从三改《做一个钟摆》谈优化实验材料

    邹菊芳

    摘 要：小学科学教育最大的特点就是以实验为基础。科学实验是小学科学课堂中，学生像小小科学家一样，亲历探究过程，形成科学概念的主要途径。本文结合教学五年级下册《做一个钟摆》为案例，浅谈实验室中对实验器材的优化。

    关键词：实验材料; 优化

    中图分类号：G623.6 ? ? ? ? ? 文献标识码：A ? ? ? 文章编号：1006-3315（2019）03-055-001

    小学科学课堂教学倡导探究式教学。亲身经历以探究为主的学习活动是学生学习科学的主要途径，科学课程应向学生提供充足的器材和时间。①同时，实验教学是培养学生创新思维和动手能力的重要教学资源，在教学中选择优良的实验器材，对一些不合理的器材进行改进，是提高小学科学实验教学效率的有效途径。

    第一次教学感受：实验材料不合理，导致课无法进行下去

    在前兩节课已经了解了摆的快慢与摆幅大小、摆锤重量无关，与摆绳长短有关三个概念。在前一课结束前，学生进一步明确了摆绳一样长，摆锤长度不同的两个摆（30厘米和15厘米），摆锤长，摆动慢;摆锤短，摆动快。

    于是提出，在这个摆锤是30厘米长的摆的底部固定一个圆形铁圈，你们觉得它的快慢与没有铁圈的摆，谁摆得快？根据前面所学知识，摆的快慢与摆锤重量是没有关系的，却与摆绳长度和摆锤长度有关，而这里的摆绳长度和摆锤长度都是相同的，所以，很多孩子都猜测应该是相同的。也有孩子简单地认为：既然老师你这样提出来了，那么，摆的快慢肯定会不一样。我鼓励他们进行实验。拿出书本上提出的材料：一根木条（木结构模型中的木条，长度和宽度都是一样的），一端钻一个小孔，另一端用双面胶粘上铁圈，学生提出先不粘铁圈，测量30厘米长摆锤15秒摆了几次，再测量粘上铁圈后摆了几次。这时候，问题就出现了：现象不明显，实验数据不能说明问题。让我一下子陷入了尴尬的境地，按照书本的设计，30厘米处有铁圈测得的数据应该会比没有铁圈测得的数据要慢，从而引导学生继续研究，铁圈的位置的变化会改变摆的快慢与否，最后得出结论：铁圈位置的变化使得木条的重心发生了变化，而重心的改变最终引起的是摆长的变化。现在，已经无法让课进行下去了……

    纵观整个教学，学生的回答有理有据，实验设计很严谨，实验过程孩子们也是很认真，那怎么会出现这样的问题呢？课后，自己也是反复地进行实验，可是得到的结果却是一样的，通过查找各方面的资料，原来是选择的木条比较轻，就会受到较大的空气阻力，所以对摆的影响也是比较大的。既然找到了问题所在，赶紧换实验材料。

    第二次教学感受：实验材料不够严谨，会引发争议

    既然上一次的材料较轻引起了实验数据不明显，那就选择材料重的。经过向老教师讨教后，决定用30厘米长的钢尺，钢尺的一端正好有一个小孔，免去了打孔的麻烦，然后用小的圆形磁铁来固定较大较重的铁圈，只是要提醒学生注意的是，铁圈固定在0刻度时，我们看作距离摆绳的固定点是30厘米，在10刻度时，看作距离摆绳的固定点20厘米，20刻度时，看作距离摆绳的固定点10厘米。通过试验，发现有的孩子被这里的数据绕晕了，继续改进。打印了一张带有刻度的纸条重新贴在钢尺上。这次的效果明显要比上一次好了许多，也让我的课得以顺利完成。正当我在得意之时，有一位经验丰富的老教师给我提出了一个问题，他说：“我看你用的圆形磁铁是强磁性的。”我连忙解释：“如果用普通的磁铁，会出现摆着摆着，铁圈掉下来的情形。”“用强性磁铁会不会让人觉得会产生干扰，因为它旁边的是铁架台，铁制品！”被他一语点醒梦中人。

    第三次教学感受：不厌其烦改材料，使实验更有成效

    用什么样的材料既要重，又要不受铁架台的影响？正在一筹莫展的时候，看到有个小朋友的铅笔盒里有一把特殊的尺子——用绝缘板做成的推销电子元器件的尺子。这种材料比同样大小的塑料要重一些，甚至比钢尺还要重，问题的关键是不能用强性磁铁来固定上面的铁圈。好在这种材料还是很好加工的，用电钻在上面打孔很容易，于是，就把铁圈也一并换掉了，换上了配套的螺丝和螺母，为了实验现象对比更加明显，可以选择较粗、较长的螺丝，配套螺母可以配上两、三个，总之，随着螺母位置的变化，重心位置变化越明显越好。果然，实验材料经过这样一改，实验现象也更明显了。由此，我感受到了实验器材的选择和优化，对于一节科学课是何等的重要。

    案例反思

    1.优化实验器材，就要提供有结构的材料

    “有结构”的材料指的是在探究环节中，教师主要选择与新授概念相联系的材料，即各部分联系紧密，通过其相互作用能揭示一系列有关现象的材料，按层次提供给学生，让学生去支配，以便探索出这些材料所能揭示的，也是教师希望儿童认识的事物的性质与规律，从而获得对事物的感性认识和初步的理解认识。②就如上面案例中一开始用到的制作摆的材料，木条和铁圈，由于重量较轻，导致摆的快慢受到影响，从而得到与科学概念背道而驰的结论，这样的材料显然是不符合要求的。而经过材料优化后，孩子们的探究活动更加顺利，从摆的快慢受到摆锤长度的影响，到摆锤末端放了重物后，也影响摆的快慢，再到重物在摆锤位置上的改变，一系列的变化，让孩子们能更加深入地思考，这些的改变归根结底改变了什么最终导致摆的快慢的变化。接着老师再适时地提出重心和摆长的概念，让孩子们的知识结构得到提升。

    2.优化实验器材，就要提供有成功保障的材料

    科学课是用事实说话的，那么，在第一次实验中，得到的结论完全是相反的，那怎样让学生信服呢？因此，教师在平时的教学当中，除了要经常以“科学是可以重复的”这一理念，让孩子多动脑、多动手，在动脑动手的过程中养成尊重事实的科学态度，也要求教师在平时的工作中，做一个有心人，在备课中，多用心，多考虑实验中是否会出现什么问题。也就是在要求学生向科学家一样来做实验之前，自己也来做一做“科学家”。要尽量把成功率最高的材料提供给学生，让学生体验到成功的喜悦，也从中归纳总结出事物的性质与规律。

    由此可见，准备有结构的材料，准备有成功保障的材料，不仅在顺利完成教学任务上，在培养学生的科学精神和科学素养上更有着不可磨灭的作用。

    参考文献：

    [1]《小学科学学科教学建议30条》

    [2]夏小兰.《探究学习中创设“有结构”的材料》，《教育》，2014年第09期