何娟

摘 要 美國佛羅里達(dá)州科學(xué)、技術(shù)、工程和數(shù)學(xué)研究中心學(xué)習(xí)項(xiàng)目長年為該州的科學(xué)教師提供專業(yè)發(fā)展培訓(xùn)，其開發(fā)的科學(xué)課堂教學(xué)設(shè)計(jì)十分成熟。本文將選用其中一節(jié)典型的科學(xué)課進(jìn)行介紹，并分析對我國小學(xué)科學(xué)課教學(xué)的啟示，以期對我國的科學(xué)課教學(xué)有所借鑒。

關(guān)鍵詞 科學(xué)課 教學(xué)設(shè)計(jì) 案例

中圖分類號：G424 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A DOI：10.16400/j.cnki.kjdkx.2017.12.068

Abstract The Florida State Center for Science， Technology， Engineering， and Mathematics Studies program has provided professional development training for state science teachers for years and has developed a well-designed science classroom. This article will choose one of the typical science classes to introduce and analyze the enlightenment of science teaching in elementary schools in our country with a view to our country's science teaching.

Keywords science course； teaching design； case

“FCR–STEMLearn”是佛羅里達(dá)州科學(xué)、技術(shù)、工程和數(shù)學(xué)研究中心學(xué)習(xí)項(xiàng)目的縮寫，該項(xiàng)目由美國佛羅里達(dá)州的科學(xué)、技術(shù)、工程和數(shù)學(xué)研究中心與佛羅里達(dá)州的67個(gè)學(xué)區(qū)，以及三個(gè)農(nóng)村教育聯(lián)盟共同開發(fā)的一個(gè)中小學(xué)數(shù)學(xué)和科學(xué)教師的專業(yè)發(fā)展項(xiàng)目。到目前為止，該項(xiàng)目已經(jīng)在佛羅里達(dá)州為2000多名數(shù)學(xué)和科學(xué)教師提供專業(yè)發(fā)展培訓(xùn)。培訓(xùn)項(xiàng)目組邀請了相關(guān)科學(xué)家、數(shù)學(xué)家和教師一起研發(fā)培訓(xùn)內(nèi)容，其開發(fā)的科學(xué)教學(xué)設(shè)計(jì)案例具有很好的借鑒意義。本文的教學(xué)案例選用其中一節(jié)典型的科學(xué)課進(jìn)行介紹，主題是小學(xué)五年級的科學(xué)課程“摩擦力”，并分析其對我國中小學(xué)科學(xué)課教學(xué)的啟示。

1 摩擦力科學(xué)課教學(xué)設(shè)計(jì)

本節(jié)摩擦力科學(xué)課堂的教學(xué)設(shè)計(jì)主要分為四個(gè)部分：摩擦力概念的提出、實(shí)驗(yàn)探究、教師組織總結(jié)研究成果、學(xué)生評價(jià)。

1.1 提出摩擦力的概念

教師向?qū)W生提問“運(yùn)動為什么停止？”并把這個(gè)問題板書在圓圈內(nèi)，畫上幾個(gè)分支，把學(xué)生的答案寫在分支上，如圖1所示。[1]學(xué)生如果沒有思路，教師可以引導(dǎo)學(xué)生對這個(gè)問題進(jìn)行思考：“比如我們?nèi)绾文茏屝旭偟钠囃Ｏ聛?？”最終得出這種讓運(yùn)動停止的力，稱為摩擦力。引導(dǎo)學(xué)生思考生活中摩擦力的例子，例如：兩只手搓動時(shí)的摩擦力，自行車的剎車也是利用摩擦力。讓學(xué)生回家試試把自行車翻過來，用手來蹬輪子，達(dá)到一定速度后剎車，感受剎車制動時(shí)的摩擦力。

1.2 實(shí)驗(yàn)探究

實(shí)驗(yàn)前先和學(xué)生討論如何增大與減小摩擦力，通過生活中的實(shí)例，比如打蠟的地板和巖石，拉動空的馬車和裝滿書的馬車，引導(dǎo)學(xué)生提出摩擦力的大小與接觸面的粗糙程度以及壓力大小有關(guān)。把全班分成幾個(gè)小組進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，每個(gè)小組三到四個(gè)學(xué)生。研究的主題是摩擦力是如何增大和減少的？

實(shí)驗(yàn)器材包括：幾輛不同款式的小汽車、泡沫板、沙灘巾、膠帶、尺子，幾本厚的書（疊起來大約一英尺高），兩套教材（相同尺寸），一個(gè)摩擦力數(shù)據(jù)采集表，如表1。

研究問題1：“小車在光滑還是粗糙的接觸面上移動得更快？”

實(shí)驗(yàn)的準(zhǔn)備工作：向?qū)W生說明我們選用的光滑軌道是泡沫板，粗糙的軌道是包上沙灘巾的泡沫板。首先，讓學(xué)生在泡沫板的一端放置一摞書（約1英尺高），形成一個(gè)“斜坡”。（可以在另一端放置一塊磚頭或重物，以防止木板滑落。）其次，為了使結(jié)果更準(zhǔn)確，小汽車要選速度差不多的?？梢宰寧纵v小車從坡道一起滑下比較下哪兩輛小車的速度最接近。把小車一起放在坡道頂端，一位學(xué)生拉著小車?yán)K子，松開繩子讓它們在坡道上運(yùn)動起來，反復(fù)幾次，找到速度最接近的兩輛小車。接下來布置光滑和粗糙跑道。用沙灘巾蓋住泡沫板的左側(cè)，并用膠帶固定住，以防止滑落。這樣泡沫板上就出現(xiàn)兩個(gè)軌道，一條泡沫板的光滑跑道和一條沙灘巾的粗糙跑道。

實(shí)驗(yàn)開始：首先讓學(xué)生在表格上寫下猜測結(jié)果，小車在光滑接觸面和在粗糙接觸面上哪個(gè)運(yùn)動得更快？接著讓兩輛小車開始比賽，用米尺測量出發(fā)位置，保證出發(fā)高度相同，同時(shí)松開拉著小車的小繩以保證出發(fā)時(shí)間相同。要求學(xué)生在數(shù)據(jù)采集表上寫出觀察結(jié)果，內(nèi)容包括哪輛小車運(yùn)動得更快，光滑接觸面和粗糙接觸面哪個(gè)摩擦力更大。

研究問題二：“用食指在書桌上移動一本教科書會比移動兩本更容易嗎？”

給學(xué)生做示范如何將課本移過書桌，跟第一組活動一樣，先讓學(xué)生完成數(shù)據(jù)采集表里的預(yù)測部分，預(yù)測用食指移動一本書是否比兩本更容易，以及同樣只推一本書，在桌上比在鋪上沙灘巾的桌上是否更容易。提醒學(xué)生把觀察結(jié)果記錄在數(shù)據(jù)采集表上。組織學(xué)生進(jìn)行小組討論，分享他們的觀察結(jié)果。通過實(shí)驗(yàn)結(jié)果得出更重的書需要花費(fèi)更多的力量來推動，鼓勵(lì)學(xué)生思考物體的重量與物體移動速度快慢的關(guān)系，從而得出摩擦力與壓力之間的關(guān)系。

1.3 教師組織總結(jié)研究成果

讓小組代表發(fā)言分享實(shí)驗(yàn)結(jié)果，教師引導(dǎo)學(xué)生得出本節(jié)課的實(shí)驗(yàn)結(jié)論。分析第一個(gè)實(shí)驗(yàn)時(shí)讓學(xué)生把關(guān)注點(diǎn)放在汽車與軌道接觸面之間的摩擦，得出接觸面粗糙程度與摩擦力之間的關(guān)系。鼓勵(lì)學(xué)生從第二個(gè)實(shí)驗(yàn)中思考摩擦力與壓力之間的關(guān)系。在黑板上列出摩擦力大小的兩個(gè)決定因素：接觸面粗糙程度與壓力大小。

教師指出摩擦在我們?nèi)粘Ｉ钪邪缪葜匾慕巧?。有時(shí)我們會試圖增加摩擦力，有時(shí)則想減少摩擦力。讓學(xué)生思考生活中的例子，哪些體育項(xiàng)目為了獲得更好的成績需要增大或減少摩擦力。可以舉這些實(shí)例：體操運(yùn)動員為了減小手和高低杠的摩擦?xí)谑稚夏ㄒ恍┓勰?；鞋子上的防滑釘讓足球運(yùn)動員跑動起來更穩(wěn)；雪車選手要想滑得更遠(yuǎn)需要減小摩擦，奧運(yùn)會的游泳運(yùn)動員為了減少摩擦需要剃光胳膊和腿以加快速度。endprint