自制實(shí)驗教具 優(yōu)化實(shí)驗記錄表

文朝霞

〔摘? ? 要〕? 教科版科學(xué)教材六年級上冊“研究杠桿的秘密”實(shí)驗，教材實(shí)驗裝置在學(xué)生實(shí)際操作時存在實(shí)驗次數(shù)多、多次嘗試杠桿仍不平衡、學(xué)生對數(shù)據(jù)的處理能力較差等情況，導(dǎo)致教學(xué)時間緊張，教學(xué)效果不理想。為此，巧用實(shí)驗室的零碎材料自制了研究杠桿的秘密的教具并對杠桿尺的記錄表重新進(jìn)行優(yōu)化。自制的實(shí)驗教具改用彈簧秤拉不僅操作簡單、節(jié)省時間、更加貼近生活實(shí)際，而且學(xué)生更易理解；優(yōu)化后的實(shí)驗記錄表更有助于學(xué)生實(shí)驗方案的設(shè)計以及實(shí)驗數(shù)據(jù)的處理，大大提高了課堂效率。

〔關(guān)鍵詞〕? 小學(xué)科學(xué)；杠桿的秘密；自制教具；實(shí)驗改進(jìn)

〔中圖分類號〕? G424? ? ? ? ? ? ? ? 〔文獻(xiàn)標(biāo)識碼〕? A? ? ? ? ?〔文章編號〕? 1674-6317? ? （2024）? 02? ? 064-066

“研究杠桿的秘密”是教科版科學(xué)教材六年級上冊第一單元第2課《杠桿的科學(xué)》中重要的探究性實(shí)驗。本節(jié)課主要有兩個內(nèi)容：一是認(rèn)識杠桿，二是研究杠桿的秘密，共涵蓋五個知識點(diǎn)，研究杠桿的秘密的實(shí)驗既是這節(jié)課的重點(diǎn)又是難點(diǎn)。教材中設(shè)計的實(shí)驗是：把杠桿尺當(dāng)“撬棍”，把掛在杠桿尺左邊的鉤碼看作是要被撬起的重物，把掛在杠桿尺右邊的鉤碼看作是我們用的力，通過固定左邊鉤碼的數(shù)量和位置，在右邊不同位置放鉤碼使杠桿實(shí)現(xiàn)平衡狀態(tài)，將數(shù)據(jù)記錄于表格中。該探究實(shí)驗讓學(xué)生運(yùn)用杠桿尺開展實(shí)驗探究活動?，通過對杠桿尺狀態(tài)的觀察、實(shí)驗現(xiàn)象的記錄、實(shí)驗數(shù)據(jù)的分析整理，得知杠桿有省力、費(fèi)力、不省力也不費(fèi)力這三種情況，培養(yǎng)學(xué)生動手、動腦、小組合作、交流溝通等各個方面的能力，體驗實(shí)驗探究的樂趣。

但在實(shí)際教學(xué)中，學(xué)生在進(jìn)行實(shí)驗探究時，需要進(jìn)行多次試驗、多次嘗試不同的位置掛不同的鉤碼使杠桿尺保持平衡狀態(tài)、需要對搜集的大量數(shù)據(jù)進(jìn)行分析處理，對于一節(jié)課的教學(xué)內(nèi)容而言，整個課堂時間緊，學(xué)生很難完成整個實(shí)驗探究的過程，并出現(xiàn)學(xué)生收獲很少的狀況。在多次教學(xué)實(shí)踐活動的基礎(chǔ)上，我對發(fā)現(xiàn)的問題進(jìn)行了認(rèn)真分析總結(jié)?，也曾嘗試用兩個課時去完成實(shí)驗，以及重新設(shè)計實(shí)驗、不斷修改教具等，經(jīng)過多次教學(xué)課堂實(shí)踐，我發(fā)現(xiàn)采用自制的實(shí)驗教具和優(yōu)化后的實(shí)驗記錄表，整堂課變得很輕松，學(xué)生也能夠自主完成實(shí)驗并掌握整個探究流程，課堂教學(xué)效果明顯提高。

一、存在的問題

其一，不同鉤碼存在誤差的問題。由于鉤碼使用時間長，發(fā)生鉤碼磨損、生銹等情況，實(shí)驗過程中學(xué)生在杠桿尺左右相同的距離掛相同數(shù)量的鉤碼時，杠桿仍不能處于平衡的狀態(tài)，加大了學(xué)生對杠桿尺平衡條件理解的難度。

其二，鉤碼的重量是固定的，學(xué)生需要固定杠桿尺一側(cè)鉤碼的數(shù)量，通過改變杠桿尺另一側(cè)鉤碼的個數(shù)來使杠桿尺實(shí)現(xiàn)平衡狀態(tài)，實(shí)驗過程中學(xué)生需要經(jīng)過多次嘗試才能完成用力情況中費(fèi)力、省力、不費(fèi)力也不省力的探究。比如，左側(cè)固定一個鉤碼時，學(xué)生無論右側(cè)怎么操作也無法得到省力的情況；當(dāng)左側(cè)第二個位置固定2個鉤碼時，學(xué)生至少需要操作9次，才能得出實(shí)驗結(jié)論。

其三，因為杠桿尺上掛鉤碼的位置是固定的、不連續(xù)的，存在有的位置無論掛幾個鉤碼杠桿都不能實(shí)現(xiàn)平衡狀態(tài)的問題。比如，學(xué)生在杠桿尺左側(cè)第二個位置固定2個鉤碼，在右側(cè)第三個位置無論掛幾個鉤碼杠桿都不能處于平衡狀態(tài)，加大了學(xué)生對平衡條件理解的難度，使學(xué)生陷入困惑。

其四，學(xué)生的知識儲備量不足，主要表現(xiàn)在對杠桿尺兩側(cè)不同位置到底掛幾個鉤碼杠桿才能處于平衡的認(rèn)識不到位，學(xué)生對搜集到的大量數(shù)據(jù)的分類、整理、歸納總結(jié)能力比較弱，不能很好地將杠桿平衡的知識應(yīng)用到撬棍撬重物的實(shí)際生活中，需要不斷地設(shè)置問題進(jìn)行引導(dǎo)。

二、改進(jìn)的方法和措施

針對以上教學(xué)中遇到的問題，我進(jìn)行了反復(fù)思考、深入分析，不斷進(jìn)行改進(jìn)、反思、總結(jié)，經(jīng)過反復(fù)實(shí)踐和調(diào)整，做出了兩處改進(jìn)：一是巧妙地運(yùn)用實(shí)驗室的零碎材料自制了研究杠桿的秘密的教具。該教具僅需要學(xué)生在杠桿的一側(cè)固定阻力點(diǎn)和鉤碼的數(shù)量，另一側(cè)用彈簧秤拉，使杠桿實(shí)現(xiàn)平衡狀態(tài)，記錄實(shí)驗數(shù)據(jù)即可。二是對課本中杠桿尺的記錄表進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計，重新設(shè)計調(diào)整了杠桿尺的記錄表，增加了記錄表的列數(shù)，更有助于學(xué)生對實(shí)驗方案的設(shè)計以及實(shí)驗數(shù)據(jù)的處理。經(jīng)過多次課堂實(shí)踐，從學(xué)生的學(xué)習(xí)狀態(tài)和課堂表現(xiàn)以及反饋來看，不僅解決了上述存在的四個問題，而且整個實(shí)驗設(shè)計操作簡單、節(jié)省時間，更貼近生活實(shí)際，便于學(xué)生的理解，大大提高了課堂教學(xué)效率。

（一）?教具的制作與使用

1.教具制作材料

塑料底座、支架、杠桿尺（26cm左右?guī)Э潭群托】祝⒓?xì)線、金屬條（10cm左右）、曲別針2個、帶孔的塑料塊、塑料細(xì)管。

2.教具制作過程

將支架固定在塑料底座上，用小螺絲將杠桿尺安裝在支架上，組成簡單的杠桿（如圖1所示）。將塑料細(xì)管套在金屬條上，并將其插入帶孔的塑料塊，用膠固定在底座邊，教具制作完成（如圖2所示）。

3.教具的使用方法

將杠桿尺調(diào)節(jié)平衡，用測力計測出鉤碼的重力，記錄下來；

在杠桿尺的左邊第2個格處用曲別針掛上鉤碼，表示阻力；

在杠桿尺的右邊第1個格曲別針上掛上細(xì)線，細(xì)線繞過塑料管，用測力計拉動至杠桿尺實(shí)現(xiàn)平衡狀態(tài)，讀出測力計示數(shù)，即作用力的大?。?/p>

在杠桿尺右邊第2個格曲別針上掛上細(xì)線，同樣的方法用測力計拉動，至杠桿尺實(shí)現(xiàn)平衡狀態(tài)，記錄作用力的大小和用力點(diǎn)位置；

用上述同樣的方法，移動用力點(diǎn)位置，獲得數(shù)據(jù)。

改變左側(cè)鉤碼數(shù)或者阻力點(diǎn)位置，將杠桿尺右側(cè)任意一點(diǎn)作為用力點(diǎn)，杠桿尺平衡后，獲得更多數(shù)據(jù)。

4.教具在實(shí)際教學(xué)中的應(yīng)用

教師展示自制的研究杠桿秘密的教具，讓學(xué)生指出展示杠桿的用力點(diǎn)、支點(diǎn)、阻力點(diǎn)，進(jìn)一步加深學(xué)生對杠桿三個重要位置的認(rèn)識。引導(dǎo)學(xué)生通過控制阻力點(diǎn)的位置和鉤碼數(shù)量不變，改變用力點(diǎn)位置設(shè)計實(shí)驗方案，強(qiáng)調(diào)實(shí)驗操作過程中注意事項，學(xué)生均能明確實(shí)驗?zāi)康?、迅速地完成?shí)驗方案的設(shè)計。在實(shí)驗操作過程中，按照實(shí)驗方案每組實(shí)驗僅需三次實(shí)驗操作就能完成，整個實(shí)驗過程減少了鉤碼的連接，大大減少了學(xué)生實(shí)驗次數(shù)，節(jié)約了時間，保證每個學(xué)生都能參與實(shí)驗過程。將實(shí)驗用力點(diǎn)改為學(xué)生親自用力拉，學(xué)生通過親自體驗力的大小，理解省力、費(fèi)力、不省力也不費(fèi)力這三種用力情況，并能很快將這一操作過程與用撬棍撬重物聯(lián)系起來，輕松地解決了課本中用撬棍撬重物如何省力這一實(shí)際問題。

（二）實(shí)驗記錄表的優(yōu)化

表1為優(yōu)化后的實(shí)驗記錄表，表中數(shù)據(jù)以在杠桿尺的左邊第2個格處掛上1個鉤碼，即阻力為0.51N時，移動用力點(diǎn)位置，獲得的數(shù)據(jù)為例。

填表說明：第2～3列，記錄用力點(diǎn)、阻力點(diǎn)到支點(diǎn)的距離；第5列根據(jù)實(shí)驗實(shí)際讀數(shù)填寫；第6列填上述序號。

實(shí)驗教學(xué)過程中發(fā)現(xiàn)，學(xué)生處理數(shù)據(jù)的能力比較弱，主要表現(xiàn)在對課本中杠桿尺記錄表中數(shù)據(jù)的分類、整理、歸納總結(jié)能力比較差。經(jīng)過分析發(fā)現(xiàn)課本中的實(shí)驗記錄表要求的實(shí)驗次數(shù)為15次，數(shù)量太多，表格呈現(xiàn)的項目不夠細(xì)，學(xué)生耗費(fèi)大量的時間去得出結(jié)論。優(yōu)化后的實(shí)驗記錄表，一是增加了第1列對實(shí)驗次數(shù)進(jìn)行編序，每三組數(shù)據(jù)為一類，幫助學(xué)生對數(shù)據(jù)進(jìn)行分類，對同類數(shù)據(jù)進(jìn)行歸納總結(jié)；二是增加了第4列，即第2列與第3列數(shù)據(jù)的比較，使學(xué)生在設(shè)計實(shí)驗方案時更有目的性，減少學(xué)生的盲目性，更有利于學(xué)生得出結(jié)論；三是大大減少了學(xué)生做實(shí)驗的次數(shù)，從表中可以看出學(xué)生完成三組實(shí)驗僅需9次實(shí)驗操作，大大節(jié)省了教學(xué)時間，學(xué)生完全可以獨(dú)立地設(shè)計實(shí)驗方案，完成實(shí)驗探究，得出實(shí)驗結(jié)論，體驗科學(xué)探究的樂趣，并將其應(yīng)用于生活實(shí)踐。

三、實(shí)踐效果及反思

經(jīng)過多次教學(xué)實(shí)踐，利用自制的研究杠桿秘密的實(shí)驗教具操作簡單、器材容易準(zhǔn)備；改用彈簧秤拉，使杠桿實(shí)現(xiàn)平衡狀態(tài)，作用在用力點(diǎn)上的力，就是學(xué)生親自用的力，學(xué)生更容易理解阻力和用力，更切合實(shí)際生活，便于學(xué)生的理解；學(xué)生只要改變作用點(diǎn)，通過彈簧秤讀數(shù)便可搜集數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)實(shí)驗?zāi)康?，同時解決了由于鉤碼使用時間長，存在誤差的問題；并且學(xué)生在杠桿尺的任意一個位置操作都能讓杠桿尺實(shí)現(xiàn)平衡狀態(tài)，得出相應(yīng)的數(shù)據(jù)，大大減少了實(shí)驗次數(shù)，提高了課堂教學(xué)效率。重新優(yōu)化后的實(shí)驗記錄表符合大多數(shù)學(xué)生的認(rèn)知能力，更有助于學(xué)生實(shí)驗方案的設(shè)計、實(shí)驗結(jié)論的歸納總結(jié)，學(xué)生參與度很高，每個學(xué)生都有機(jī)會有能力參與實(shí)驗活動，在合作探究的過程中得到新的發(fā)展，他們真正成了科學(xué)實(shí)驗課堂的小主人。

當(dāng)然，教學(xué)無固定的方法，貴在如何組織引導(dǎo)。我用的自制教具和優(yōu)化實(shí)驗記錄表開展教學(xué)，不僅能激發(fā)學(xué)生科學(xué)探究的興趣，讓學(xué)生了解了科學(xué)探究的方法，體驗了生活中的科學(xué)，實(shí)現(xiàn)了教學(xué)目的，而且能進(jìn)一步激發(fā)學(xué)生搜集零碎材料，組裝教玩具。誠然，也有不足的地方，期待同行給予指點(diǎn)，共同探究。

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