擺動科學(xué)

陶仙娟

摘 要：本文以教科版五年級下冊第三單元中的“擺”為研究對象，根據(jù)實(shí)際操作時(shí)候所反映出的問題，對實(shí)驗(yàn)裝置進(jìn)行改進(jìn)，從而達(dá)到高效精準(zhǔn)，體現(xiàn)實(shí)驗(yàn)的科學(xué)與嚴(yán)謹(jǐn)。

關(guān)鍵詞：小學(xué)科學(xué)； 擺的實(shí)驗(yàn)； 改進(jìn)案例

中圖分類號：G623.6 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1006-3315（2015）02-106-002

小學(xué)科學(xué)新課程標(biāo)準(zhǔn)指出：小學(xué)科學(xué)課程是一門以培養(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。該門學(xué)科以實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)，以探究為核心。為提高學(xué)生科學(xué)素養(yǎng)，培養(yǎng)學(xué)生學(xué)習(xí)科學(xué)的興趣，促進(jìn)動手操作能力，觀察能力，思維能力和表達(dá)能力，實(shí)驗(yàn)教學(xué)尤為重要。但在實(shí)際教學(xué)過程中，教材中的實(shí)驗(yàn)并不是完美的，由于種種原因，教師在實(shí)際備課授課過程中，要做出適當(dāng)?shù)恼{(diào)整，或?qū)?shí)驗(yàn)做出創(chuàng)新設(shè)計(jì)，更好地讓學(xué)生理解科學(xué)知識，提升科學(xué)素養(yǎng)。

一、實(shí)驗(yàn)改進(jìn)內(nèi)容

教科版五年級下冊第三單元《時(shí)間的測量》中的《機(jī)械擺鐘》《擺的研究》《做一個(gè)鐘擺》《做一個(gè)一分鐘計(jì)時(shí)器》四課時(shí)的內(nèi)容。

二、實(shí)驗(yàn)?zāi)繕?biāo)

本實(shí)驗(yàn)研究的擺是“單擺”。所謂單擺是指在細(xì)線的下面拴一個(gè)小球重物，且細(xì)線的質(zhì)量與小球相比可以忽略，球的直徑與線長相比也可以忽略的擺。單擺的擺動具有等時(shí)性，即在擺長一定、擺角較小的情況下，擺來回?cái)[動一次所需要的時(shí)間總是一樣的。對擺的等時(shí)性的研究要著重解決學(xué)生操作方面的一些問題，讓學(xué)生的測量盡量地精確一些。之后，學(xué)生將測量不同重量擺錘的擺在15秒鐘內(nèi)擺動的次數(shù)，不同長度擺繩的擺在15秒鐘內(nèi)擺動的次數(shù)。他們在對測量數(shù)據(jù)的分析過程中會發(fā)現(xiàn)，影響擺的快慢的因素只是擺繩的長短。為了更好地理解鐘擺，并學(xué)會控制鐘擺的快慢。根據(jù)前面的學(xué)習(xí)基礎(chǔ)，學(xué)生也將進(jìn)一步制作一個(gè)每分鐘擺動60次的擺，也就是擺鐘的擺，從而將整個(gè)擺的實(shí)驗(yàn)做到很好的綜合。

教材中涉及到的實(shí)驗(yàn)的具體目標(biāo)如下：

1.《機(jī)械擺鐘》：該課要求我們做一個(gè)擺，并觀察擺在擺動時(shí)候的特點(diǎn)——等時(shí)性。

2.《擺的研究》：該課要求我們對自己做的擺，改變擺錘重量以及擺繩長度后，觀察擺動的快慢，從而了解擺的快慢與什么因素有關(guān)。

3.《做一個(gè)鐘擺》：該課研究擺長怎樣影響擺的次數(shù)。需要在木條或塑料棒上不同位置固定金屬圓片，從而測量擺動次數(shù)。

4.《做一個(gè)一分鐘計(jì)時(shí)器》：該實(shí)驗(yàn)要求學(xué)生通過改變擺繩的長度，從而調(diào)整出一個(gè)一分鐘擺動60次的擺。

三、教材實(shí)驗(yàn)存在的問題

小學(xué)科學(xué)是以實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)的學(xué)科，在對“擺的研究”實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備及實(shí)際授課過程中，發(fā)現(xiàn)有如下問題：

1.《機(jī)械擺鐘》：擺繩的固定雖然簡單，但考慮到之后的實(shí)驗(yàn)，一般用夾子夾住，操作難度較高。

2.《擺的研究》：擺繩長度的改變是實(shí)驗(yàn)的關(guān)鍵，需要提前做好不同長度的擺繩，給實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備帶來麻煩，或用夾子將擺繩夾住，以調(diào)整不同長短，操作難度較高。

3.《做一個(gè)鐘擺》：金屬圓片的固定一般用雙面膠黏住，不易多次使用，而且小棒在擺動過程中，容易打轉(zhuǎn)，影響實(shí)驗(yàn)的結(jié)果。

4.《做一個(gè)一分鐘擺動60次的擺》：實(shí)驗(yàn)過程中需要反復(fù)調(diào)整擺繩的長度，而學(xué)生在實(shí)際操做過程中難度高，導(dǎo)致實(shí)驗(yàn)不夠嚴(yán)密，實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)不夠精確。

四、實(shí)驗(yàn)改進(jìn)思路

1.化繁為間：減少材料的準(zhǔn)備，也方便于操作，提高精確度。

2.實(shí)驗(yàn)整合：將4個(gè)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行簡單整合，有助于實(shí)驗(yàn)的連貫。

五、實(shí)驗(yàn)改進(jìn)設(shè)計(jì)

2.《機(jī)械擺鐘》——擺繩的固定方式。制作單擺時(shí)，通常用打結(jié)的方式固定在支架上，或者借用小夾子，操作時(shí)需要將架子打開，把繩子與支架一同夾住，同時(shí)還涉及到角度問題，所以很多學(xué)生操作起來會有一定的困難。而我采用有洞的桿子作為支架，擺繩直接從小孔穿過，一端用回形針固定，操作方便。

3.《擺的研究》——擺繩長度調(diào)節(jié)方法。實(shí)驗(yàn)要求通過改變擺繩的長度，擺錘的重量，起擺的角度來研究影響擺動快慢的因素。改變角度以及重量較為簡單，但教材中未體現(xiàn)改變擺繩的長度，多數(shù)老師的操作方法是直接制作不同長度的擺繩供學(xué)生使用，但該方法加大了材料準(zhǔn)備的時(shí)間，也有老師指導(dǎo)學(xué)生用小夾子固定擺繩，從而改變繩子長度。但對于小學(xué)生來說，操作復(fù)雜，難度較大。

我采用自制標(biāo)有刻度的鐵架臺作為標(biāo)尺，將擺繩通過一根廢棄的風(fēng)鈴管，下端由鐵架臺螺母固定，通過改變下端螺母高度，間接改變擺繩長度。

4.擺幅與擺動快慢的關(guān)系。利用廢棄太陽高度測量器穿入風(fēng)鈴管作為量角器，可以直接讀出擺幅大小，操作直觀。

5.《做一個(gè)鐘擺》——擺錘的重心改變方式。教材中改變擺錘重心的方法是在木條上用雙面膠固定一個(gè)金屬圓片，而實(shí)際操作的時(shí)候，由于金屬圓片需要經(jīng)常改變位置，而使得粘性減弱，不宜長期使用。于是通過磁鐵代替金屬圓片在小鋼尺上進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，方便數(shù)據(jù)的獲得。

學(xué)生在操作時(shí)發(fā)現(xiàn)，小鋼尺在擺動過程中會動，于是改進(jìn)鋼尺固定方式，用栓代替繩子上。

一個(gè)成功的實(shí)驗(yàn)可以減少許多繁瑣的敘述，往往能起到實(shí)驗(yàn)后無需多言的效果。目前科學(xué)教科書科學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)還有不少內(nèi)容儀器欠缺或者不夠完善。為此，需要教師對已有的實(shí)驗(yàn)做出有益的改進(jìn)，并不斷創(chuàng)造新的科學(xué)實(shí)驗(yàn)，從而促進(jìn)科學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的發(fā)展。 上述將4個(gè)實(shí)驗(yàn)改進(jìn)整合后，減少了材料的準(zhǔn)備，有助于相關(guān)實(shí)驗(yàn)的連貫操作，化繁為簡，便于操作，還提高了實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的精確性。