巧借“玩橡皮筋”實驗 整合“常見的力”單元教學(xué)

于喜水

青島版小學(xué)科學(xué)三年級上冊“常見的力”單元共分為三課：《浮與沉》《彈簧的學(xué)問》《鞋底花紋的啟示》。《義務(wù)教育科學(xué)課程標準》（下稱《課程標準》）對“常見的力”部分的活動建議是：知道推和拉可以使物體的運動發(fā)生變化，推和拉都是力，力有大小。根據(jù)《課程標準》，小學(xué)科學(xué)教師在課堂教學(xué)中要引導(dǎo)學(xué)生知道一些生活中常見的力，如彈力、浮力、摩擦力等。力是無形的，為了讓學(xué)生更好地理解力的特性，我們對這一單元的實驗進行了改進，借助生活中常見的橡皮筋作為實驗情境導(dǎo)入，讓力的實驗現(xiàn)象更加明顯，讓學(xué)生對不同的力產(chǎn)生極大的探究興趣，進而思考實驗現(xiàn)象背后的秘密，從而真正融入課堂，親身體驗，提升科學(xué)創(chuàng)新思維。

一、礦泉水瓶里放氣球——浮力是個魔術(shù)師

《浮與沉》一課的教學(xué)是以小船能浮在水面上為線索，探究浮的特點，然后延伸到浮與沉建立起聯(lián)系，讓學(xué)生明白浮與沉是怎么回事。教材由三部分組成。第一部分活動準備，從生活中小船能浮在水面上引入本節(jié)課的學(xué)習(xí);第二部分活動過程，讓學(xué)生觀察不同物體在水中是浮還是沉，并通過實驗得出浮力的感性認識，再研究下沉的物體受到水的浮力，得出結(jié)論：物體在水中受到豎直向上托起的力，這種力就是水的浮力;第三部分拓展活動，在經(jīng)歷模擬實驗和討論活動后，激發(fā)學(xué)生繼續(xù)探究的好奇心，制作一個浮沉子。為了創(chuàng)設(shè)激起學(xué)生探究欲望的科學(xué)情境，我將第一部分的活動準備進行了調(diào)整，改為魔術(shù)表演導(dǎo)入。魔術(shù)表演的器材是去掉瓶底的礦泉水瓶、橡皮筋、小號氣球。

（一）魔術(shù)表演，感知浮力

將橡皮筋的一端綁在小號氣球上，另一端擰在沒有底的礦泉水瓶蓋上。手握瓶蓋，氣球隨橡皮筋自然倒掛在瓶中。將瓶身反轉(zhuǎn)向上、瓶蓋在下方，用一個物體遮擋住瓶身快速注水，讓學(xué)生猜一猜現(xiàn)在的氣球會在什么位置？氣球為什么會升起來？揭秘后，引導(dǎo)學(xué)生觀察氣球在水中受到向上托起的力，初步感知浮力的存在。

魔術(shù)表演最大的優(yōu)點在于，容易激發(fā)學(xué)生參與猜想的興趣。氣球向下順著礦泉水瓶垂下來是生活中常見的現(xiàn)象，沒有什么稀奇的，但是當教師把氣球向上它還能浮起來就與學(xué)生已有的認知形成了強烈的反差。學(xué)生有的猜這是個氫氣球，但轉(zhuǎn)頭又想氫氣球起初向下的時候怎么飄起來呢！有的學(xué)生覺得可能是老師在下面用什么把氣球“支”起來了，教師給予了肯定的答復(fù)：“你的猜想是正確的，是什么把氣球支起來了呢？再猜一猜！”學(xué)生的積極性再一次被調(diào)動起來，木棒、手指、水等答案五花八門。當教師打開遮擋瓶身的書時，學(xué)生恍然大悟：原來是水可以讓氣球浮起來。

（二）情境猜想，感知浮力方向

猜一猜：橡皮筋會跟著瓶子動嗎？將盛有水和氣球的瓶子慢慢傾斜，氣球會不會隨著瓶身傾斜？此時的橡皮筋扮演著力的軌跡角色，當慢慢移動瓶子時，橡皮筋的方向沒有隨著瓶子傾斜。氣球浮在水中學(xué)生是比較容易感知，但是豎直向上卻不一定能直觀地感受到。在這個演示實驗環(huán)節(jié)中，橡皮筋就相當于教師平時畫的表示力的方向箭頭，當它豎直地停在水中時，學(xué)生可以非常直觀地觀察到氣球在水中受到了豎直向上托起的力，此時學(xué)生對浮力的感知更精準了。

通過創(chuàng)設(shè)魔術(shù)表演情境，讓學(xué)生從生活現(xiàn)象中發(fā)現(xiàn)科學(xué)問題，猜想實驗現(xiàn)象背后產(chǎn)生的原因是什么。學(xué)生探究的興趣被打開了，學(xué)習(xí)積極性提高，在探究欲望帶動下積極地進行下一步實驗操作。

二、自制彈力玩具——彈力大比拼

《彈簧的學(xué)問》一課教學(xué)以玩蹦床時蹦床發(fā)生了什么變化、拉橡皮筋時手有什么感覺為線索，探究有彈性的物體的特點。教材由三部分組成：第一部分活動準備，教師指導(dǎo)學(xué)生回憶玩蹦床時，蹦床有什么變化;第二部分活動過程，教材中選用的是生活中常見的帶彈簧的物體，通過玩帶彈簧的物體，初步得出帶彈簧物體的特點;然后引導(dǎo)學(xué)生觀察撐竿跳高、橡皮筋扎頭繩、摩托車減震器中，什么物體是彈性物體，誰對彈性物體施加了力，再接著分析這些彈性物體發(fā)生了怎樣的變化，怎樣產(chǎn)生彈力;第三部分拓展活動，在經(jīng)歷模擬實驗和討論活動后，激發(fā)學(xué)生繼續(xù)探究的好奇心，設(shè)計彈性玩具，培養(yǎng)學(xué)生的思維能力。

三年級學(xué)生都玩過彈性玩具，對彈性的認識比浮力更熟悉一些。但是對于彈性特點的系統(tǒng)性認識還不是很全面，還需要教師進行指導(dǎo)，通過一系列的探究活動讓學(xué)生思維能力、創(chuàng)新能力得以激發(fā)，從而對彈性有更加深入的認識。

（一）組織比賽，感知彈力

課堂教學(xué)中，我設(shè)計“給布娃娃系頭繩”比賽情境，將學(xué)生分為男女兩個大組，每組派出5名隊員，男生用橡皮筋發(fā)圈，女生用沒有彈力的發(fā)圈分別給布娃娃系頭繩，率先將布娃娃的頭上扎5個發(fā)圈的那一組獲勝。第一局男生獲得勝利，女生由起初的不服氣到發(fā)現(xiàn)疑點，平時不扎頭發(fā)的男生怎么可能會扎得更快？這時候，我讓學(xué)生分別將男女生手中發(fā)圈樣子畫下來，猜一猜會有什么不一樣的地方。緊接著男女生調(diào)換比賽道具再比一次。在第二輪比賽當中，女生不僅獲勝，學(xué)生還發(fā)現(xiàn)了兩次比賽道具的不同，與自己的猜想是否一致，等等。

比賽激勵是經(jīng)久不衰的課堂激勵手段，學(xué)生從比賽中發(fā)現(xiàn)了頭繩中的秘密。在教師的帶領(lǐng)下學(xué)生通過猜想男生為什么為贏、畫一畫他們手中的發(fā)圈可能是什么樣子，進而觀察比較兩種發(fā)圈的不同之處：一種是普通的用布做成的發(fā)圈，另一種是帶有橡皮筋的有彈力的發(fā)圈。由于有橡皮筋的發(fā)圈可以拉伸得很長，扎頭發(fā)的時候非常方便，而沒有橡皮筋的發(fā)圈扎兩圈之后再想套到頭發(fā)上就非常吃力了，所以增加了比賽的時長。在比賽的過程中，男女學(xué)生不約而同地感覺到了彈力的存在。

（二）全身尋找，感知彈力與生活的關(guān)系

《課程標準》指出，要讓學(xué)生初步了解所學(xué)的科學(xué)知識在日常生活中的應(yīng)用。生活中常見的科學(xué)現(xiàn)象，往往是學(xué)生看到了卻不容易與“科學(xué)”知識掛起鉤來的現(xiàn)象。因此，小學(xué)科學(xué)教師要善于借助生活中常見的科學(xué)現(xiàn)象，引導(dǎo)學(xué)生發(fā)現(xiàn)科學(xué)現(xiàn)象、提出與之相關(guān)的科學(xué)問題的意識。系頭發(fā)的發(fā)圈里有彈力，那么我們身上的其他衣物是否也有彈力的存在呢？請大家仔細找一找，看誰的眼睛最亮？學(xué)生從頭到腳找尋起來，上衣手腕處、腰帶、運動服褲子腳踝處、鞋墊、鞋底里都藏著像橡皮筋一樣的有彈力的物質(zhì)的存在。在教師的指導(dǎo)下，學(xué)生能夠結(jié)合生活實際，去研究生活中有關(guān)彈性的現(xiàn)象，了解彈力與我們生活的關(guān)系。在觀察發(fā)現(xiàn)中，學(xué)生初步感知像橡皮筋這樣被拉伸或壓縮時，能夠恢復(fù)到原來形狀的力是彈力。

（三）制作彈力玩具，培養(yǎng)創(chuàng)新思維

在小學(xué)科學(xué)的學(xué)習(xí)中，學(xué)生要參與到科學(xué)研究和工程設(shè)計的實踐中，通過觀察、實驗、設(shè)計與制作等活動，掌握所學(xué)的技能，并在需要的時候運用到實踐生活之中。因此，在學(xué)習(xí)過程中需要學(xué)生主動思考問題，能夠提出解決問題的不同思路，能夠運用已有的知識經(jīng)驗，獨立自主或合作完成任務(wù)。借助橡皮筋制作自己喜歡的彈力玩具，是學(xué)生特別喜歡做的一件事。在他們的玩具世界里，有很多是有橡皮筋的，比如：小車、彈力炮等。如果將家里的普通玩具改造成彈力玩具，你能改造多少呢？比一比，誰制作的彈力玩具運動得更遠？在比賽的情境之中，學(xué)生的興趣被激發(fā)起來了，腦洞大開，彈力飛機、彈力小船、彈力……改變傳統(tǒng)意識中的玩具，對學(xué)生而言是一種挑戰(zhàn)，更是一種思維的變換，在這樣的思維變換中，學(xué)生的科學(xué)思維得以提升。

三、橡皮筋拉石頭——摩擦力有大小

《鞋底花紋的啟示》一課以推和拉游戲為線索，探究摩擦力特點，從而建立影響摩擦力大小的實驗，讓學(xué)生結(jié)合所學(xué)知識解釋生活中關(guān)于摩擦力的問題。

教材由三部分組成：第一部分活動準備，提出了問題“你觀察過鞋底的花紋嗎？這些花紋有什么作用？”引導(dǎo)學(xué)生對生活中常見的現(xiàn)象進行課前觀察，并思考“鞋底為什么要印各式各樣的花紋？”并提示學(xué)生準備毛巾、木塊等，為接下來的探究活動做好材料準備。第二部分活動過程，讓學(xué)生做推和拉的游戲，通過模擬實驗讓學(xué)生切實感受到摩擦力的作用，再通過實驗證明摩擦力大小與什么因素有關(guān)，結(jié)合實驗解釋其中關(guān)于摩擦力的現(xiàn)象。第三部分拓展活動，了解雪天路面結(jié)冰時人們是怎樣防滑的。

（一）橡皮筋拉大車，感知摩擦力

《鞋底花紋的啟示》通過探究鞋底花紋中的奧秘學(xué)習(xí)摩擦力知識，是小學(xué)生比較感興趣的。雖然摩擦力無處不在，但由于看不見、摸不著，無形中給學(xué)生的學(xué)習(xí)造成了一定困難。傳統(tǒng)實驗中用1N的測力計測量木塊在木板和毛巾上的摩擦力，由于木塊輕，在木板上摩擦力只有0.1N或0.2N左右。對于三年級的學(xué)生來說，想要讀出每小格0.05N的摩擦力很不容易，因為他們還沒有學(xué)過小數(shù)，想要一下子計算并讀出兩位小數(shù)太難了。如何讓學(xué)生更直觀地感受摩擦力的大小？我們設(shè)計了一個簡單有趣的制作：橡皮筋拉動石頭。

選取幾塊裝修市場中的廚柜臺面立方體石塊，將粗糙面朝下、光滑面朝上，用強力掛鉤粘在石塊前端，并給它設(shè)計了特殊的跑道——前半程在光滑的地板上、后半程在粗糙的家用地墊上。分別用橡皮筋拉動不同重量、在不同的跑道上的石塊，橡皮筋有時被拉得很長、有時卻被拉得較短，讓學(xué)生感知到在拉石頭的過程中的力是不一樣大的。

（二）增大摩擦力，感知更深刻

在感知到摩擦力有大有小的前提下，教師繼續(xù)引導(dǎo)學(xué)生用5N的測量計進行測量，每塊石頭在粗糙的地墊上大概有3～4N的摩擦力，在光滑的地板上也能有1.5N左右的摩擦力，三年級的學(xué)生也可以很快讀出數(shù)據(jù)。在光滑地板和粗糙地墊上測得的實驗數(shù)據(jù)差別非常大，實驗現(xiàn)象明顯，學(xué)生可以非常明確地得出“拉動石塊在光滑的地板上摩擦力小、拉動石塊在粗糙的地墊上摩擦力大”的結(jié)論，對摩擦力的認知有了更深的理解。

目前小學(xué)科學(xué)學(xué)科在單元整體教學(xué)研究方面還處于起步階段，借助單元整體教學(xué)，系統(tǒng)地梳理單元知識點、單元情境創(chuàng)設(shè)、單元核心問題等，有助于師生整體把握小學(xué)科學(xué)單元知識重難點，并能根據(jù)情境創(chuàng)設(shè)、活動實施等整體架構(gòu)單元主要內(nèi)容。小學(xué)科學(xué)教師將常見的生活材料實驗化，巧改器材，將科學(xué)現(xiàn)象、科學(xué)問題帶到課堂中，引領(lǐng)學(xué)生通過情境，猜一想、想一想、畫一畫、驗一驗，進行科學(xué)實驗、探尋科學(xué)道理，從而達到讓小學(xué)科學(xué)課堂像磁鐵一樣深深吸引學(xué)生的目光、讓學(xué)生像科學(xué)家一樣思考的目的，引導(dǎo)學(xué)生更加深入地探究、思考，不斷提升學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)。