实验数据对比下的科学研究

潘莉

“抵抗弯曲”是小学科学六年级上册“形状和结构”单元的起始课。六年级的学生对身边物体常见的结构有一定的了解，所以教师在设计这节课时主要是让学生通过自主设计实验来研究横梁的抗弯曲能力，了解增加宽度、厚度都能够增强横梁的抗弯曲能力;在已有的实验基础上，改进探究实验的教学方法，通过两次实验不同数据的纵向、横向对比，使学生认识到在不增加材料的情况下，增加厚度比增加宽度更能够增强横梁的抗弯曲能力，从而推理在现实生活中建筑物横梁立着安放的原理。

一、利用多媒体教学引出问题

借用多媒体有着信息面广量大的特点，在课堂伊始我出示了杭州湾跨海大桥图片，向学生展示桥梁结构。随后展示多张桥梁和简易房屋图片，确立“横梁”和“柱子”的概念，进而有效完成了“横梁”和“柱子”两个概念的教学。之后，课件出示一张被重物压塌的桥梁图片，引导学生思考是什么原因引起了桥梁的坍塌、桥梁的抗弯曲能力与哪些因素有关，进而引出横梁的材料、宽度、厚度、长度、柱间距等因素。这时利用课件展示不同类型的桥梁，这些桥梁的材料宽窄、厚薄、柱子数等因素之间存在的差异，载重量各不相同。最后确定本节课探究的内容，选取宽度、厚度两个因素，以纸梁代替横梁，以木块代替柱子，合作探究宽度、厚度两个因素与抗弯曲能力有什么关系。

二、将学生的猜测加入课堂

鼓励学生猜测，不仅能更好地了解学情，还能更加有效地让学生的旧知识与新知识发生碰撞。尤其是将实验之前的猜测与实验之后的真实数据进行对比，会发现存在很大的差异，以便于学生明白实验的意义，懂得科学探究的重要性。

（一）猜测影响桥梁抗弯曲能力的因素

让学生自己猜测影响抗弯曲能力的因素有哪些，并说出猜测的理由。學生的猜测是多方面的，如：宽度、柱子的数量、厚度、材料等因素都会有所影响。最后，教师确定本节课研究宽度、厚度两个因素。

（二）有依据地预测

在学生实验开始之前，教师出示一倍宽的纸梁，用木块做桥墩，演示横梁能承受的垫圈个数。当第二个垫圈放上去的时候，横梁接触桌面，引导学生思考此时横梁的抗弯曲能力应该如何取数（放上去的垫圈数减去一个）。在这个数据的基础上让学生对二倍宽、四倍宽、两倍厚、四倍厚的情况进行预测。目的是让学生有根据地猜测，保证之后的预测每人之间的差距不会相差太大。六年级的学生能预测横梁承受垫圈的个数会随着宽度、厚度的增加而增加，但是数据相差不大。也就是二倍宽和二倍厚的预测数据几乎差不多。但实际上实验后的数据显示成几倍增长。这样学生的印象会更深刻，思考也会更深入。

三、引导学生在实验中规范操作

（一）统一实验要求

小组合作完成一倍宽、二倍宽、四倍宽的实验探究，学生在记录纸上及时地记录自己小组的实验数据，组长上台在黑板上写上小组的数据（如表1所示）：

引发学生思考：看了数据有什么发现。学生会发现宽度越宽，抗弯曲能力越强;还会发现每个组数据不一样，相差很大。这时引发学生思考：教师给每组学生提供的材料都是一样的，是什么原因导致每个组之间的数据相差这么大。学生会猜测：每组两个木块（桥墩）之间的距离不一样;放置垫圈的位置不一样;木块放置的方法也不一样……想要验证猜测的是否准确，最好的办法就是再次实验验证，这次实验之前教师把学生所能猜想的问题都进行了统一，例如：木块都立着放，木块之间的差距都是12厘米，放垫圈放置在横梁的中间位置且叠加……

再次实验，统计数据（如表2所示）：再次比较数据，会发现每组之间的数据都差不多，虽然还有差距，但明显跟第一次试验相比没有几倍之差了。教师要引导学生学会实验，学生则要会辨析实验中会遇见的问题和解决问题的方法。让学生体会实验时统一要求规范实验的重要性，从而培养学生思维的紧密性。

（二）改进厚度变量的控制

“抵抗弯曲”一课在变量厚度的控制时，一倍厚就是一张纸，两倍厚变量则采用的是把两张一倍厚的纸张用固体胶粘合起来，四倍厚的纸张亦然。细细思考：这个实验的方法是对比实验，小学科学里的对比实验只能改变一个变量，而这样改变厚度变量的方法不仅改变了厚度，质量也随之改变了，显然这是不科学的。

在本次的教学时，我做了改进：实验时采用的纸张都是同种颜色的卡纸，第一次实验时每组探究的就是不同宽度变量，在研究不同厚度的实验时，让学生就把两倍宽的纸梁变成两倍厚的纸梁，采用的方法就是对折，之后用固体胶水稍加黏合固定。四倍宽的纸梁折合成四倍厚的纸梁。

上面改变厚度变量的做法，材料的多少没有变，变的仅仅是厚度。与之前的教学方式相比较，这样的教学更科学，实验时仅是从宽度变成厚度。在之后的实验数据对比上更加直观，真正意义上的同一张纸在改变了厚度时，承受垫圈的个数成倍增长。与现实结合更加紧密，学生能够真正懂得在材料相等的情况下，增加厚度比增加宽度更能够增强抗弯曲能力。

四、注重实验后的数据分析

实验数据的记录表格是小学科学实验课的教学中非常重要的辅助教学工具。一个实验记录表的巧妙设计，不仅更加方便学生在实验时的及时记录，而且能够进一步培养学生的观察能力，促进学生系统地分析和整理实验的数据，得出相应的实验结论，这是整个实验的目的所在。

（一）巧妙设计实验记录表

针对“抵抗弯曲”这一课的数据，教师通过设计实验记录单做一个统计图。分为学生的个人实验时的记录单（如表3所示）和教师在黑板上的统计各组数据的记录表（如表4所示）。

（二）培养实验数据分析意识

学生的数据分析意识和实证意识不是与生俱来的，要在实验探究活动中不断地培养和发展。分析数据时，学生不仅能对自己组的实验数据提出自己的见解，而且要能够提出相应的证据来支持个人的结论，使其他组觉得言之有理。“抵抗弯曲”这一课的数据，学生在分析自己组的数据时，很明显能够得出随着宽度的增加，抗弯曲能力增强;横梁的厚度增强，抗弯曲能力也是增强的。

（三）培养多方位分析数据的能力

数据的分析对顺利开展科学实验来说是非常重要的。只有数据分析透彻了，学生才能体会在每一次实验中数据作为结论依据的重要性。

“抵抗弯曲”一课分为两个实验：一是宽度的对比实验，二是厚度的对比实验。学生在第一次宽度对比实验后，从自己小组的记录单上能够看出四倍宽的实验数值比二倍宽数值大，二倍宽的数值又比一倍宽数值大，所以学生能够很快地得出结论：横梁的抗弯曲能力与宽度有关，宽度越宽，抗弯曲能力越强;厚度亦然，随着厚度的增加，实验数值也随之增大。

教师继续引导学生思考“想要增强抗弯曲能力，是增加宽度好还是增加厚度好”，引导学生去比较、去分析实验数据，从而得出增加厚度效果更好。以第八小组为例：一倍宽承受垫圈个数0个，二倍宽是1个，四倍宽是2个;一倍厚承受垫圈0个，两倍厚是8个，四倍厚是30个垫圈。很明显，增加厚度抗弯曲能力比增加宽度的效果更好。

学生基本上只能分析到这一步，这时教师再做适当的引导：在刚刚的实验过程中，我们是怎么改变厚度的。学生会发现二倍厚的纸张依旧是原来两倍宽的这张纸，只是通过了折叠，变成了两倍厚。材料没有增加，但原本二倍宽的纸梁承受垫圈是1个，变成二倍厚是承受8个垫圈，足足增强了8倍。四倍宽的纸梁承受2个垫圈，变成四倍厚后承受垫圈是30个，足足增强了15倍。这样的数据值对比更直观，更让学生印象深刻。所以，学生能进一步推断出厚度增加了，抗弯曲能力大大增加。

最后，提醒学生看教师板书上整个班级的数据，判断是不是支持本组的实验结论，从而进一步客观、全面、多方位、准确地肯定实验的结论，进而提高学生的实验数据分析技能，培养学生的科学素养。

（责任编辑：赵昆伦）