巧制教具 讓理論活起來
——以“怎樣移動(dòng)重物”一課為例

袁 俐

福建省廈門市集美區(qū)杏?xùn)|小學(xué)(361022)

新頒布的小學(xué)科學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)中要求把探究活動(dòng)作為學(xué)生學(xué)習(xí)科學(xué)的主要方式，強(qiáng)調(diào)從學(xué)生熟悉的日常生活出發(fā)，開展實(shí)踐活動(dòng)。這使得實(shí)驗(yàn)在小學(xué)科學(xué)教學(xué)中發(fā)揮著巨大作用。在實(shí)際教學(xué)中，為了吸引學(xué)生積極主動(dòng)地參與到探究活動(dòng)中來，使其對(duì)實(shí)驗(yàn)所產(chǎn)生的各種現(xiàn)象和變化有親身體驗(yàn)，教師在準(zhǔn)備實(shí)驗(yàn)器材時(shí)煞費(fèi)苦心。而在這個(gè)過程中發(fā)現(xiàn)，配套的教學(xué)器材不能很好地適應(yīng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的要求，存在一些問題。一是配套器材陳舊，當(dāng)需要開展實(shí)驗(yàn)教學(xué)的時(shí)候，實(shí)驗(yàn)器材往往生銹、損壞或者數(shù)量不足。二是實(shí)驗(yàn)效果較差，配套的實(shí)驗(yàn)器材往往操作簡單方便，但實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象不夠清晰或者誤差較大，使教學(xué)效果大打折扣。三是實(shí)驗(yàn)效果不夠直觀，實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象與學(xué)生實(shí)際生活相去甚遠(yuǎn)，或是學(xué)生并不能很好地理解實(shí)驗(yàn)原理，無法解釋實(shí)驗(yàn)中的現(xiàn)象，這使得實(shí)驗(yàn)活動(dòng)與知識(shí)學(xué)習(xí)相脫節(jié)，不能達(dá)到理想的教學(xué)效果。

實(shí)驗(yàn)器材能夠發(fā)揮其最大的作用是實(shí)驗(yàn)教學(xué)效果最優(yōu)化的有力保證，憑借直觀的實(shí)驗(yàn)?zāi)軌蚴菇虒W(xué)中抽象的理論具體化，有效地提高學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣。

筆者以“怎樣移動(dòng)重物”一課為例，探討實(shí)驗(yàn)器材的改進(jìn)思路。

1 以學(xué)生日常生活為出發(fā)點(diǎn)，以前概念為依托

科學(xué)探究的內(nèi)容與自己的生活實(shí)際成正相關(guān)——從生活中來， 到生活中去。這樣的實(shí)驗(yàn)讓學(xué)生感到親切，感到新鮮，才會(huì)有吸引力。在傳統(tǒng)的教學(xué)方案中，引導(dǎo)學(xué)生認(rèn)識(shí)杠桿后，通過實(shí)驗(yàn)器材——“平衡尺”以及掛鉤碼，進(jìn)行探究活動(dòng)，探究杠桿省力、費(fèi)力的規(guī)律。顯然，理想化的“平衡尺”是生活中一些等臂杠桿的變形，并不是學(xué)生所熟悉的物件，使得學(xué)生在使用的過程中總是覺得與自己的前概念認(rèn)知相去甚遠(yuǎn)。當(dāng)一拿到實(shí)驗(yàn)器材時(shí)學(xué)生難免束手無策，就算能夠發(fā)現(xiàn)一些實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，也無法很好地領(lǐng)會(huì)，更無法解釋其中的關(guān)聯(lián)。日常教學(xué)中，為了解決這一難題，教師不得不手把手地指導(dǎo)學(xué)生開展活動(dòng)，學(xué)生探究的自主性就被忽略了。

鑒于以上難題，在設(shè)計(jì)本課實(shí)驗(yàn)活動(dòng)時(shí)，筆者決定摒棄傳統(tǒng)的“平衡尺”，而是模擬設(shè)計(jì)一把“桿秤”來進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。見到桿秤，學(xué)生便走入了生活情境中，每一個(gè)學(xué)生都懂得用它“稱重物”，都愿意嘗試制作一把桿秤，隱藏揭示桿秤之中杠桿原理的秘密。

2 取材方便，組裝簡便，易復(fù)制

在決定了將桿秤作為教學(xué)切入點(diǎn)以后，筆者思索如何設(shè)計(jì)一套實(shí)驗(yàn)器材，既能夠復(fù)制桿秤的外形，使學(xué)生一眼就能辨認(rèn)出，又能達(dá)到相應(yīng)的實(shí)驗(yàn)效果。

為了制作桿秤，筆者查找了大量的資料，了解桿秤的制作方法及其應(yīng)用原理。例如桿秤秤桿的選取，容易想到的物品有筷子和鼓錘，普通的筷子太細(xì)太短，實(shí)驗(yàn)效果不理想。加長的筷子或是常見的7 A(5 A)型號(hào)的鼓錘，雖能制作出美觀的桿秤，卻由于木棍過重，必須使用較重的重物作為秤砣，才能保證在有限的秤桿長度內(nèi)達(dá)到較大的稱量量程，這使得實(shí)驗(yàn)材料的選取更加困難。轉(zhuǎn)而考慮降低秤桿自重，使其能夠在模擬桿秤中既有較大的量程，又不會(huì)顯得過于龐大。最后選定了辦公室內(nèi)常見的抽桿文件夾的抽桿，因?yàn)槠渚哂幸欢ǖ拈L度，塑料材質(zhì)既輕巧又易改造，成為了理想的秤桿材料。

在選定了秤桿之后，又對(duì)桿秤的其他部件進(jìn)行了配置，以實(shí)驗(yàn)室中配備的50 g鉤碼作為秤砣，將桿身包上白紙用于畫刻度，懸掛的塑料碗作為秤盤，并適當(dāng)增加其重量，確保桿秤的制作合理。同時(shí)考慮降低學(xué)生的制作難度，使學(xué)生將注意力集中在桿秤的刻度確定環(huán)節(jié)上，將秤桿進(jìn)行改造，設(shè)計(jì)卡扣位置，組裝一步到位。整個(gè)制作過程做到了取材方便，操作簡便，可大量復(fù)制。

3 現(xiàn)象直觀清晰，直擊教學(xué)難點(diǎn)

在設(shè)計(jì)自制桿秤的時(shí)候，充分展示了桿秤的外形。而在設(shè)計(jì)教學(xué)流程的時(shí)候，則把對(duì)杠桿的認(rèn)識(shí)融入制作桿秤的實(shí)踐當(dāng)中，尤其是在關(guān)鍵環(huán)節(jié)——“畫出桿秤的刻度”的過程中，學(xué)生發(fā)現(xiàn)“當(dāng)秤盤里的重物不斷增加時(shí)，平衡時(shí)秤砣的位置即刻度的位置，不斷向遠(yuǎn)離提紐的方向移動(dòng)，而秤砣重量始終未變”。接著進(jìn)一步的觀察和討論，學(xué)生紛紛發(fā)現(xiàn)利用桿秤可用一個(gè)秤砣的力提起越來越重的物體，這顯然是一個(gè)省力的過程，而為了省力，做出的改變是施力點(diǎn)離提紐越來越遠(yuǎn)。最后得出結(jié)論，當(dāng)施力點(diǎn)離提紐越遠(yuǎn)時(shí)，桿秤越省力。

這本是杠桿原理中最抽象的一個(gè)知識(shí)點(diǎn)，卻在制作桿秤的過程中，自然而然地由學(xué)生自己歸納得出，教師僅在制作的過程中給予學(xué)生一些引導(dǎo)。這得益于桿秤結(jié)構(gòu)，雖沒有繁瑣的實(shí)驗(yàn)記錄，卻利用一條條刻度線使得數(shù)據(jù)清晰明了，學(xué)生能在制作的過程中發(fā)現(xiàn)桿秤的秘密，經(jīng)過小組討論，形成共識(shí)。

在此基礎(chǔ)上，教師再引出杠桿的概念，學(xué)生結(jié)合自己手中的桿秤，立刻辨別出了杠桿的結(jié)構(gòu)。由于知識(shí)是由學(xué)生自己動(dòng)手獲得的，因而當(dāng)杠桿原理再一次回歸生活去解釋其他杠桿省力的現(xiàn)象時(shí)，學(xué)生顯得了然于心、手到擒來。

在本節(jié)課的最后，向?qū)W生提出了“利用現(xiàn)有材料，加大桿秤量程”的拓展問題。學(xué)生經(jīng)過思考和判斷，提出增加一個(gè)提紐的方案，這與現(xiàn)實(shí)生活中桿秤的制作不謀而合。小小的改變，既使杠桿的學(xué)習(xí)貫穿課堂始終，也令學(xué)生體會(huì)到了發(fā)明的快樂。

總而言之，在以器材改進(jìn)為思路的教學(xué)設(shè)計(jì)案例中，應(yīng)不再拘泥于傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)器材，從生活中發(fā)掘材料，改進(jìn)或自制實(shí)驗(yàn)器材，使學(xué)生的探究過程不再枯燥，提高實(shí)驗(yàn)教學(xué)的效果。