兒童親歷標(biāo)準(zhǔn)科學(xué)工具產(chǎn)生歷程的價(jià)值探尋與實(shí)踐研究

秦愛軍

摘要：教科版小學(xué)科學(xué)教材中有“標(biāo)準(zhǔn)科學(xué)工具”的內(nèi)容，本文嘗試從讓兒童親歷標(biāo)準(zhǔn)科學(xué)工具產(chǎn)生歷程的角度開展教學(xué)，并從科學(xué)知識、科學(xué)方法、情感、社會技術(shù)這四個(gè)方面來探尋其中蘊(yùn)含的教育價(jià)值。

關(guān)鍵詞：親歷;標(biāo)準(zhǔn)科學(xué)工具;產(chǎn)生歷程;價(jià)值探尋

中圖分類號：G623 ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A ? ? 文章編號：1674-9324（2016）41-0278-03

一、前言

本文所指的標(biāo)準(zhǔn)科學(xué)工具是指用于計(jì)量物體長短、體積、輕重、溫度等的物體，一般包括量筒、直尺、雨量器、彈簧測量計(jì)、溫度計(jì)等。通過調(diào)查，筆者發(fā)現(xiàn)小學(xué)科學(xué)標(biāo)準(zhǔn)科學(xué)工具內(nèi)容的教學(xué)流于表面，基本流程是觀察認(rèn)識、學(xué)習(xí)使用和練習(xí)操作。這樣容易導(dǎo)致以下結(jié)果：

1.學(xué)生不明白工具為何有這樣的結(jié)構(gòu)。

師：請大家仔細(xì)觀察彈簧測力計(jì)由哪幾部分組成的？想想各部分有什么作用？

學(xué)生對照書本觀察。

師：每一大格是多大的力，一小格是多大的力，最大測量范圍是多少。

2.學(xué)生不理解工具材料為何這樣選擇。

師：用力慢慢拉彈簧，觀察彈簧的形狀有什么變化。拉力慢慢減小，彈簧的形狀又有什么變化。試著說說彈簧測力計(jì)為什么能測量力的大小。

生：用力拉，彈簧伸得長，拉力小彈簧伸得短。

玩過彈簧的兒童都知道，橡皮筋也具有同樣的特點(diǎn)，橡皮筋可以代替彈簧嗎？兩者特點(diǎn)完全一樣嗎？學(xué)生不得而知，也沒有產(chǎn)生這樣的疑問。

3.學(xué)生不明白工具為何這樣使用。觀察之后，課件出示“彈簧測力計(jì)測重力時(shí)的注意事項(xiàng)”后練習(xí)使用。

學(xué)生能做到按要求測量，但為什么讀數(shù)時(shí)要平視？為什么要先檢查指針是否對準(zhǔn)“0”刻度？為什么要手拿提環(huán)？這些學(xué)生都不明白。

這樣的教學(xué)效果并不是特別理想，學(xué)生對觀察是缺乏興趣的，他們只關(guān)注如何使用，對工具是如何產(chǎn)生的，為什么這樣設(shè)計(jì)缺乏認(rèn)知。

二、研究的模型圖

三、教學(xué)實(shí)踐

讓兒童親歷標(biāo)準(zhǔn)科學(xué)工具產(chǎn)生歷程是一種全新的嘗試，在充分研讀教材的基礎(chǔ)上對教材進(jìn)行拓展，引領(lǐng)學(xué)生通過選擇材料、設(shè)計(jì)制作、進(jìn)一步研發(fā)等“親歷探究”來更好地理解和掌握工具的使用，促進(jìn)思維發(fā)展。

1.讀透拓展教材。教師必須對教材有一個(gè)全方位的研讀。初看教材，了解在教材中標(biāo)準(zhǔn)科學(xué)工具內(nèi)容的分布，所處的地位;細(xì)品教材，閱讀教師參考用書，讀懂文本的每一句話，每一幅圖，明確教學(xué)內(nèi)容與教學(xué)目標(biāo)之間的關(guān)系。反思教材，依據(jù)教學(xué)經(jīng)驗(yàn)，按照學(xué)生實(shí)際情況反思教材設(shè)置的合理性和適用性，對教材質(zhì)疑、調(diào)整、改進(jìn)。拓展教材，思考能否用更有效的方法和器材來達(dá)成我們的教學(xué)目標(biāo)，促進(jìn)學(xué)生思維的發(fā)展。

2.設(shè)計(jì)研發(fā)學(xué)具。在對教材透徹理解整體把握的基礎(chǔ)上，我們需要對教學(xué)目標(biāo)重新定位，并設(shè)計(jì)和研發(fā)學(xué)具。如《測量力的大小》的技能目標(biāo)：經(jīng)歷測力計(jì)產(chǎn)生、改良的過程。科學(xué)規(guī)范地使用測力計(jì)測量力的大小;情感目標(biāo)：體會到工具的產(chǎn)生源自生活的需求，又能更好地為我們的生活服務(wù)。材料：橡皮筋、彈簧、鐵架臺、夾子，塑料板、記號筆、1袋米，3袋等重的沙子、記錄紙、彈簧測力計(jì)。

如圖所示：每袋米等重，每袋沙子也等重，米和沙子重量不同;在塑料板頂端裝上掛鉤掛橡皮筋和彈簧，橡皮筋和彈簧上可以鉤住米袋和沙袋;夾子夾住記錄紙固定在鐵架臺上;橡皮筋、彈簧有彈性，棉線幾乎沒有彈性;記號筆用于在記錄紙上畫記號。

3.引領(lǐng)“親歷”探究?！皟和H歷標(biāo)準(zhǔn)科學(xué)工具產(chǎn)生歷程”實(shí)際上是模擬讓兒童經(jīng)歷人類從生活需要出發(fā)，發(fā)明并慢慢改良工具的過程。由教師提供材料和學(xué)具，從生活中的某種需要出發(fā)，逐步引領(lǐng)孩子想出方法，進(jìn)行探究，從而解決問題?！稖y量力的大小》一課筆者設(shè)計(jì)了由“猜測兩個(gè)物體輕重，掂一掂比較”入手、“選擇合適材料比較輕重”、“選擇合適材料制作工具”、“觀察認(rèn)識彈簧測力計(jì)”、“學(xué)習(xí)使用”等環(huán)節(jié)，目的是讓學(xué)生親身感受到工具的產(chǎn)生和改良的過程，同時(shí)還能讓學(xué)生更好認(rèn)識和使用彈簧測力計(jì)。

4.指導(dǎo)實(shí)踐操作?！皟和H歷標(biāo)準(zhǔn)科學(xué)工具產(chǎn)生歷程”主要分三步走：首先對比工具，了解構(gòu)造。引導(dǎo)學(xué)生把自制原始的工具和實(shí)驗(yàn)室的工具對比，發(fā)現(xiàn)區(qū)別。接著初次使用，反饋數(shù)據(jù)。然后掌握方法，再次使用。標(biāo)準(zhǔn)科學(xué)工具的操作使用有多項(xiàng)注意點(diǎn)，需要反復(fù)操作才可以掌握。

四、價(jià)值探尋

1.科學(xué)知識方面。

（1）在對比特性的基礎(chǔ)上選擇材料。工具的產(chǎn)生來自人們的生活需要，材料同樣是人們在長期的生活中逐漸發(fā)現(xiàn)的。不同的材料有不同的特性。

出示一袋沙子和一袋米，師：猜一猜誰受到的重力更大？

生1：沙子重。生2：米重，看上去米更多。

師：你能用什么方法比較出來？生：電子秤、天平。

師：是個(gè)好辦法，但是老師今天沒有準(zhǔn)備。

教師出示棉線、彈簧、橡皮筋，問學(xué)生選擇哪種并說理由。

生1：我選橡皮筋，因?yàn)橄鹌そ钣袕椓?。?：我選彈簧，因?yàn)閺椈梢灿袕椥浴?/p>

師：為什么不選擇棉線呢？生：棉線沒有彈力。

通過對比，彈簧和橡皮筋因?yàn)橛袕椓Χ鴦俪觥?/p>

（2）在嘗試測量的過程中認(rèn)識結(jié)構(gòu)。兒童親歷標(biāo)準(zhǔn)科學(xué)工具的產(chǎn)生歷程，需要在使用粗糙自制工具測量的基礎(chǔ)上進(jìn)行對比，從而發(fā)現(xiàn)兩者的異同。

師：我們用自制的簡易溫度計(jì)比較出了2種液體誰更熱一些，大家對比觀察實(shí)驗(yàn)室用的溫度計(jì)，看看哪些小組獲得的信息多。

組1：我們組發(fā)現(xiàn)溫度計(jì)的刻度范圍是0℃-100℃;每一大格是10℃，每一小格是1℃。能夠很清楚地知道是多少度。

組2：溫度計(jì)的刻度范圍應(yīng)該是-5℃-103℃，雖然沒有標(biāo)出數(shù)字，但是有刻度。

組3：我們發(fā)現(xiàn)剛剛拿到溫度計(jì)時(shí)讀書時(shí)23，手握住下面后厘米紅色的東西慢慢升到32.溫度計(jì)中間應(yīng)該是空的。

組4：我們組還發(fā)現(xiàn)，溫度計(jì)頂端有一個(gè)空的泡泡。

自制溫度計(jì)只能大致測量出水溫是冷、溫和熱，比較粗糙。在此基礎(chǔ)上去發(fā)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)室的溫度計(jì)結(jié)構(gòu)事半功倍。

（3）在明白結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上正確使用。標(biāo)準(zhǔn)科學(xué)工具的正確使用不是一次指導(dǎo)就能夠完全學(xué)會的，需要一個(gè)反復(fù)的、不斷糾正的過程。建立在明白標(biāo)準(zhǔn)科學(xué)工具結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)上的操作，更有利于學(xué)生掌握正確的操作技能。雨量器是用來收集降水的專用器具，通過配套量筒來測定降水量。氣象站的雨量器要如何使用呢？為什么有一個(gè)不一樣的量筒呢？通過觀察，學(xué)生發(fā)現(xiàn)，接水的容器口子更大，大容器中的水倒入特制小量筒自然高度不同。

2.科學(xué)方法方面。

（1）在猜想后驗(yàn)證。在教學(xué)活動(dòng)中，教師要讓學(xué)生大膽猜想，仔細(xì)觀察，謹(jǐn)慎思考，進(jìn)行驗(yàn)證。

簡易雨量器的選用需要透明直筒玻璃杯。大小不同的直筒玻璃杯測量出的降雨量都一樣嗎？學(xué)生高度懷疑，讓學(xué)生帶著這種猜想去進(jìn)行驗(yàn)證?？梢杂脼⑺畨馗呖諊娝M降雨，也可以雨天把這些容器放在室外測量水的高度。

通過實(shí)際測量，學(xué)生驚訝的同時(shí)明白了科學(xué)道理。

（2）在操作中發(fā)現(xiàn)。知識不能僅通過傳授和模仿而來，必須要讓學(xué)生成為一個(gè)小小的研究者，在實(shí)踐操作中積極探究，主動(dòng)學(xué)習(xí)。老師要給學(xué)生提供自主探究的條件，讓他們自己“發(fā)現(xiàn)”知識。

活動(dòng)1：先用橡皮筋比較出一袋沙子和一袋米的輕重;再用彈簧比較出一袋沙子和一袋米的輕重。

完成任務(wù)1的小組，用一袋米換取新的任務(wù)單和材料。

活動(dòng)2：一邊掛一邊觀察思考：

橡皮筋和彈簧都可以比出一袋米和沙子有多重，兩種材料有不一樣嗎？學(xué)生順著“探索—發(fā)現(xiàn)”的主線，分別對橡皮筋和彈簧進(jìn)行探究，從實(shí)驗(yàn)記錄單上尋找不同點(diǎn)，這樣的學(xué)習(xí)是積極的，這樣的探究能夠真正激活學(xué)生的思維。

（3）在類比中聯(lián)想。標(biāo)準(zhǔn)科學(xué)工具產(chǎn)生的歷程往往伴隨著舉一反三，觸類旁通。學(xué)生通過類比思維方法，溝通新舊知識聯(lián)系，發(fā)現(xiàn)科學(xué)原理。

師：簡易溫度計(jì)只能大致區(qū)分出冷、溫和熱，普通溫度計(jì)可以測量水的溫度。通過課外收集資料你還知道有哪些溫度計(jì)嗎？

生1：測量體溫的體溫計(jì)，最小刻度0.1℃，量程35.0℃—42.0℃。

生2：測量氣溫有氣溫計(jì)，我家的氣溫計(jì)測量范圍是-30℃—50℃。

生3：我家有數(shù)字溫度計(jì)，很快就可以知道幾度。

師：不接觸物體可以測量溫度嗎？你覺得還有哪些先進(jìn)的溫度計(jì)？

教師出示購買來的溫度計(jì)（如圖）問：這也是溫度計(jì)，一起來玩一玩。

科技發(fā)展日新月異，溫度計(jì)這樣的工具也是花樣功能層出不窮。如上圖的溫度計(jì)，里面的液體密度隨溫度變化而變化，每一個(gè)玻璃球里所充的液體量不同，重量也就不同。氣溫上升，液體密度變小，較重的球慢慢沉到底部。學(xué)生明白其中的原理后，震驚不已。

3.情感方面價(jià)值的探尋。

（1）從計(jì)量單位源于人名中激發(fā)學(xué)生熱情。標(biāo)準(zhǔn)科學(xué)工具的計(jì)量單位很多采用的是科學(xué)家的名字，比如牛頓、攝氏度等，學(xué)生充滿了羨慕。教師繼續(xù)拓展，用人名作為計(jì)量單位的還有哪些。此外，還可以告訴學(xué)生第一個(gè)發(fā)現(xiàn)某顆星星的人可以申請這顆星星的命名權(quán)。

（2）在親歷工具產(chǎn)生歷程中體驗(yàn)成功。學(xué)生最喜歡實(shí)驗(yàn)，親歷標(biāo)準(zhǔn)科學(xué)工具產(chǎn)生歷程，更能體會到探究的喜悅，如果這個(gè)探究是創(chuàng)新的，那么喜悅更巨大。

彈簧和橡皮筋都有彈性，都能夠比較出一袋沙子和一袋米誰更重一些。但是兩者有不同點(diǎn)嗎？

學(xué)生對比記錄紙上的刻度，發(fā)現(xiàn)：橡皮筋伸長間距不均勻，越來越大;彈簧的伸長間距基本相等。師：如果要做一個(gè)可以測量物體輕重的工具，你選擇彈簧還是橡皮筋？說說理由。生：我選彈簧，因?yàn)閺椈缮扉L的距離基本相等。

本課教材的拓展活動(dòng)中要求學(xué)生用橡皮筋作為制作簡易測力計(jì)的材料，并沒有指出橡皮筋和彈簧實(shí)質(zhì)不同。通過這樣的“創(chuàng)新發(fā)現(xiàn)”，學(xué)生體會到巨大的成功。

4.社會技術(shù)方面的價(jià)值探尋。新課標(biāo)指出：科學(xué)技術(shù)促進(jìn)了生產(chǎn)力的發(fā)展，為人類在更大范圍、更深層次上認(rèn)識并合理利用自然提供了可能，促進(jìn)了人們的生產(chǎn)方式、生活方式和思維方式的變革。

（1）從縱橫對比中發(fā)現(xiàn)優(yōu)點(diǎn)。社會是不斷發(fā)展的，社會的科學(xué)技術(shù)也是不斷進(jìn)步的。在兒童親歷標(biāo)準(zhǔn)科學(xué)工具產(chǎn)生歷程之中，學(xué)生能較容易領(lǐng)悟這點(diǎn)。尺子發(fā)明以前人們是怎么測量長度的呢？手張開，大拇指和中指的距離是一尺;人的小臂上有尺骨，可以作為一肘……歷史慢慢發(fā)展，科技慢慢進(jìn)步，出現(xiàn)了統(tǒng)一的長度厘米、米等。長度的標(biāo)準(zhǔn)科學(xué)工具也日益豐富，三角板、直尺、米尺、布卷尺、鋼卷尺……

（2）在發(fā)現(xiàn)不足后嘗試改進(jìn)。標(biāo)準(zhǔn)科學(xué)工具來源于生活需要，又服務(wù)于生活，在不斷的使用中創(chuàng)新和完善改進(jìn)。鐘表的出現(xiàn)和創(chuàng)新就是如此。人們根據(jù)太陽掌握時(shí)間，日出而作，日落而息，利用光影計(jì)時(shí);發(fā)明了水鐘，用水測量時(shí)間;發(fā)明了機(jī)械擺鐘;現(xiàn)代的計(jì)時(shí)工具更豐富多彩：秒表，石英鐘……讓兒童經(jīng)歷一個(gè)單元的工具產(chǎn)生、改進(jìn)過程，學(xué)生能夠深深體會到創(chuàng)新的魅力。

五、研究的成效

兩年多的持續(xù)專研取得較好的效果，以此思路設(shè)計(jì)的教學(xué)，制作的教具獲得好評。

1.更好地促進(jìn)教師專業(yè)發(fā)展。首先促進(jìn)教師對教材的有效研讀，找出不足，有所突破，助力經(jīng)典內(nèi)容教學(xué)的再設(shè)計(jì)。其次促進(jìn)教師對課堂的有效思考，讓學(xué)生經(jīng)歷標(biāo)準(zhǔn)科學(xué)工具產(chǎn)生的歷程源自課堂，服務(wù)于課堂。學(xué)具再設(shè)計(jì)，離不開教師對學(xué)生的思考和理解。另外也提升教師的創(chuàng)新設(shè)計(jì)能力，這是一個(gè)挑戰(zhàn)！

2.更好地提升學(xué)生學(xué)習(xí)效率。首先提升了學(xué)生實(shí)驗(yàn)探究的有效性，學(xué)生的發(fā)現(xiàn)更具說服力，理解了如何使用，提升了學(xué)生對工具原理的認(rèn)識深度和廣度。其次提供了學(xué)生生動(dòng)的創(chuàng)新榜樣，對工具的一系列改進(jìn)中，學(xué)生會看在眼里，用在手里，思在心里，他們會知道原來工具還可以有更好的突破，這就是學(xué)生創(chuàng)新教育的活素材。最后，提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。從生活實(shí)際出發(fā)設(shè)置的一系列活動(dòng)讓兒童“親歷”標(biāo)準(zhǔn)科學(xué)工具的產(chǎn)生、改良的過程，學(xué)生趣味盎然。

標(biāo)準(zhǔn)科學(xué)工具產(chǎn)生歷程蘊(yùn)含了豐富的科學(xué)教育價(jià)值，以學(xué)生為本，讓學(xué)生經(jīng)歷標(biāo)準(zhǔn)科學(xué)工具產(chǎn)生的歷程，值得嘗試。

參考文獻(xiàn)：

[1]教育部.全日制義務(wù)教育科學(xué)（3-6年級）課程標(biāo)準(zhǔn)（實(shí)驗(yàn)稿）[M].北京：北京師范大學(xué)出版社，2002.

[2]教育部.義務(wù)教育初中科學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)（2011年版）解讀[M].武漢：湖北教育出版社，2012.

Children Through the Standard Scientific Tools Produce Course Exploring and Practice of Research

QIN Ai-jun

（Jiande City Hangtou Central Primary School，Jiande，Zhejiang 311612，China）

Abstract：Teach edition of the elementary school science teaching material of the content of the "standard scientific tools"，this article tries to let children through standard teaching scientific tools to produce process point of view，and from the scientific knowledge，scientific method，emotional，social technology to education implied in the four aspects of value.

Key words：experience;standard scientific tools;produce process;exploration of value