動(dòng)手之前先動(dòng)腦
——“擺的研究”教學(xué)例談

鄒席

動(dòng)手之前先動(dòng)腦
——“擺的研究”教學(xué)例談

鄒席

其實(shí)，科學(xué)課不光要讓學(xué)生動(dòng)手做一做，知道科學(xué)結(jié)論是怎么樣的，更要讓學(xué)生動(dòng)手之前先動(dòng)腦，即要在學(xué)生動(dòng)手實(shí)驗(yàn)之前，引導(dǎo)學(xué)生學(xué)會(huì)發(fā)現(xiàn)問題，建立假說，設(shè)計(jì)方案，從而培養(yǎng)科學(xué)探究的能力。

一、創(chuàng)設(shè)情境，培養(yǎng)學(xué)生發(fā)現(xiàn)問題的能力

愛因斯坦說過：“發(fā)現(xiàn)一個(gè)問題比解決一個(gè)問題更重要?！卑l(fā)現(xiàn)是學(xué)生自主探究的開始。好奇心可以激發(fā)學(xué)生做進(jìn)一步的觀察、思考和探索，從而提出探究性的問題。巧妙地設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)前的問題情境，有利于激發(fā)學(xué)生的好奇心和探究的興趣，引導(dǎo)學(xué)生積極主動(dòng)地思考，培養(yǎng)發(fā)現(xiàn)問題的能力。

例如，教學(xué)五年級(jí)下冊(cè)“擺的研究”時(shí)，我讓學(xué)生用自己準(zhǔn)備的擺進(jìn)行分組實(shí)驗(yàn)，并匯報(bào)每10秒鐘單擺擺動(dòng)的次數(shù)，再提出自己發(fā)現(xiàn)的問題。學(xué)生準(zhǔn)備了各式各樣的擺，實(shí)驗(yàn)結(jié)果自然各不相同。實(shí)驗(yàn)后，他們提出了各種問題。

生1：不同的單擺，速度不同，這是怎么回事？

生2：是什么決定了單擺的速度？是擺錘的質(zhì)量，擺繩的長度還是擺幅的大??？

……

這種通過實(shí)驗(yàn)創(chuàng)設(shè)的問題情境，一下子把學(xué)生的思維緊緊吸引到課堂中來。學(xué)生在教師的引導(dǎo)下，圍繞自己提出的問題展開學(xué)習(xí)，效果自然不錯(cuò)。

2016年許昌市主城區(qū)綠地建設(shè)狀況：城市綠地總面積達(dá)到1227公頃，城市中心區(qū)人均公共綠地6.5平方米，城市建成區(qū)綠化覆蓋率達(dá)32.68%，呈現(xiàn)出“城區(qū)綠島、城郊林帶、城外林網(wǎng)”的城市森林景觀，形成了200多公里的城市生態(tài)防護(hù)林體系。2017年許昌市主城區(qū)綠地建設(shè)狀況：全市建成區(qū)綠地率36.46%，綠化覆蓋率40.62%，人均公園綠地面積12.34平方米，公園數(shù)量逐年增加。

二、大膽猜想，培養(yǎng)學(xué)生建立假說的能力

牛頓說過：“沒有大膽地猜測，就做不出偉大的發(fā)現(xiàn)。”在學(xué)生提出了各自的問題后，教師要引導(dǎo)學(xué)生應(yīng)用已有的知識(shí)和經(jīng)驗(yàn)，根據(jù)所探究的問題，提出自己的猜想，尋求可能解釋的過程方法。在學(xué)生提出猜測（假設(shè)）時(shí)，教師要進(jìn)行適當(dāng)?shù)淖穯?，引?dǎo)學(xué)生說出自己猜想的理由，讓他們的思維向更深的層次發(fā)展。

例如，“擺的研究”一課，學(xué)生提出了各種猜想，教師進(jìn)行了追問。

師：那你們能說說假設(shè)的原因嗎？

生1：如果擺繩的長度越短，擺的路線也越短，用的時(shí)間也越短，來回?cái)[的時(shí)間就少一些。所以我認(rèn)為擺繩的長度越短，擺動(dòng)的速度就越快。

生2：擺錘的質(zhì)量重，我們推動(dòng)擺錘時(shí)用的力就大，擺的速度就快；擺錘的質(zhì)量輕，我們推動(dòng)擺錘用的力就輕，擺的速度就慢。

生3：我們騎自行車時(shí)，從坡陡的地方比坡緩的地方騎下來要快，是因?yàn)槠露傅牡胤浇嵌刃　Ｋ詥螖[擺動(dòng)的角度越小，擺動(dòng)的速度也就越快。

……

前面是假設(shè)，后面是學(xué)生自認(rèn)為合理的解釋。雖然這些假設(shè)需要通過事實(shí)、實(shí)驗(yàn)、邏輯推理來進(jìn)行證實(shí)或證偽，但是孩子們?cè)谡撌鲎约旱募僭O(shè)理由的過程中，拓展了思維的廣度，從而培養(yǎng)了建立假說的能力。

三、設(shè)計(jì)方案，培養(yǎng)學(xué)生實(shí)驗(yàn)論證的能力

學(xué)生用實(shí)驗(yàn)方法開展科學(xué)探究，最關(guān)鍵的是實(shí)驗(yàn)方案的設(shè)計(jì)。但我們的科學(xué)課堂上，往往是教師設(shè)計(jì)好方案，然后學(xué)生動(dòng)手。實(shí)驗(yàn)所需的器材是教師給學(xué)生們預(yù)備好的，一件不多，一件不少。在實(shí)驗(yàn)操作中也一樣，先做什么，后做什么，由教師在實(shí)驗(yàn)前作好了指導(dǎo)，學(xué)生也就是按教師的要求一步步將實(shí)驗(yàn)進(jìn)行到底。這樣的探究活動(dòng)看上去進(jìn)行得有條不紊，效率高，實(shí)質(zhì)上僅是一個(gè)體力活，或者是一個(gè)體驗(yàn)性的活動(dòng)，其中的思維含量很低。這樣的科學(xué)研究在現(xiàn)實(shí)生活中是不可能的，真正的實(shí)驗(yàn)室研究是沒有人能為孩子們準(zhǔn)備一切的。因此，在科學(xué)課堂上，教師不必面面俱到，應(yīng)多給學(xué)生一些經(jīng)歷自主選擇的機(jī)會(huì)，讓他們自己想辦法解決問題、完成探究，學(xué)會(huì)隨機(jī)應(yīng)變。

如教學(xué)“擺的研究”，我在上課之前，就讓學(xué)生按照課本要求準(zhǔn)備實(shí)驗(yàn)器材，并按照實(shí)驗(yàn)要求自己制作一個(gè)擺，根據(jù)課本上講的方法玩一玩自己制作的擺。課前檢查發(fā)現(xiàn)，學(xué)生準(zhǔn)備實(shí)驗(yàn)器材的完成情況很好，每個(gè)人都制作了一個(gè)擺，擺錘各式各樣，有的用小鐵球，有的用塑料球，有的用橡皮泥。

在對(duì)比實(shí)驗(yàn)中，變量的控制是教學(xué)的重點(diǎn)和難點(diǎn)，也最能培養(yǎng)學(xué)生思維的深刻性。怎樣引導(dǎo)學(xué)生設(shè)計(jì)完善的實(shí)驗(yàn)方案呢？我又做了如下嘗試：

師：在探究“擺的快慢可能與擺錘的質(zhì)量有關(guān)”的實(shí)驗(yàn)時(shí)，我們采用對(duì)比實(shí)驗(yàn)的方法，那么實(shí)驗(yàn)方案中，不改變的條件和要改變的條件怎么確定呢？

生1：要用同樣長短的擺繩，這樣才能不改變擺繩的長度。

生2：不能改變擺幅的大小，每次都用手丈量一下，控制在相同的5度角。

生3：用力要?jiǎng)蛩伲看斡昧σ粯?，不要猛然用力?/p>

師：怎樣改變擺錘質(zhì)量呢？

生4：第一次在繩子末端掛一個(gè)小球，第二次在下面加一個(gè)小球。

師：（實(shí)物展示掛好）仔細(xì)看看，如果在一個(gè)小球下接著掛一個(gè)小球，會(huì)不會(huì)改變擺長呢？

生5：這樣加掛不行，會(huì)改變擺繩的長度，因?yàn)檎嬲臄[長不是繩子的長度，而是從支點(diǎn)到擺錘重心的距離。

……

雖然在實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)中，學(xué)生遇到了很多問題，甚至有的問題很難解決。但在這樣的自主設(shè)計(jì)中，學(xué)生的思維被點(diǎn)燃了，伸出每一個(gè)觸角積極思考。經(jīng)過這樣的思考，他們不僅深刻明白了研究中的為什么，還提升了科學(xué)實(shí)驗(yàn)?zāi)芰Α?/p>

學(xué)生動(dòng)手實(shí)驗(yàn)前的這幾個(gè)環(huán)節(jié)中，雖然討論、交流的時(shí)間比較長，但這樣的探究活動(dòng)才能讓學(xué)生深入、全面細(xì)致地思考問題，完善地設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案，保證后續(xù)實(shí)驗(yàn)活動(dòng)的有效開展。動(dòng)手之前先動(dòng)腦，能夠有效地把學(xué)生的探究精神激發(fā)出來，真正培養(yǎng)學(xué)生的探究能力。

（作者單位：桃江縣教研室）