課后延時(shí)服務(wù)興趣班“氣球的反沖運(yùn)動(dòng)”活動(dòng)設(shè)計(jì)思考

劉永春

〔摘? ? 要〕趣味的科學(xué)實(shí)踐活動(dòng)，能更好地激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，感受實(shí)踐過(guò)程的樂(lè)趣，讓學(xué)習(xí)樂(lè)起來(lái)；開(kāi)放的科學(xué)實(shí)踐活動(dòng)，能促使學(xué)生樂(lè)于思索，勇于發(fā)現(xiàn)，活躍思維，讓能力強(qiáng)起來(lái)。本文以課后延時(shí)服務(wù)興趣班“氣球的反沖運(yùn)動(dòng)”活動(dòng)為例，分析思考小學(xué)科學(xué)實(shí)踐活動(dòng)的設(shè)計(jì)與開(kāi)展，促進(jìn)教學(xué)提質(zhì)增效。

〔關(guān)鍵詞〕? 小學(xué)科學(xué)；課后延時(shí)服務(wù)；實(shí)踐活動(dòng)；設(shè)計(jì)

〔中圖分類號(hào)〕? G424? ? ? ? ? ? ? ?〔文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼〕? A? ? ? ? 〔文章編號(hào)〕? 1674-6317? （2023）? 19-0043-03

小學(xué)科學(xué)實(shí)踐活動(dòng)一般采用小組、小社團(tuán)等學(xué)習(xí)共同體的組織形式，開(kāi)展有特定教育目的和科普意義的實(shí)踐活動(dòng)。實(shí)踐活動(dòng)一般是以問(wèn)題、生活、實(shí)踐為取向，注重的是實(shí)踐，強(qiáng)調(diào)的是參與性，為學(xué)生創(chuàng)造一個(gè)相對(duì)獨(dú)立的學(xué)習(xí)空間。這恰好可以彌補(bǔ)部分科學(xué)課程編排不能兼顧地方特色和區(qū)域差異的不足。科學(xué)實(shí)踐活動(dòng)的實(shí)踐性、參與性能夠更好地激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情，促進(jìn)學(xué)生探究能力的提升和創(chuàng)造力的培養(yǎng)。“雙減”政策指出：學(xué)校要充分用好課后服務(wù)時(shí)間，為學(xué)有余力的學(xué)生拓展學(xué)習(xí)空間，開(kāi)展豐富多彩的科普、勞動(dòng)等活動(dòng)。因此設(shè)計(jì)好和開(kāi)展好小學(xué)科學(xué)實(shí)踐活動(dòng)，對(duì)彌補(bǔ)教材編寫的局限性、落實(shí)課后服務(wù)、促進(jìn)教育教學(xué)提質(zhì)增效具有重要意義。

小學(xué)科學(xué)是以探究為核心、以實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)，強(qiáng)調(diào)科學(xué)思維和實(shí)踐的學(xué)科。受學(xué)生認(rèn)知能力、地點(diǎn)、時(shí)間、器材等局限，有些實(shí)驗(yàn)的完成比較困難或不易達(dá)到應(yīng)有的實(shí)驗(yàn)效果，因此教師要對(duì)原教材設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)進(jìn)行改進(jìn)或重新設(shè)計(jì)。本文以課后延時(shí)服務(wù)中小學(xué)科學(xué)實(shí)踐活動(dòng)“氣球的反沖運(yùn)動(dòng)”為例展開(kāi)思考。

2022年版《義務(wù)教育科學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)》指出，力是改變物體快慢的原因，給物體施加力可以改變物體的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)。學(xué)生可以通過(guò)觀察、實(shí)驗(yàn)等方式感知、了解力對(duì)物體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的改變。氣球是學(xué)生熟悉的玩具，學(xué)生知道當(dāng)氣球里的氣體向外噴出時(shí)，會(huì)產(chǎn)生反沖力，推動(dòng)氣球運(yùn)動(dòng)起來(lái)。學(xué)生對(duì)“反沖力”一詞并不陌生，但是，他們也許沒(méi)有認(rèn)真思考過(guò)：反沖力如何用在小車的動(dòng)力上，可以驅(qū)動(dòng)小車行駛得更遠(yuǎn)？本次的實(shí)踐活動(dòng)在學(xué)生已有知識(shí)經(jīng)驗(yàn)和課堂教學(xué)的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步探討如何用氣球作為動(dòng)力驅(qū)動(dòng)小車（物體）并讓小車（物體）行駛得更遠(yuǎn)。活動(dòng)還引入更多的情境思考，將課本中的地面實(shí)驗(yàn)延伸到空中，通過(guò)實(shí)驗(yàn)引發(fā)沖突，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣，進(jìn)一步活躍和拓寬學(xué)生思維。

一、指向概念目標(biāo)，理解概念內(nèi)涵

小學(xué)科學(xué)實(shí)踐活動(dòng)設(shè)計(jì)必須明確和圍繞概念目標(biāo)展開(kāi)，以幫助學(xué)生理解和鞏固科學(xué)概念、培養(yǎng)動(dòng)手實(shí)踐能力和科學(xué)探究精神為前提。

本次實(shí)踐活動(dòng)概念目標(biāo)明確：知道氣球里的氣體噴出時(shí)，會(huì)產(chǎn)生反沖力。活動(dòng)伊始，就讓學(xué)生在愉快地玩氣球中感受反沖力。學(xué)生在玩的過(guò)程中就會(huì)不斷嘗試不同的玩法：用手感受氣球里噴出的氣體；觀察氣球大小對(duì)氣球在空中運(yùn)動(dòng)時(shí)長(zhǎng)的影響；比較氣球噴氣方向變化與氣球運(yùn)動(dòng)方向的關(guān)系；用氣球投籃（嘗試讓氣球穿過(guò)籃筐）……在活動(dòng)中不斷引導(dǎo)學(xué)生在具體的情境中，反復(fù)固化概念知識(shí)。這樣的體驗(yàn)過(guò)程會(huì)讓學(xué)生對(duì)反沖力的大小、方向有更直觀的認(rèn)知，幫助學(xué)生建立對(duì)“反沖力”概念內(nèi)涵的理解。在玩氣球過(guò)程中，引導(dǎo)學(xué)生思考利用反沖力如何驅(qū)動(dòng)物體，猜測(cè)討論影響氣球小車行駛距離的可能因素有哪些，并根據(jù)實(shí)驗(yàn)條件選擇其中可能性較大的因素進(jìn)行實(shí)驗(yàn)研究。

二、改進(jìn)實(shí)驗(yàn)材料，突出實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象

在科學(xué)教材中設(shè)計(jì)的氣球反沖實(shí)驗(yàn)，是在地面用氣球驅(qū)動(dòng)小車開(kāi)展實(shí)驗(yàn)。在實(shí)際的教學(xué)過(guò)程中或多或少會(huì)碰到因?qū)嶒?yàn)室、教室和器材的局限，使活動(dòng)開(kāi)展不暢或者實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象不明顯的情況。為改變?cè)衅鞑淖枇Υ蟆⒉灰坠潭ā⑿Ч幻黠@等問(wèn)題，本次實(shí)踐活動(dòng)在地面實(shí)驗(yàn)中選擇了教材中的四輪小車，網(wǎng)購(gòu)了氣球動(dòng)力小車活動(dòng)套材、空氣槳電動(dòng)賽車套材等。通過(guò)不斷地體驗(yàn)實(shí)驗(yàn)，學(xué)生發(fā)現(xiàn)：原來(lái)四輪小車在反沖力的作用下行走距離基本不到1米（現(xiàn)象不明顯）且氣球固定比較麻煩；而網(wǎng)購(gòu)的套材小車方向又不易控制。通過(guò)不斷嘗試和調(diào)整，最終拆解下空氣槳電動(dòng)小車支架和氣球小車的噴氣裝置，篩選組合出實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象最明顯且易操作的組合套件。雖然前期在器材甄選過(guò)程中花了較多時(shí)間，但是為學(xué)生學(xué)習(xí)興趣、動(dòng)手能力的培養(yǎng)，突出實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象和后期實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的分析奠定了良好基礎(chǔ)。

三、注重過(guò)程體驗(yàn)，激發(fā)探究樂(lè)趣

興趣是推動(dòng)學(xué)生求知的內(nèi)在力量，因此在實(shí)踐活動(dòng)中要讓學(xué)生充分參與到實(shí)踐活動(dòng)過(guò)程中來(lái)，增強(qiáng)體驗(yàn)感，使學(xué)生產(chǎn)生向往、探索的欲望，讓活動(dòng)更具有探索性和趣味性，激發(fā)學(xué)生探究欲望和樂(lè)趣。本次實(shí)踐活動(dòng)，無(wú)論是問(wèn)題的提出、材料的選擇、方案的設(shè)計(jì)、實(shí)踐的過(guò)程，還是結(jié)論的分析，學(xué)生都充分地參與了，每組和每位學(xué)生都有相應(yīng)的任務(wù)及分工，避免了學(xué)生因未參與實(shí)踐過(guò)程而感到枯燥無(wú)味。

比如，在預(yù)實(shí)驗(yàn)中探討器材的選取時(shí)，師生共同通過(guò)大量選取身邊可能實(shí)現(xiàn)氣球反沖運(yùn)動(dòng)的器材，如，窗簾軌道、齒輪、魚(yú)絲線、窗簾掛鉤等材料，設(shè)計(jì)滑行軌道和運(yùn)動(dòng)物體，在不斷測(cè)試中，選擇了相對(duì)較粗的魚(yú)絲線和塑料套管作為空中滑行的軌道和運(yùn)動(dòng)物體；用空氣槳小車車身和固定氣球的支架組合成阻力更小、更好固定氣球的裝置，替代課本中配套的小車，讓實(shí)驗(yàn)效果更加明顯。學(xué)生在不斷預(yù)實(shí)驗(yàn)中，充分參與到實(shí)驗(yàn)過(guò)程中來(lái)，既在實(shí)踐中動(dòng)手動(dòng)腦激發(fā)思維，也充分激發(fā)了探究科學(xué)的樂(lè)趣。

四、利用有利時(shí)機(jī)，碰撞思維火花

根據(jù)生活經(jīng)驗(yàn)，我們不難發(fā)現(xiàn)，現(xiàn)實(shí)生活中利用氣球反沖力運(yùn)動(dòng)的案例，多為空中的熱氣球、噴氣式飛機(jī)、火箭等，而在地面利用反沖力運(yùn)動(dòng)的例子比較少見(jiàn)。因此，本次實(shí)踐活動(dòng)在原有“不貼近”生活的地面實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)上，增設(shè)了更貼近生活的空中“氣球反沖運(yùn)動(dòng)”實(shí)驗(yàn)情境。同樣通過(guò)引導(dǎo)學(xué)生通過(guò)活動(dòng)前的體驗(yàn)實(shí)驗(yàn)，選擇合適的實(shí)驗(yàn)器材和設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案，突出實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象。

有意思的是，通過(guò)實(shí)驗(yàn)我們發(fā)現(xiàn)，空中實(shí)驗(yàn)和地面實(shí)驗(yàn)總結(jié)出的規(guī)律是有區(qū)別的。

差異一：同樣使用2號(hào)噴嘴，氣球大小為5筒氣，地面行駛距離為6.03米，空中行駛距離為1.61米。

差異二：同樣使用1號(hào)、2號(hào)、3號(hào)、4號(hào)噴嘴，在地面反沖實(shí)驗(yàn)中，我們發(fā)現(xiàn)：噴嘴越大，行駛的距離越遠(yuǎn)；而在空中反沖實(shí)驗(yàn)中，并不像我們預(yù)測(cè)的那樣，噴嘴越大，行駛得越遠(yuǎn)。

對(duì)實(shí)驗(yàn)獲得的第一手?jǐn)?shù)據(jù)，教師利用有利時(shí)機(jī)，適時(shí)引導(dǎo)學(xué)生思考、分析兩者出現(xiàn)的差異，碰撞思維火花，將探究引向深處。

差異一分析：空中反沖實(shí)驗(yàn)運(yùn)動(dòng)裝置前進(jìn)過(guò)程中有卡頓現(xiàn)象，導(dǎo)致總體行駛距離不遠(yuǎn)，和地面反沖實(shí)驗(yàn)行駛距離差距大。分析原因可能是：空中氣球驅(qū)動(dòng)力太小、裝置太重或摩擦力太大（滑動(dòng)摩擦）；地面反沖實(shí)驗(yàn)用的小車是通過(guò)實(shí)驗(yàn)篩選重組的，輪子摩擦力小（滾動(dòng)摩擦），而且利用慣性還可以行駛一定距離；空中反沖實(shí)驗(yàn)用的是滑動(dòng)的塑料桿，滑動(dòng)摩擦力比滾動(dòng)摩擦更大；地面氣球大小5筒氣的行駛距離可與空中15筒氣行駛距離接近，基于這種情況我們考慮需要對(duì)空中的實(shí)驗(yàn)裝置再次進(jìn)行改進(jìn)。

差異二分析：根據(jù)已有的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，我們發(fā)現(xiàn)，地面反沖實(shí)驗(yàn)噴嘴越大行駛的距離越遠(yuǎn)（如圖1所示）；而空中反沖實(shí)驗(yàn)2號(hào)噴嘴行駛的距離最遠(yuǎn)，根據(jù)柱狀圖走勢(shì)分析，我們覺(jué)得行駛最大值有可能在1～2號(hào)或2～3號(hào)噴嘴之間某個(gè)大小的噴嘴（如圖2所示），并不是噴嘴越大行駛的距離越遠(yuǎn)，不能簡(jiǎn)單地將地面反沖實(shí)驗(yàn)規(guī)律應(yīng)用于空中反沖實(shí)驗(yàn)。

五、立足教學(xué)實(shí)際，完善實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)

實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)是學(xué)生開(kāi)展探究活動(dòng)的基礎(chǔ)，是個(gè)復(fù)雜的工程，也是個(gè)思維訓(xùn)練的過(guò)程。學(xué)生通過(guò)參與實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)，不斷嘗試改進(jìn)完善實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)，掌握實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的方法，養(yǎng)成積極動(dòng)手、動(dòng)腦的好習(xí)慣。本次實(shí)踐活動(dòng)中，在對(duì)前期實(shí)驗(yàn)所得的數(shù)據(jù)和現(xiàn)象綜合分析基礎(chǔ)上，進(jìn)一步引導(dǎo)學(xué)生改進(jìn)空中實(shí)驗(yàn)裝置（去掉氣球平衡杠和固定氣球橡皮筋以減輕重量，縮短固定氣球的軌道桿以減輕重量和減小摩擦）。實(shí)驗(yàn)都用3號(hào)噴嘴，氣球大小都為15筒氣，測(cè)得改進(jìn)后的實(shí)驗(yàn)裝置確實(shí)行駛距離更遠(yuǎn)，由原來(lái)的行駛6.89米增加到9.49米（如圖3所示），不僅驗(yàn)證了猜想，學(xué)生從中還獲得了成功的喜悅。

因此教師在教學(xué)中讓學(xué)生主動(dòng)思考、提出自己的設(shè)想、親歷科學(xué)探究的過(guò)程是十分必要的。教師在教學(xué)中立足教學(xué)實(shí)際，在完善實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)上下大氣力是非常值得的。

“氣球的反沖運(yùn)動(dòng)”實(shí)驗(yàn)記錄單三

2022年版《義務(wù)教育科學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)》指出，科學(xué)課程要培養(yǎng)的學(xué)生核心素養(yǎng)集中體現(xiàn)在科學(xué)觀念、科學(xué)思維、科學(xué)探究、態(tài)度責(zé)任等方面。而這些方面能力的形成主要來(lái)源于科學(xué)探究活動(dòng)。本次實(shí)踐活動(dòng)在原有“不貼近”生活的地面實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)上，增設(shè)了更貼近生活的空中“氣球反沖”實(shí)驗(yàn)情境，引導(dǎo)學(xué)生通過(guò)活動(dòng)前的體驗(yàn)實(shí)驗(yàn)選擇合適的實(shí)驗(yàn)器材和設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案。學(xué)生在探究實(shí)踐中，通過(guò)猜測(cè)、設(shè)計(jì)方案、實(shí)驗(yàn)、數(shù)據(jù)分析和交流討論等活動(dòng)，引發(fā)沖突，不斷調(diào)整改進(jìn)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)方案，滲透工程設(shè)計(jì)理念，活躍和拓寬思維，尋找更多有價(jià)值的研究問(wèn)題，以延續(xù)探究實(shí)踐，提升學(xué)生核心素養(yǎng)，進(jìn)而促進(jìn)教育教學(xué)提質(zhì)增效。

【本文系福建省教育科學(xué)“十四五”規(guī)劃2021年度教改專項(xiàng)課題“基于課后延時(shí)服務(wù)的小學(xué)科學(xué)興趣班活動(dòng)內(nèi)容設(shè)計(jì)研究”?的階段性成果，課題立項(xiàng)編號(hào)Fjjgzx21-191】

參考文獻(xiàn)

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