“我們的小纜車”實(shí)驗(yàn)器材改進(jìn)

黃郁如

(深圳市寶安區(qū)西鄉(xiāng)西灣小學(xué) 廣東深圳 518000)

一、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容

“我們的小纜車”是小學(xué)科學(xué)教科版五上“運(yùn)動(dòng)和力”單元第一課。玩具小車是學(xué)生都感興趣也是玩過的東西，但是他們并沒有用實(shí)驗(yàn)手段研究過小車運(yùn)動(dòng)與力的關(guān)系。用重力拉動(dòng)小車，拉力的大小可以測量而且容易控制，所以本單元第一課安排研究用重力拉動(dòng)的小車，同時(shí)認(rèn)識(shí)我們最常見的力——重力。本課有兩個(gè)活動(dòng)：

第一，組裝用重力拉動(dòng)的小車。在重力小車裝置中，鐵墊圈有重量，繩子對(duì)小車可以產(chǎn)生一個(gè)水平方向的拉力。改變墊圈的數(shù)量，就改變了重力的大小，也就改變了小車?yán)Φ拇笮?。第二，研究拉力大小與小車運(yùn)動(dòng)的關(guān)系。

本節(jié)課的教學(xué)目標(biāo)設(shè)定如下：

(一)科學(xué)知識(shí)

1.知道物體受到足夠的力，才會(huì)運(yùn)動(dòng)；

2.理解物體受力越大，運(yùn)動(dòng)越快。

(二)科學(xué)探究

1.會(huì)用小車、線繩、墊圈組裝一輛“小纜車”，測量使小車運(yùn)動(dòng)需要的力；

2.學(xué)會(huì)使用數(shù)字計(jì)時(shí)器測量小車通過一定路程所需要的時(shí)間；

3.能通過實(shí)驗(yàn)收集證據(jù)驗(yàn)證并解釋拉力大小與小車運(yùn)動(dòng)快慢的關(guān)系。

(三)科學(xué)態(tài)度

1.注重用對(duì)比實(shí)驗(yàn)的方法獲取準(zhǔn)確的證據(jù)，用證據(jù)來證明觀點(diǎn)。

2.樂于分工協(xié)作，進(jìn)行多人合作的探究學(xué)習(xí)。

(四)科學(xué)、技術(shù)、社會(huì)與環(huán)境

了解并意識(shí)到測量工具和技術(shù)的改進(jìn)可以幫助我們更精確、更方便地進(jìn)行測量。

二、存在問題

在實(shí)驗(yàn)室上小纜車一課時(shí)，一般使用的是學(xué)具里材料，如圖1、圖2。

圖2 小纜車在拼接實(shí)驗(yàn)桌上運(yùn)行

很多教室和實(shí)驗(yàn)室的桌子都是拼接而成的，如果直接讓小車在桌面上運(yùn)動(dòng)，會(huì)有以下問題：桌面不平整，有縫隙，小車運(yùn)行的時(shí)候縫隙會(huì)對(duì)小車產(chǎn)生障礙；小車的繩子和桌子以及桌子邊緣摩擦；小車容易掉下桌子損壞，且難以計(jì)時(shí)，實(shí)驗(yàn)誤差大。因?yàn)檫@些問題，有些小組通常要重復(fù)好幾次實(shí)驗(yàn)才能完成，且實(shí)驗(yàn)存在很大的誤差。因此，我重新設(shè)計(jì)制作了小車的跑道，如圖3。

圖3 改進(jìn)的跑道

三、改進(jìn)方法

新的跑道由表面光滑程度適宜的長條木板做成，跑道的起點(diǎn)和終點(diǎn)都設(shè)置了擋板，終點(diǎn)擋板上加裝了滑輪。

與桌面比較，這一跑道有以下幾個(gè)優(yōu)點(diǎn)：

1.跑道平整，減少阻力；

2.滑輪和小車系繩子處高度一致，減少誤差。跑道的終點(diǎn)讓繩子繞過滑輪，這樣可以確保小車在跑的過程中不會(huì)跑偏，還能減小棉繩與跑道接觸產(chǎn)生的摩擦，從而避免因摩擦力過大導(dǎo)致小車停止運(yùn)動(dòng)的問題；

3.跑道的起點(diǎn)和終點(diǎn)都設(shè)置了擋板，避免小車摔壞；

4.有了起點(diǎn)和終點(diǎn)，學(xué)生可以用秒表準(zhǔn)備計(jì)算時(shí)間，實(shí)驗(yàn)更容易操作。

四、課堂實(shí)錄

(一)談話引入

師：在今天的課上，老師給大家準(zhǔn)備了小車、吊繩和一些墊圈。借助這些材料，我們可以做些什么？

生：掛上墊圈，讓小車運(yùn)動(dòng)起來。

師：墊圈為什么可以拉動(dòng)小車呢？

師：墊圈的重力通過繩子轉(zhuǎn)化成對(duì)小車的拉力。

師：重力這個(gè)詞用得真準(zhǔn)確！哪位同學(xué)有了解過重力？

生：……

師：在地球上，由于地球引力的作用，所有物體都受到一個(gè)豎直向下的力，這個(gè)力就是重力。(簡單舉例說明)

(二)展開探究

1.多大的拉力才能使靜止的小車運(yùn)動(dòng)起來？

師：這節(jié)課我們就利用墊圈的重力轉(zhuǎn)化成對(duì)小車的拉力，讓小車運(yùn)動(dòng)起來。因?yàn)樾≤嚾菀椎?，黃老師特意設(shè)計(jì)了一個(gè)跑道，跑道前后有擋板，尾部還有一個(gè)滑輪，繩子可以從上面經(jīng)過，方便小車運(yùn)動(dòng)?，F(xiàn)在我想請(qǐng)一位同學(xué)給小車掛上一個(gè)墊圈，你們猜猜看小車運(yùn)動(dòng)情況會(huì)怎樣？

生：一小段距離、不動(dòng)、動(dòng)起來。

師：誒，小車沒動(dòng)，為什么？

生：不夠重。

師：那要繼續(xù)掛才行。你們覺得要少掛幾個(gè)墊圈，小車才運(yùn)動(dòng)起來呢？我們一起來預(yù)測一下。

生：3個(gè)、6個(gè)……

師：一會(huì)兒每個(gè)小組都有一套材料，我們想要知道各組的小車要受到幾個(gè)墊圈的拉力才能運(yùn)動(dòng)起來，可以怎么做？

生： 一個(gè)一個(gè)掛上墊圈，看多少個(gè)能讓小車運(yùn)動(dòng)起來。

師：大家同意嗎？他說到了重點(diǎn)，看探究一記錄表，要一個(gè)一個(gè)掛，那多大的拉力能讓小車運(yùn)動(dòng)起來呢？

各組數(shù)據(jù)出來后，請(qǐng)組長把小組數(shù)據(jù)寫在這個(gè)總表上，對(duì)探究一還有不明白的地方嗎？沒有的話我們就開始實(shí)驗(yàn)。

師：看到這些數(shù)據(jù)，有沒有什么想法要跟同學(xué)們分享？

生：要使小車運(yùn)動(dòng)起來需要一定的重量，一定的拉力。

師：是啊，小車要受到足夠的力才會(huì)運(yùn)動(dòng)。小車受到足夠大的力才會(huì)運(yùn)動(dòng)起來，生活中還有其他類似的例子嗎？想一想，看還能列舉出哪些事例？

師：看來，不光小車，各種物體都必須受到足夠的力才會(huì)運(yùn)動(dòng)。

2.小車運(yùn)動(dòng)快慢與受力大小有什么關(guān)系？

師：剛才我注意到有的小組在完成探究一之后，又進(jìn)行了更多嘗試，比如增加了墊圈的數(shù)量，好像有新的發(fā)現(xiàn)，有誰愿意分享一下？

生：加越多的墊圈，小車運(yùn)動(dòng)速度越快。

師：你們組呢？你們呢？看來很多小組已經(jīng)注意到拉力大小與小車運(yùn)動(dòng)快慢的關(guān)系。

你們說物體受到拉力越大，運(yùn)動(dòng)越快是怎用什么發(fā)現(xiàn)的呢？(板書：物體受到拉力越大，運(yùn)動(dòng)越快)

生：用眼睛看。

師：科學(xué)探究需要通過觀察、實(shí)驗(yàn)等多種途徑來獲得事實(shí)和證據(jù)，在這個(gè)探究中，僅用觀察就得出結(jié)論，是否嚴(yán)謹(jǐn)呢？那要怎么才能獲得可靠的、有說服力的證據(jù)來證明我們胡猜想是否正確，可以怎么做？(實(shí)驗(yàn)測量、收集證據(jù))

師：是的，我們還需要測量工具——秒表，想想可以測量什么？怎樣測量才能保證公平性？也就是說在做這個(gè)對(duì)比實(shí)驗(yàn)室，我們要注意哪些條件改變，哪些條件不改變？那怎么測量才能保證準(zhǔn)確性呢？操作過程要注意什么？

生：下面先請(qǐng)各小組討論一下，等會(huì)再分享你們的方案。(小組討論)

師：哪個(gè)小組的同學(xué)先來說說你們的初步方案？有沒有什么建議要補(bǔ)充？

生：不變的條件：行駛的路程、跑道光滑程度、小車運(yùn)動(dòng)方式、小車重量；

改變的條件：墊圈的數(shù)量。

實(shí)驗(yàn)過程要注意小車和秒表計(jì)時(shí)要同時(shí)。

師：集體的力量真大，這個(gè)實(shí)驗(yàn)方案大家已經(jīng)考慮得很全面，下面有一個(gè)操作視頻給大家參考。(播放視頻)對(duì)于這個(gè)實(shí)驗(yàn)，還有不明白的地方嗎？如果中途有不明白的可以查閱實(shí)驗(yàn)指南，并舉手問老師，請(qǐng)組長上來領(lǐng)取補(bǔ)充材料，開始實(shí)驗(yàn)。

學(xué)生分組實(shí)驗(yàn)，教師巡視輔導(dǎo)。

研討：

1.你們小組的數(shù)據(jù)呈現(xiàn)的變化趨勢(shì)和其它小組相比是否相同，有沒有不同的地方？

2.如果有不同？你覺得可能的原因是什么？

3.今天我們10個(gè)小組的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)都有共同的規(guī)律，現(xiàn)在要給這個(gè)探究下一個(gè)結(jié)論，可以怎么說？

生：運(yùn)動(dòng)時(shí)，物體受到的拉力越大，運(yùn)動(dòng)越快。

(三)引出新的探究問題

師：你們看，小小的一輛車?yán)锾N(yùn)含著這么多的科學(xué)。這節(jié)課用墊圈的重力作為拉力讓小纜車運(yùn)動(dòng)起來，其實(shí)啊，還有其他的動(dòng)力也能讓我們的小車運(yùn)動(dòng)起來，下一節(jié)課我們繼續(xù)研究。

五、評(píng)價(jià)反思

(一)實(shí)用性。新跑道結(jié)構(gòu)簡單，性能穩(wěn)定，外形美觀，可重復(fù)使用。

(二)科學(xué)性。使用學(xué)具里的小車做實(shí)驗(yàn)，學(xué)生只能憑感官來判斷小車運(yùn)動(dòng)的速度快慢，即使用秒表計(jì)算小車運(yùn)動(dòng)時(shí)間，因小車容易沖出桌面，導(dǎo)致難計(jì)時(shí)，實(shí)驗(yàn)操作不便，也會(huì)導(dǎo)致誤差。使用新的跑道，起點(diǎn)終點(diǎn)固定，學(xué)生容易操作，便于及時(shí)收集有效數(shù)據(jù)，也讓學(xué)生明白測量會(huì)有誤差，我們要盡可能控制誤差，取得的數(shù)據(jù)才是可信的，要讓孩子們有這樣一個(gè)科學(xué)上的要求，讓他們對(duì)科學(xué)測量有比較深刻的認(rèn)識(shí)。這也是讓學(xué)生明白科學(xué)的結(jié)論是如何得出的，從而讓他們對(duì)科學(xué)本質(zhì)的理解更深入一些。

(三)高效性。這個(gè)實(shí)驗(yàn)學(xué)生需要多次測量，并用計(jì)算器計(jì)算平均值，最后每個(gè)小組需要將數(shù)據(jù)繪制在折線圖上進(jìn)行數(shù)據(jù)分析，如果用原來的桌面和小車實(shí)驗(yàn)，一節(jié)課無法完成這么大容量的教學(xué)內(nèi)容。使用新跑道值周，學(xué)生實(shí)驗(yàn)操作的效率提高，有利于教學(xué)推進(jìn)。

(四)啟發(fā)性。使用新跑道，效率提高，完成實(shí)驗(yàn)的小組會(huì)繼續(xù)探究，他們嘗試加大繩子的拉力，看小車運(yùn)動(dòng)速度會(huì)有怎樣的變化。這個(gè)改進(jìn)的材料引發(fā)學(xué)習(xí)興趣和思考，適于探究式教學(xué)，有利于學(xué)生主動(dòng)參與、互動(dòng)、合作交流。

本次材料改進(jìn)的重點(diǎn)在跑道上，而本單元“運(yùn)動(dòng)和力”多次用到小車，第2課時(shí)，用彈力驅(qū)動(dòng)小車；第3課時(shí)，用反沖力驅(qū)動(dòng)小車等，今后將在小車的性能上進(jìn)行研究，將小車改造成多功能小車。