让科学探究在做与思之间走向深刻*——《滚小球》教学设计与分析

□倪叶陶

【教材分析】

《滚小球》是苏教版小学科学五年级下册第一单元《神奇的机械》中第三课《斜坡的启示》的拓展课。《神奇的机械》单元主要是让学生掌握简单机械的工作原理及其应用，从而渗透结构与功能相统一的知识。《滚小球》设计了四个活动：一是在斜坡滚球的活动中，初步感受力的存在；二是分别在改变坡长、球的质量等变量条件下，思考如何控制变量，并在层层递进的“做”中感受球滚动的距离和哪些因素有关；三是模拟伽利略的斜面实验，球从V形的斜坡滚落，预测球在另一个斜坡爬行的高度，体验到运动的物体具有能量和惯性；四是在撞球游戏中，依次用球去碰撞不同数量的球，在预测与验证中体会力的作用，并联系“牛顿摆”等现象进行解释和应用，在“做”与“思”中建构与积累科学活动经验，促进学生的动作技能与心智技能的共同提升。

【教学目标】

1.知道力可以改变物体的运动状态；在探究球滚动距离的实验中，了解球滚动的距离与坡长、球的质量有关；体会运动的物体具有能量和惯性（本课的教学重点和难点）。

2.运用所学知识解释能量可以传递的相关生活现象。

【教学准备】

大小不一的玻璃球、斜坡、V 形斜坡、牛顿摆、记录单。

【教学流程】

（一）创设情境，启发思考，初步感受力的存在

1.导入谈话：今天我们一起来玩个游戏。（教师出示玻璃球）认识这个吗？平常大家都怎么玩？

2.提供任务：滚动玻璃球去撞击前面的物体。

3.教师请学生滚球撞击物体并让其说说怎么做才能击倒物体。

4.教师小结：球的滚动需要人们提供动力，同时还要确定用力的方向、控制力的大小才能击倒物体，获得成功。

5.提问启发：球静置在水平的桌面上，如果不提供外力，怎样才能让球滚起来？（只需要把原来的平面变成斜面就可以了）

（设计意图：教师以熟悉的滚球游戏活动入手，启发学生思考，在利用学生原有的“实践经验”的同时，调动其“思维经验”，为探究球的滚动打下基础。）

（二）认识器材，以“思”导“做”，明确探究方向

1.预测：球从斜面上滚下来的距离和什么有关？

2.学生猜测：可能和球在斜坡上的位置、球的大小、手推动的力量大小有关。

3.启发：要解开“球从斜面上滚下来的距离究竟和什么有关”的秘密，看来得通过实验来验证。（出示玻璃球、斜坡）你们认识这些器材吗？

4.思考：如果研究球在斜坡不同的位置对滚动距离的影响，想想应该怎么做？学生讨论后认为，首先要确定球的起始位置。教师又提出：这个位置怎么选？距离太近行不行？为什么？学生再次交流，认为应该在斜面上选择不同的起始位置，起始位置之间要有一定的距离，然后让球从起始位置自然滚下来，在球的停止处做好标记，测量距离并记录。

（设计意图：科学探究活动的第一步就是发现并提出问题。问题往往产生于学生对某些事实或者现象的观察，通过思考明确模拟对象之间的联系。这不仅为选择探究问题、设计实验做好准备，也有助于学生明确实验目的，实现前概念与新知的有效联结，同化认知结构，促进“思”与“做”的有效对接。）

（三）设计方案，先“思”后“做”，探究球的运动

1.观察：斜面上已经标出了两个点，观察这两个点（图1）有什么不同？

图1 探究球在斜面不同位置对滚动距离的影响

2.猜测并讨论：哪个起始位置的球滚得远？实验中需要注意些什么？

3.明确：实验中需要注意以下几点：球的大小一样；斜坡角度一样；球必须自然滚落；多做几次实验，确保实验结果准确。

4.实验并记录：在坡度不变、球大小相同的情况下，高处的球比低处的滚动距离远。

5.预测与思考：影响球滚动距离的因素除了球滚动的起始位置外，还有哪些因素？如果球滚动的起始位置相同、坡度相同，仅改变球的大小（图2），哪个球会滚得更远？该如何设计这个实验？实验中需要注意什么？

图2 探究球的大小对滚动距离的影响

6.实验并汇报发现：同样高度，大球滚得远。

7.启发：球从坡上滚下来会运动一段距离。如果球从斜坡上滚下来又遇到一个同样坡度的斜坡，会发生什么现象（图3）？预测并画出球运动的位置。

图3 探究球在V形坡的运动情况

8.预测后实验，汇报并解释：球滚动的高度和原来的位置差不多。

9.反思并小结：根据已有的经验进行预测不一定是正确的，还要通过动手实践来验证。

（设计意图：明确变量条件是变量实验的前提性技能。教师通过问题链来考量学生对“起点位置”“坡度大小”“球的质量”等变量条件控制的理解，让学生在实验前就明确“做什么”“怎么做”“做的过程中应该注意什么”，学会先“思”后“做”，控制好相同条件与不同条件。在相互讨论与质疑中，学生不断修改实验方案，明确对比实验必须通过层层递进的“思”，才能为接下来的“做”扫清障碍。这样的科学探究才是有目标、有计划、有针对性的。）

（四）撞球游戏，边“做”边“思”，发现力能传递

1.谈话：刚才我们研究了影响球在斜坡上滚动的距离的因素。如果在斜坡末端放一个同样大小的球，当球从高处滚下来，碰到这个球时（图4）会发生什么现象呢？

图4 探究斜坡撞球的规律 图5 探究斜坡撞多个球的规律

2.预测并说明理由。

3.思考：如果把斜坡末端的球增加到2个（图5），高处滚下的球与它们碰撞后会怎样？增加到3个、4个呢？

4.实验并汇报发现：斜坡上滚下来的球只能撞走一个静止不动的球。

5.小结规律：力可以传递。

（设计意图：小学生的认识和思维往往源于动作和直观形象。通过实验，学生获得了斜坡撞球的操作体验，并结合滚球操作的经验，体会力与物体运动状态的内在关联，利用“思”不断调整“做”，在“做”的同时不断修正“思”的错误。）

（五）联系生活，以“做”促“思”，解释牛顿摆的秘密

1.介绍：（出示图6）这是牛顿摆，主要由吊绳固定的5个质量相同的球体组成，球与球之间彼此紧密排列。

图6 牛顿摆

2.预测：如果拉起最左侧的一个球撞击另外4个球，会出现什么样的现象？

3.演示：拉起最左侧的一个球撞击其他球，结果只弹起了1个球。

4.思考：如果拉起左侧2 个球撞击其他球，会出现什么样的情况？拉起3 个、4 个球撞击又会怎么样？你有什么发现？

5.汇报：撞击的球数和弹起的球数是一样的。

6.思考：为什么会出现这样的情况？

7.小结：力作用在物体上会产生同样大小的力。

（设计意图：教师引导学生观察和操作“牛顿摆”实验，归纳出“力能在物体间传递”这一结论，以“做”促“思”。这里的“思”主要侧重于对课堂知识技能的归纳、梳理、感悟，侧重于对课堂学习的反思与总结，对收集的事实进行整理和解读，进一步厘清思路，以便清晰地表述探究结果，形成对研究问题的解释。）

（六）拓展应用，“做”“思”结合，巩固学习内容

1.提问：这节课你有哪些收获？

2.思考：生活中见到过哪些类似的现象？试着解释其中的原理。

3.延伸：还有哪些问题想继续研究？利用今天学习的方法，还可以选择其他的猜测进行验证。

（设计意图：科学知识源于生活，用于生活。教师引导学生利用“能量能在物体间传递”的原理对生活中的现象进行合理的解释。如此，既检验了学生对所学内容的理解，又使所学知识得以应用，促使学生由动作技能向心智技能转化，从而实现“做思共生”的教学境界，实现科学实验活动的外化与探究思维品质的内化相互统一。）

【评析】

拓展课《滚小球》是基于“做思共生”的教学主张设计的。这节课的教学设计主要有以下三个特点：一是关注学生思维的起点。提出问题、猜想假设、实验验证等环节的设计结合了学生的前概念水平，从探究的主要过程出发，引导学生动脑动手，在层层递进的思维活动中，揭示学生关于力的原有认知，在“肯定—否定—肯定”的验证过程中逐渐加深学生对“力能改变物体运动状态”的认识。二是关注学生探究的流程。在坡道滚球、V 形坡道滚球、坡道撞球的实验中，教师引导学生对实验方案进行预测和设计，对实验过程进行控制和分析，对实验结果进行归纳与概括。学生在“做”与“思”中体会到变量控制与因果分析的重要性，并在系列化的动手实践中逐渐形成对探究流程的整体认识。三是关注“做思共生”的实践运用。从生活中来到生活中去，学生对生活中“能量能进行传递”的现象进行解释和应用，以“做”催生“思”，以“思”促进“做”，在实际的操作中促进知识的运用与能力的形成。