《怎樣才省力》教學片段與評析

五年級“簡單機械”單元屬于技術與工程領域的內容，本單元是按照“總—分—總”的邏輯關系設計的，即學生先從整體上感知簡單機械，再深入了解每種簡單機械的性質，最后綜合所學了解簡單機械的應用。《怎樣才省力》是本單元的起始課，旨在讓學生從整體上感知生活中4種簡單機械的類型、特點、應用等，提升認識簡單機械的興趣。

從科學觀念看，學生有在生活中使用簡單機械可省力的體驗，但對簡單機械的特點和概念認識不夠清晰。從科學思維看，學生正處于從形象思維到抽象思維的快速發展時期，這就決定了對他們高階思維能力的培養尤為重要；學生對常見工具的名稱、使用方法都比較熟悉，但將使用這些工具搬動物體的過程生成模型進行表征，從而建立起證據與觀點之間的關系相對較難，這也是教學需要突破的難點。從探究實踐看，學生已初步具有從事物的結構、功能、變化及相互關系等角度提出探究問題、制訂探究計劃的能力，教師要設計相對開放的教學環節，讓學生從不同的角度、用不同的方法完成實踐活動，以此發展他們的高階思維能力和自主學習能力。從態度責任看，學生比較樂于與他人就分歧進行交流和辯論，教師需要搭建與之相適應的平臺。

片段一：提出問題

師：學校重新粉刷墻面，需要把釘裝飾畫的圖釘拔下來，怎樣才能更快、更好地拔下來呢？

生：可以用手拔。

生：可以用羊角錘。

生：可以用一字改錐撬。

師：到底哪種方法比較輕松呢？就讓我們在木板上試一下拔釘子吧。由于涉及羊角錘的使用，那先來看看它的使用方法。

（學生觀看羊角錘使用方法的視頻。）

師：接下來同學們可以動手試一試。在活動過程中一定要佩戴手套，避免用力過猛而受傷，將拔出的圖釘放到一次性紙杯中，用完的器械及時放回工具箱。

（學生拔圖釘活動結束后，交流用不同方法拔圖釘的感受。）

生：我開始嘗試用手拔，很硌手，也很吃力，接著使用羊角錘，發現非常省力。操作過程中還有個小竅門，羊角錘不能對著自己，這樣會有些費力。

生：用一字改錐撬也比較省力，但不如羊角錘方便、安全。

師：我們把凡是能夠改變力的方向和大小的裝置統稱為機械。羊角錘、一字改錐的結構非常簡單，所以又稱為簡單機械。

評析：生活是學生學習的源泉，教師創設貼合他們生活的情境，能激發他們學習的內在動機，使他們保持探究興趣，初步對簡單機械形成總體認知，感受到使用簡單機械能夠省力。

片段二：實踐操作

1.制訂計劃

師：簡單機械的種類有很多，在生活中我們要根據需求選擇合適的簡單機械。如果要完成以下任務，需要用到哪些簡單機械呢？請各小組展開討論，并說一說你們選擇的原因是什么。

（出示課件：第一組圖片的任務情境有：將行李箱抬上臺階、擰緊螺母、撬動大石頭、將紅旗升上旗桿頂；第二組圖片展示的有活口扳手、木棍、滑輪、斜坡。學生小組內交流后，匯報結果。）

生：推行李箱上階梯需要用到斜坡。

生：將螺母擰緊，需要使用扳手，注意扳手與螺母要匹配。

生：撬動大石頭要用到木棍，我知道運用的是杠桿原理，根據經驗我認為支點放得靠前些會省力。

生：將紅旗升至旗桿頂要選擇滑輪，在頂端放置滑輪，在下方拽繩子就可以將紅旗升上去。

2.動手操作

師：教室里設置了4個情境區域，分別是幫助老師將行李箱搬上臺階、擰緊木板上的螺母、撬動大石頭、將紅旗升至旗桿頂。同學們選擇合適的簡單機械，完成相應的任務。大家操作過程中一定要佩戴手套，注意安全，每項任務完成后要將工具還原。

（學生分小組實踐操作。）

師：哪個小組說一說是如何操作的？

生：第一次用手將行李箱拎上平臺，非常費勁。后來我們沿著斜面把行李箱拖了上去，省力很多。

生：使用扳手要注意選擇合適的型號，我們在操作時發現要用另一只手固定住螺絲釘的底部，不讓它亂動，然后順著一個方向旋轉扳手，這樣螺母就能被擰緊了。

生：撬動大石頭用到了杠桿原理。使用杠桿會更省力一些，而且支點的位置越靠前，就越省力。

生：我們先前想直接將紅旗掛上去，可是旗桿太高，夠不到頂端，后來我們借助滑輪，直接在下方固定紅旗，通過向下拉繩子，就將紅旗升到旗桿頂了。

師：針對以上的操作過程，其他組還有什么補充或者不同意見嗎？

生：滑輪在使用上可以根據運送物體的大小調整輪子和繩子的大小、長短以及材質。

生：我想補充杠桿部分，撬動大石頭的支點如果移向后方，會成為費力杠桿，支點在中間，就會成為等力杠桿。現在游樂場里常見的蹺蹺板就是等力杠桿，古代的投石機是費力杠桿，使用費力杠桿投石頭飛出的距離會更遠。

生：在撬動大石頭時，我覺得應該用扁的木棍，或者前面頭是扁的，這樣效果會更好。

生：如果斜面的坡度再小一些，平緩一些，可能會更省力氣。

評析：獲取充足的經驗事實是建構模型的基礎，此環節學生通過完成4個任務，并描述使用簡單機械的過程，從而獲取建構模型所需要的經驗事實。總結每種做法并及時補充完善，為學生抽象4種簡單機械模型的本質奠定了經驗基礎，也培養了他們的發散思維。

片段三：得出結論

師：你能畫出其中一個簡單機械的示意圖嗎？

生：（一邊畫圖，一邊講解）我們以將行李箱拉上臺階這幅圖為例，我們用斜線表示斜面，它與地面形成一個夾角，拉行李箱時受到的力平行于斜面，這就是斜面的簡單示意圖形。

師：請同學們按照這個同學的示范，嘗試把剩下的3個任務中用到的簡單機械模型畫出來。

（學生以小組為單位繪制簡單機械示意圖，如圖1。）

師：哪個小組來分享你們畫的示意圖呢？

生：我們組畫的是滑輪。這個裝置可以改變力的方向，利用輪子，將繩子繞過它，通過向下的力將物體升起，這樣，人在下方拉拽繞在輪子上的繩子就可以將物體升至高處，非常方便。所以，我們根據實物理解這樣繪制：圓圈代表輪子，兩邊的線是繞在輪子上的繩子，力的方向向下，物體隨之上升。有了滑輪裝置，人在下面拉拽繩子，就可以直接將物體運到高處，省時、省力。

生：我們組畫的是杠桿。撬動重物首先需要一個棍子，我們用橫線代表棍子，棍子下方的三角形代表的是支點。因為支點靠前會更省力，所以我們把支點的位置靠近重物，這里用圓代表石頭，通過棍子后端施加向下的力，使石頭向上翹起。

生：我們組畫的是輪軸。中心的螺絲釘是一個軸，扳手圍著軸順時針旋轉，所以我們在繪圖時，用豎線代表中心軸，力的方向是圍繞軸順時針旋轉，箭頭代表旋轉的方向。我們發現如果手放在扳手的近端根本轉不動，只有握住扳手的遠端才能實現省力。

師：同學們總結一下，這些簡單機械有沒有相同點？

生：都能夠更快地完成工作，提高工作效率。

師：它們的科學名字分別叫什么？

生：它們分別叫斜面、滑輪、杠桿、輪軸。

評析：用圖示的方式建構理想模型是模型建構的一種重要方式。學生通過分析、比較、綜合等思維，抓住了簡單機械模型的本質，從而抽象出四種理想模型。學生從能說出簡單機械，到了解4種簡單機械的特點，經歷了建構模型的過程。

片段四：應用與拓展

師：課件中的物體或裝置都應用了哪些簡單機械呢？請同學們從工具箱內取出相應的圖片，以小組為單位分別粘貼到相應任務區的展牌上。

（學生交流并在展板上粘貼相應的圖片。）

生：我們分別將方向盤、門鎖貼到了輪軸組；剪刀、壓蒜器、蹺蹺板貼到了杠桿組；盤山公路貼到了斜面組；吊車貼到了滑輪組。

生：我看其他同學都將吊車貼到了滑輪組，吊車的起重臂同樣也運用到了杠桿的原理，所以我們組也將它貼到了杠桿組。

師：你考慮得很全面！通過這節課的學習，我們知道了什么是簡單機械，了解了它的種類、特點、作用以及生活中的應用。關于簡單機械，你們還想了解些什么？

生：在運輸大體積物品時，將水灑在地上凍成冰，那么冰算不算簡單機械？

生：簡單機械還有哪些種類？

生：三國時期諸葛亮發明的木牛流馬算不算簡單機械呢？

生：生活中哪些物品還用到了簡單機械？

評析：此活動是本節課的拓展，學生通過對簡單機械的認知了解，回歸到生活中的運用，深刻體會到科學與生活的聯系，了解到科學的真正價值，增強了學習科學的興趣。

總評

本課立足于學生核心素養的發展，以科學思維能力、科學探究和實踐能力作為重點，促進他們學習能力、探究能力、創新能力的發展。本課的重難點在于模型建構的分析過程，學生以生活經驗和操作過程為基礎，從不同角度分析、思考問題，提出新穎而有價值的觀點，對客觀事物以繪畫的方式進行抽象理解和概括，提出合理觀點，較好地建構了科學概念。

本課以學生的生活為基礎，創設情境，引發他們的認知沖突，從而激發他們學習科學的內在動機、創新思維，讓他們主動參與、動手動腦、積極體驗。同時，教師適時引導學生對所學知識和方法進行總結、反思、應用與拓展，促進他們自主學習和合作學習能力的發展。

（作者單位：邊亞希，河北省石家莊市實驗小學；郭春霞，河北省石家莊市長安區教育局教研室；敦文術，河北省石家莊市教育科學研究所）