎng)后擺雨傘”等設(shè)計(jì)后，無(wú)意之間，學(xué)生又經(jīng)歷一次制作物品的評(píng)價(jià)過(guò)程，是一次真正要用的實(shí)驗(yàn)裝置，學(xué)生的觀察能力、分析能力、判斷能力進(jìn)一步得到培養(yǎng)，增強(qiáng)評(píng)估意識(shí)，使學(xué)生在親歷探究活動(dòng)的過(guò)程中體驗(yàn)、感悟、內(nèi)化，感受學(xué)習(xí)科學(xué)的樂(lè)趣，增長(zhǎng)獲取科學(xué)知識(shí)和進(jìn)行科學(xué)探究的能力，培養(yǎng)尊重事實(shí)、善于質(zhì)疑的科學(xué)態(tài)度，發(fā)展創(chuàng)新思維。

3裝置改進(jìn)

找到出問(wèn)題的原因，如何改進(jìn)？接下來(lái)同學(xué)們的方法可多了，有同學(xué)說(shuō)，風(fēng)車(chē)的轉(zhuǎn)孔能緊套軸就行了;可以用塑料片代替折紙做風(fēng)車(chē);用風(fēng)扇葉直接做風(fēng)車(chē);用東西來(lái)夾住礦泉水瓶的底部，不讓它吹倒;可以用鐵架子做支架，穩(wěn)定……學(xué)生們充分發(fā)揮創(chuàng)新思維，方法聯(lián)系實(shí)際，確能改進(jìn)原裝置。我布置學(xué)生利用課余時(shí)間，進(jìn)行改進(jìn)，確保能進(jìn)行實(shí)驗(yàn)為好。根據(jù)學(xué)生們的建議，為了能演示出效果，我也對(duì)本實(shí)驗(yàn)裝置進(jìn)行了如下的改進(jìn)：

3.1風(fēng)車(chē)的改進(jìn)

同學(xué)用折紙做的風(fēng)車(chē)，紙質(zhì)脆軟，很容易松動(dòng)，軸孔是套不緊軸桿的，風(fēng)車(chē)是帶動(dòng)軸轉(zhuǎn)動(dòng)的關(guān)鍵，風(fēng)能轉(zhuǎn)化成機(jī)械能的傳遞橋梁，增大壓力從而增大摩擦力才能有效帶動(dòng)，要用塑料、鋁片等硬質(zhì)的材料，打的孔不易損壞。可以用廢舊的電風(fēng)扇葉來(lái)代替，大小兩個(gè)備用，如圖1。

3.2底坐的改進(jìn)

第二個(gè)主要問(wèn)題是不穩(wěn)定，只要是礦泉水瓶底太小，根據(jù)穩(wěn)定性條件，可增大底面積，重心下降。用較大面積的槽鋼做底坐，用方形槽鋼做支撐桿，用電焊焊接，在支撐桿頂端橫向鉆孔，用于轉(zhuǎn)軸安裝，這樣一來(lái)，就做成了一個(gè)穩(wěn)定的支架，能足夠架起風(fēng)扇葉、轉(zhuǎn)軸的重量，最大風(fēng)力時(shí)都不易吹倒了，如圖2。

3.3轉(zhuǎn)軸的改進(jìn)

風(fēng)扇葉的轉(zhuǎn)孔是圓形的，轉(zhuǎn)軸也是圓的，如何能緊套住了？想了很多辦法，觀察風(fēng)扇葉、轉(zhuǎn)軸結(jié)構(gòu)，原來(lái)它們有特殊的結(jié)構(gòu)，可以如圖3、圖形所示設(shè)計(jì)，風(fēng)扇葉轉(zhuǎn)孔背面設(shè)計(jì)有凹陷位，而轉(zhuǎn)軸有凸卡位，兩位剛好相互咬合，再在前端用螺母擰緊，形成牢固結(jié)構(gòu)，扇葉轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)保證能帶動(dòng)轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)風(fēng)能向機(jī)械能轉(zhuǎn)化。還在轉(zhuǎn)軸與支架接觸的位置兩邊，上兩粒螺母，使轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)固定在同一位置，不會(huì)左右移動(dòng)。因?yàn)橐玫蕉鄠€(gè)螺母，所以整條轉(zhuǎn)軸是全絲型的，可以方便各個(gè)螺母的移動(dòng)，如圖5。

3.4提籃的改進(jìn)

原裝置用小紙合做提籃，雙繩承重，轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動(dòng)繩子被卷起，由于是雙繩，可能會(huì)出現(xiàn)卷得不均勻，提籃也會(huì)出現(xiàn)高低不平衡的情況。改進(jìn)為如圖所示，用礦泉水瓶下小部分做提籃，細(xì)鐵線做提環(huán)，一根棉線承重，使提籃始終保持豎直上下，提高平衡性。另外，轉(zhuǎn)軸上繩端如何固定？想了很多辦法，最后用螺母旋緊繩端的辦法，如圖6，把繩端壓在轉(zhuǎn)軸上，用螺母擰緊即可，這是非常方便而實(shí)用的方法。改進(jìn)后小吊車(chē)裝置效果如圖7：

4實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)

用改進(jìn)后的實(shí)驗(yàn)裝置，再加上一把家庭落地風(fēng)扇就可做如下實(shí)驗(yàn)。

4.1探究風(fēng)速與提起物體重量的關(guān)系，操作步驟：

（1）把小吊車(chē)裝置面對(duì)風(fēng)扇，調(diào)試成統(tǒng)一高度，開(kāi)動(dòng)1檔，保持在能自動(dòng)轉(zhuǎn)動(dòng)的距離;（2）把適當(dāng)（多些）回形針?lè)湃胩峄@，開(kāi)動(dòng)風(fēng)扇，從多到少用鑷子取出，直到剛好能自動(dòng)轉(zhuǎn)動(dòng)，提起重物到高處，停止風(fēng)扇，數(shù)數(shù)回形針個(gè)數(shù)，記錄在下表1，依次就可測(cè)出各檔位提起回形針的個(gè)數(shù)，得到“我的發(fā)現(xiàn)”。

4.2探究風(fēng)扇葉大小與提起物體重量的關(guān)系，操作步驟：

（1）把小吊車(chē)的扇葉換成較小（大）;

（2）按上面步驟重做實(shí)驗(yàn)，記錄數(shù)據(jù)設(shè)計(jì)如下表2：

（3）還可以做探究小吊車(chē)與風(fēng)扇距離跟提起物體重量的關(guān)系，只要把小吊車(chē)向前或向后移，重做實(shí)驗(yàn)即可。

5實(shí)驗(yàn)創(chuàng)新——用風(fēng)力發(fā)電機(jī)代替小吊車(chē)

有學(xué)生問(wèn)：老師，風(fēng)力發(fā)電機(jī)安裝在什么地方才能多發(fā)電？我說(shuō)當(dāng)然是常有風(fēng)而且大風(fēng)的地方了。“能不能做個(gè)風(fēng)力發(fā)電機(jī)？”我想，也可以用風(fēng)力發(fā)電機(jī)發(fā)電來(lái)演示風(fēng)速與風(fēng)能的關(guān)系啊，設(shè)計(jì)方案：

（1）裝置原理：風(fēng)能轉(zhuǎn)化為電能，風(fēng)能越大，轉(zhuǎn)化成的電能越多。

（2）設(shè)計(jì)思路：把風(fēng)力發(fā)電機(jī)發(fā)出的電，通過(guò)導(dǎo)線接入電燈，風(fēng)速越大，電燈越亮，越多電能，也就風(fēng)能越大。

（3）材料準(zhǔn)備：風(fēng)力發(fā)電機(jī)、扇葉、Led燈、電平等，如圖8。這些器材都可以從淘寶網(wǎng)上選購(gòu)，注意各元件電壓要匹配。

（4）制作過(guò)程：開(kāi)始時(shí)是用Led燈接入風(fēng)力發(fā)電機(jī)，隨著風(fēng)速變化，燈也暗亮變化，但具體的亮度是多少，不能數(shù)據(jù)化，想到音響的電平顯示燈，突然來(lái)了靈感，用電平顯示燈代替Led燈不就行了嗎？如圖9，可以實(shí)現(xiàn)通過(guò)數(shù)燈個(gè)數(shù)來(lái)具體判斷風(fēng)能轉(zhuǎn)化成電能的多少。

6實(shí)驗(yàn)效果

（1）改進(jìn)后的小吊車(chē)，能順利完成所設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)，容易操作，現(xiàn)象明顯，采集數(shù)據(jù)方便，使學(xué)生清楚地觀（下轉(zhuǎn)第127頁(yè)）（上接第110頁(yè)）察到風(fēng)的能量有強(qiáng)度大小的區(qū)別，風(fēng)速越大，提起的重物越多，風(fēng)能就超大。

（2）用風(fēng)力發(fā)電機(jī)代替小吊車(chē)，風(fēng)能轉(zhuǎn)化成電能，再轉(zhuǎn)化成光能，操作更簡(jiǎn)單，視覺(jué)效果，直觀明顯，能很好實(shí)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)?zāi)繕?biāo)。

7改進(jìn)亮點(diǎn)

（1）小吊車(chē)裝置的改進(jìn)，特別是風(fēng)車(chē)、轉(zhuǎn)軸、支架的改進(jìn)，方法巧妙合理，是實(shí)驗(yàn)成功的關(guān)鍵，克服了不能帶動(dòng)轉(zhuǎn)軸、易吹倒的現(xiàn)象，可以重復(fù)使用，演示效果好。

（2）用風(fēng)力發(fā)電機(jī)代替小吊車(chē)，風(fēng)能轉(zhuǎn)化成電能，更有實(shí)用性，安裝簡(jiǎn)單，操作方便，讓學(xué)生拿著跑動(dòng)也能發(fā)電，可以作為實(shí)驗(yàn)室器材添置，建議教材改用此作活動(dòng)內(nèi)容，據(jù)資料介紹，風(fēng)力發(fā)電將是以后能源發(fā)展的趨勢(shì)。

8教學(xué)反思

（1）教材中實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，活動(dòng)安排，大多與生活實(shí)際相關(guān)，器材也是就地取材，雖然簡(jiǎn)單，但組裝后會(huì)出現(xiàn)不能實(shí)驗(yàn)，或結(jié)果不正確的現(xiàn)象，會(huì)導(dǎo)致學(xué)生對(duì)科學(xué)產(chǎn)生懷疑，失去學(xué)習(xí)的興趣，老師要整合教材，帶領(lǐng)學(xué)生改進(jìn)裝置，創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)。

（2）通過(guò)本次實(shí)驗(yàn)教學(xué)，課堂上發(fā)現(xiàn)問(wèn)題，關(guān)鍵是想辦法解決問(wèn)題，充分發(fā)揮學(xué)生的主體作用，學(xué)有所用，再次經(jīng)歷對(duì)制作物品評(píng)價(jià)、改進(jìn)，其實(shí)也是一次很好的探究活動(dòng)，特別是對(duì)改進(jìn)后，獲得的成功感、愉悅感可能是雙倍、多倍的。

（3）老師是課堂的設(shè)計(jì)者，學(xué)生的領(lǐng)路人，帶領(lǐng)學(xué)生開(kāi)展探究活動(dòng)，而學(xué)生的科學(xué)素質(zhì)是在各活動(dòng)中才能得到培養(yǎng)的，在探究活動(dòng)中，學(xué)生理解實(shí)驗(yàn)原理，創(chuàng)新改進(jìn)方法，養(yǎng)成探究意識(shí)、培養(yǎng)創(chuàng)新精神。

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