謝云
【學情分析】
本課是基于蘇教版小學科學六年級下冊第一單元“神奇的能量”第四課《電磁鐵》而設計的、體現OBE理念的一堂STEM教學課。在這一單元的前三課中,學生認識了各種各樣的能量,包括電能、磁能等,也初步認識了能量之間的轉換。這些知識的儲備為學習電磁鐵的內容打下了基礎。但由于小學生的生活經驗有限,他們能夠舉出電能轉化為光能、熱能的例子,但卻說不出電能轉化為磁能的例子。
【教學策略】
本課的教學目標是要讓學生認識電磁鐵構造與應用、能夠制作電磁鐵并探究它的磁力大小。常態(tài)化的教學是采用科學探究的方式,但是我在教學設計中引入了OBE理念,即目標導向教學。為實現教學目標,我重新設計了教學環(huán)節(jié),使學生的學習目標更為清晰,課堂環(huán)節(jié)更加分明。我以“電磁起重機”為學習項目,開展STEM融合教學,通過以下四個環(huán)節(jié)讓學生深入了解電磁鐵的結構與應用,并在制作、研究、改進電磁起重機的過程中,培養(yǎng)學生發(fā)現問題、解決問題的能力:創(chuàng)設問題情境,激發(fā)學生的探究熱情;動手制作電磁鐵,感受科學的魅力;探究電磁鐵磁力,提升電磁起重機的工作效能;總結延伸,不斷改進電磁起重機的性能。
【OBE設計目標】
知道電磁鐵與磁鐵的相同與不同特點,電磁起重機就是利用電磁鐵磁性可控、磁力可控的性質工作的。
掌握制作電磁鐵的方法,并測試電磁鐵的性能。
研究電磁鐵,找到增大電磁鐵磁力的方法,提升電磁起重機的工作效能。
【主要材料清單】(規(guī)格、數量、成本)
每組火柴棒一盒、大頭針一盒、粗細鐵釘各一根、50cm導線一根、電池(含電池盒)兩節(jié)、條形磁鐵兩塊、冰棒棍一根。
【教學過程】
一、創(chuàng)設問題情境,激發(fā)探究興趣
出示一堆火柴棒和大頭針的混合物。
提問:你們有辦法把大頭針和火柴棒分離開嗎?
板書:磁鐵(各組嘗試利用磁鐵吸出大頭針)
討論:這是利用了磁鐵的什么性質?(磁鐵具有磁性)
懸念:我這里有一根大鐵釘,能吸出大頭針嗎?導線呢?電池呢?(都不能吸鐵)可我能利用這些材料把大頭針吸出來,你們相信嗎?
演示:電磁鐵的制作。
講解:將導線按照同一個方向緊密地纏繞在鐵釘上,導線兩端接上電池的正負極,將大鐵釘移到大頭針上方,你們看到了什么神奇的現象?
探究:大鐵釘的磁性是怎么來的呢?這個裝置里面存在著怎樣的能量轉換呢?(電能轉換成磁能)我們把利用電流產生磁性的裝置叫作電磁鐵。
板書:電磁鐵
【設計意圖】通過創(chuàng)設問題情境,讓學生了解除了磁鐵具有磁性,電磁鐵也具有磁性,而且神奇的是它是利用電能轉化為磁能。在激發(fā)學生探究興趣的同時,也初步滲透了電磁起重機的工作原理。
二、動手制作電磁鐵,感受科學的魅力
要做一塊電磁鐵,需要用到哪些材料呢?(課件出示:鐵釘、導線、電池、電池盒)
回顧一下我剛才的演示,思考如何制作電磁鐵。
制作三步驟:一是繞線;二是通電;三是吸鐵。
討論:這三步哪兩步最關鍵?為什么呢?是前兩步:導線要繞緊,并按照同一個方向纏繞;不通電,就無法產生磁性。
友情提醒:繞線時要注意安全,避免鐵釘劃傷手指;通電時間不能太長,耗電。
分組實驗:制作電磁鐵,并且測試吸鐵性能。
【設計意圖】由于教師之前的制作演示,學生基本上掌握了制作電磁鐵的方法。這個環(huán)節(jié)主要討論制作過程中的注意點:一是制作關鍵點,即導線應繞緊并按照同一方向繞;二是安全提醒;三是滲透節(jié)能意識。
比較電磁鐵和磁鐵,它們有什么異同?
相同點:都能吸鐵。
不同點:磁鐵的磁性不會消失,電磁鐵則需要通電才具有磁性。
板書:磁性永久??磁性可控
提問:電磁鐵這種特殊的性能在我們的生活中有怎樣的應用呢?
如電磁門吸、磁懸浮列車、電鈴等。出示圖片,讓學生找找電磁鐵在哪兒。思考:它們是如何利用電磁鐵工作的。
引出課題:(板書)電磁起重機
播放視頻:電磁起重機搬運鋼材
提問:看了視頻,你能用所學的知識解釋一下電磁起重機的工作原理嗎?
磁鐵也能吸鐵,能用它來搬運鋼材嗎?為什么?(成本太大,難以卸貨)
制作簡易電磁起重機,并嘗試搬運大頭針。
(用一根冰棒棍做機械臂,一頭綁上電磁鐵,另一頭和電池盒一起握在手里即可。要求學生利用簡易電磁起重機吸引、搬運、松開大頭針。)
【設計意圖】通過比較電磁鐵與磁鐵的異同,讓學生發(fā)現電磁鐵具有磁性可控的特點。人們利用這個特殊的本領將電磁鐵應用到生活中,解決了生活中的實際問題。電磁起重機也是利用電磁轉換、磁性可控的特點工作的。
三、探究電磁鐵磁力,提升起重機的工作效能
發(fā)現問題:你們制作的電磁起重機雖然能搬運貨物,但是工作效能卻不一樣,有的一次能搬運好多大頭針,有的卻搬得很少。這是為什么?
引導學生關注電磁鐵的磁力大小問題。
如何才能增強電磁鐵的磁力呢?引導學生從電磁鐵的構造猜測影響電磁鐵磁力的因素,如線圈圈數、電池數量、鐵釘粗細、鐵釘長短等。
小組合作,圍繞一個假設,設計研究方案。
各組匯報交流方案。
教師提供各組所缺的實驗材料,小組開展實驗,探究增大電磁鐵磁力的方法。
各組匯報交流實驗結果和發(fā)現。
【設計意圖】工程的關鍵在于制造,技術的核心在于設計。要提升電磁起重機的工作效能,關鍵在于找到增大電磁鐵磁力的方法。本環(huán)節(jié)主要采用科學學習中的對比實驗,來探究影響電磁鐵磁力大小的因素。先以小組為單位,圍繞一個假設進行研究方案的設計和實驗,再全班匯報交流。這樣既可以節(jié)省時間,又可以全面了解其他小組的研究成果。51773987-5690-45A1-97C3-5BA4CC3C9C9A
四、總結延伸,不斷改進電磁起重機的性能
小結:通過實驗,大家發(fā)現影響電磁鐵磁力的因素有線圈圈數、電池電量,與鐵釘的粗細也有關系。
板書:磁力可控
討論:那么如何進一步提升本小組電磁起重機的工作效能呢?
課后延伸:請你們利用我提供的材料,或者自己尋找合適的材料,改進小組的電磁起重機。比一比哪一個小組的電磁起重機磁力最大,性能最好。
【設計意圖】改進環(huán)節(jié)延伸到課后,這樣有一個好處:讓學生的研究不受時空和課堂實驗材料的限制,盡可能地發(fā)揮主觀能動性。尊重學生的自主選擇,讓學生的思維能力得到更大發(fā)展,或許會讓學生有更多的發(fā)現。
五、板書設計
電磁起重機
磁鐵?????????????????電磁鐵
磁性可控
磁性永久????????????磁力可控
【專家點評】
OBE是成果導向教育的簡稱,也叫目標導向教育。用鮮明的教學目標引導教師設計教學過程,課堂思路更為清晰,學生的學習層級更為分明,有助于厘清課堂結構,理順學生思維,使科學課堂更為高效。本節(jié)課的教學內容是制作并研究電磁起重機,進一步讓學生理解能量轉換的知識。本節(jié)課的亮點在于:
首先,從整體上看,教師借助制作和研究電磁起重機這樣一個項目式學習的方式,來實現本課的教學目標,體現了跨學科整合的理念。比如,利用磁鐵和電磁鐵來解決生活中的實際問題,比較磁鐵和電磁鐵的性質,運用對比思維探究電磁鐵的磁力,這些都是科學的范疇;制作電磁鐵和電磁起重機,考慮制作的流程,關注安全、節(jié)能因素等,這些都是工程的范疇;改進產品,提升其工作效能,這是技術的范疇;實驗數據的測量、收集、整理,涉及數學的范疇。項目式學習有助于培養(yǎng)學生的核心素養(yǎng)。
其次,從細節(jié)上看,這節(jié)課滲透了OBE教育理念,即用學習成果指導教師反向設計教學過程。本節(jié)課學生需要學會什么?制作并研究電磁起重機。如何實現這個學習目標,教師是這樣分解學習總目標的:第一步要知道電磁起重機的工作原理;第二步要學會制作電磁起重機;第三步要學會改進電磁起重機的工作效能。三個分解后的學習目標螺旋上升、層層遞進。如何實現分解后的學習目標呢?教師分別設計了這樣幾個環(huán)節(jié):創(chuàng)設問題情境,引出磁鐵與電磁鐵,通過舊知的復習和新知的講解,激發(fā)學生探究的興趣,初步滲透了電磁起重機的工作原理,實現第一目標;教師演示制作和學生自主制作電磁鐵,并進行測試,實現第二目標,結合電磁鐵起重機工作視頻,教師又對第一目標的實現進行了檢測鞏固;引導學生研究影響電磁鐵磁力大小的因素,是為了找到改進電磁起重機工作效能的方法,鼓勵學生課后繼續(xù)開展研究,讓思維不止步于課堂,實現第三目標。教學環(huán)節(jié)緊湊,目標實現度高。
【此文系中國教育學會教育科研課題“基于名師工作室的小學科學OBE項目學習研究”研究案例,批準號:FZ002601】51773987-5690-45A1-97C3-5BA4CC3C9C9A