可视·建模·拓展

“运动和力”板块处于小学科学课程的物质科学领域，包括“物体的运动可以用位置、快慢和方向来描述”“力作用于物体，可以改变物体的形状和运动状态”两个主要概念，该板块在物质科学领域及小学科学课程中具有重要地位。学生在学习“运动和力”板块获取前概念，对他们学习初中科学、高中物理知识具有铺垫作用。传统教学很难让学生建立感官和知识水平的统一。为弥补这些不足，笔者通过可视、建模和拓展，将App运用于课堂，充分调动学生的视觉、听觉和触觉等多种感官，激发他们的兴趣，帮助他们建构“运动和力”的模型，理解科学概念，使活动更精细，体验更充分，从而提升科学素养。

一、审视：“运动和力”教学之困

（一）忽隐忽现：概念呈现不可视，抽象难理解

力和运动是普遍存在的，但又是抽象的，是看不见、摸不着的，需要人们去感受。有些情况下，力和运动的表现不明显，力的效果也很难用肉眼直接观察，通过分析才能认识力的存在。例如，教学“下沉物体会受到浮力吗”时，学生对“相同体积的铁块与木块浸没在水中时谁受到的浮力更大”这个问题很难理解。铁块在水中下沉而木块浮在水面上，这对学生理解浮力带来干扰。浮力概念过于抽象造成学生理解困难。

（二）忽高忽低：实验操作难把握，理解不透彻

科学探究是科学学习的核心，实验是探究的重要方式。在当前小学教学中，条件有限，实验并不精细。有时做实验流于形式。在“浮力”一课的教学中，如只按部就班地按照教材中完成实验操作（如图1），容易出现以下问题：吸盘与容器底部接触不紧密;细线在水中易脱落;弹簧测力计拉力角度难固定等，从而增加学生实验操作的难度。这样实验可以培养学生的动手能力，但是难以通过实验得到准确的结论，增加了概念理解难度。因此，走过场的实验无法让学生深入理解概念。

（三）忽长忽短：操作时间不适切，体验机会少

“运动和力”课程内容丰富，可拓展的面很广，而学生又对此内容十分感兴趣。受课堂时间限制，教师完成教学后，并没有多余时间用于拓展，草草收尾，以致学生无法对活动进行深刻体验。例如，执教“像火箭那样驱动小车”时，笔者提到水火箭也是利用反冲力制成的，特别是在播放发射视频后，学生都跃跃欲试。但是并没有时间进行设计、制作、调试，且教师一人同时对学生多人辅导难度大，不利于培养学生的科学兴趣，也不利于学生做工程与设计方面的实践拓展。

二、工具：“运动和力”教学之器

（一）即拍即用的App：授课助手

授课助手是专为教学设计的移动端与PC互联互动的App。通过该App，可对电脑端进行无线状态下的PPT演示、文件传输、实物拍照展示等操作。只需在手机和电脑上分别下载安装软件，确保它们连接在同一网络下，教师就能自由、灵活地在教室各个位置走动授课，及时记录、反馈学生的探究过程，使过程可视化。

例如：“测量力的大小”教学中，及时拍照反馈学生测力计的使用情况;“像火箭那样驱动小车”教学中，循环播放学生探究过程的操作细节;“摆的研究”教学中，屏幕显示多组学生实验记录表和数据分析结果，都为学生理解抽象、难懂的力学概念提供了可视、便捷的技术支撑。

（二）虚拟现实的App：NB力学实验

NB力学实验是针对力学部分的虚拟仿真手机App。师生应用该工具可模拟真实情境完成各项预定的“力和运动”实验项目，最大限度地获取精确的实验数据，突破现实中因无法达到的理想条件及实验场地、时间、器材等限制。

在“浮力”教学中，由于水下安装吸盘不牢固、测力计使用角度难把控、滑轮连接处有摩擦等因素，导致实验数据准确度较低。在操作误差和阻力因素都无法避免的情况下，笔者使用NB力学App可以轻松解决问题，结果精准。

（三）互助互学的App：微信公众号

微信公众号是集发送视频、图文、语音等功能于一体的即时通信公众平台。通过微信公众号，搭建互动交流平台，可突破学习知识的时间、空间限制，给予学生更大的自由学习空间，培养其创造力和发散思维能力。教师可利用微信及微信公共平台来弥补或拓展“力和运动”课堂教学的广度和深度，增强学生对“力学”的探究体验，提高其探索“运动”的热情。

例如：“像火箭一样驱动小车”教学中推送拓展内容——水火箭;“浮力”教学中共享课后实践作业——设计并制作“我的小船”。

三、实践：“运动和力”教学之用

（一）可视：借授课助手，提供即时性实例

1.观察“暂停播放”——即时呈现关键信息

课堂上很多实验现象稍纵即逝，师生难以进行解析和讨论。分析这些现象是建立科学概念的关键，学生需要细致观察和深入讨论。若想捕捉这些即时性的信息，师生只要将过程“暂停”即可，应用授课助手App的拍照上传功能就可实现。

【案例】测量力的大小

在教学中，学生利用弹簧测力计测量力的大小。笔者走近学生，发现多组学生未能充分掌握弹簧测力计使用方法，特别是拿到实验材料后兴奋不已，往往忽略对弹簧测力计进行“调零”的细节。此时，笔者及时拍下学生的错误操作照片，并利用授课助手将其展示在大屏幕上（如图2）。

实验操作中，学生往往无法抓住过程中的关键信息。笔者借助授课助手，指出实验过程中暴露的共性问题，并进行针对性剖析和纠正，创造良好的可视条件。来源于学生的实时素材具有真实性和时效性。笔者用这些素材向全班学生展示测力计的使用方法，提高了实验的可视性和普及性。学生经历出现错误—集体订正的互动环节，加深了对实验的认识和理解。

2.实验“单曲循环”——动态展示探究过程

在课堂教学中，有些实验持续时间短，一些现象、问题转瞬即逝，观察难度大。此外由于学生个体存在差异，教师无法预测其在实验操作中会出现哪些问题。若想“重现”实验的完整过程，捕捉实验课堂的生成资源，用授课助手App的屏幕同步功能就能轻松实现。

【案例】像火箭那样驱动小车

在实验中，吸管粗细、气球充气量、有无支架、吸管摆放情况都会影响小车行进。笔者利用手机视频录制功能记录学生行驶试验的过程，在全班汇报时，运用授课助手在大屏幕上重复播放已录制的视频，让学生看完后发表观点，对实验过程进行剖析和反思。

学生可针对个人的实验过程发表观点，进行自评，其他学生也可以提出意见，进行他评。视频“单曲循环”为交流研讨提供了直观信息，使生成的内容更为丰富，实现师生之间、生生之间、学生自我评价等多角度的过程性反思。学生在“自思—检测—反思研讨—改进迭代—再测”过程中理解知识，并将知识转化为技术运用于工程实践。

3.数据“列表播放”——系统生成完整成果

实验数据汇报是科学教学的重要环节。在传统教学中，教师常将各个小组的实验记录单贴到黑板上，但多数学生无法看清内容。学生仅依靠听讲进行理解，效果极差。笔者利用授课助手App将多组实验记录在屏幕中同时呈现，还将其放大或显示单一图片，实时批注，很好地克服了传统课堂的弊端。

（二）建模：借NB力学实验，优化探究性实验

1.建“常规”模，力争实验精细化

课堂上有许多实验设计较粗糙，实验材料无法满足教学需要。此外，有些干扰因素无法排除，对实验教学产生困扰。

【案例】浮力

学生参考教材上的实验装置图开展实验，会出现一些问题：吸盘与容器底部接触不紧密，易脱落;滑轮连接处有摩擦，测量有误差;测力计上拉时，与竖直方向的倾角存在较大误差;常规实验无法达到理想条件，无法实现无摩擦力。

笔者应用NB力学实验App的虚拟仿真功能很好地解决了上述问题，设置关闭空气阻力即可消除所有阻力。同时，排除了其他不利因素的困扰，减少实验误差及干扰，使数据更精确，实验更精细。学生对于浮力、重力和拉力三者之间的关系也有一个科学的认识。

2.建“异常”模，力图问题清晰化

学生在实验探究的过程中有时会获取一些与物理规律相悖的异常数据。教师面对异常数据，不能置之不理。如何在有限的课堂时间高效解决异常问题？

【案例】下沉的物体会受到水的浮力吗

在实验探究中，学生分别进行“小部分、大部分和全部浸入水中”的实验来测量下沉物体受到的浮力。笔者在教学中发现，有学生在实验时操作不当，将物体完全浸入水中碰到杯底，导致弹簧测力计示数骤减，从而得出错误结论。

实验中出现异常数据，若教师直接讲解，学生较难理解。笔者运用NB力学实验系统，让学生明显看到，在钩码触碰底部的瞬间，测力计读数骤减，折线统计图的坡度出现明显变化。这样，实验现象清晰直观，使学生印象深刻，理解透彻。

3.建“动态”模，力求数据动态化

学生参与实验探究活动时，经常需要根据规律性现象来得出结论。教师应用NB力学实验App将实验数据和现象动态化，为学生直观得出实验结论提供支持。

在学习“摆的研究”时，学生探究摆长、摆重等对摆速的影响。研究某一因素时要保证其他条件相同，但在操作中，多数学生忽视了其余变量。此外，机械损耗以及摆的碰撞也会造成影响，学生较难得出准确的实验数据，很难充分了解原理和具体过程。

笔者应用NB力学实验App生成动态图像，摆长、摆重、摆幅对摆速的影响一目了然，使实验和数据变得动态化。

（三）拓展：借微信公众号“小科君”，推动互动性实践

“小科君”是基于学情、师资综合开发的具有时效性、拓展性和共享性的微信公众号，为广大师生提供分享教学资源、展现师生才能、共享实验成果的互动平台。以下为“运动和力”板块在“小科君”平台上的互动性实践情况。

1.多元挖掘：延伸课外知识

课堂时间有限，很多内容无法在40分钟内完全呈现，“小科君”平台教学是课堂有益的补充。学生在养成学习习惯的同时，还能增强学习信心，并且逐步形成完整的知识体系。

在学习了反冲力的相关知识后，学生对水火箭很感兴趣，可没有多余的课堂时间用于补充知识。为解决这一难题，笔者利用“小科君”将水火箭的相关内容做成网页，并制作二维码提供给学生，让他们回家探究。

开展课后学习活动，不仅能帮助学生深化知识、增强思维力和想象力，而且能丰富认知、发展智力，也给学生动手的机会，培养实践能力。

2.师生互动：即时解决问题

信息交互内容可以是文字、图片、语音，也可以是视频，灵活多样;信息交互方式可针对个体，也可面向全体，各具特色。传统教学中，学生在学习过程中遇到问题只能在学校或者课堂上咨询，有了“小科君”后可及时沟通。

在教学“浮力”后，笔者布置了实践作业——选用废旧材料，设计制作一艘能运动的小船。小船的设计、制作、调试过程都在家中完成。笔者利用“小科君”，针对共性问题统一推送资料，对个性问题单独交流，进行线上互动指导。

经历整个过程，学生不仅提高了动手能力、创造能力，而且能学以致用，将科学课堂上学习到的知识运用到生活中。教师及时解决学生的问题，既能促进其知识的掌握，又能提高学习兴趣，启发学生思考，提升科学素养。

3.个性展示：秀出自我才能

学生完成学习任务后，教师的即时评价是他们继续努力的动力。作品展示是对学生学习成果的肯定。“小科君”作为一个多元化的展示平台十分重要。以往，优秀作品只能在学校范围内展示，学生的参与面窄，成就感欠缺。

对制作一艘小船的实践作业进行评价后，为发挥评价的激励作用，增强学生的参与感、体验感，引发二次创造，笔者利用“小科君”制作展示网页，并生成二维码，让学生通过分享或者扫一扫的形式进行传播，供学生和家长观看，使成果展示更有交互性，将课堂引向广阔的课外。

利用微信平台展示学生作品，在提高学生学习积极性、激发学习兴趣的同时，还可以促进家校互通，让家长参与到学生学习中来，为学生创造良好的学习环境。

四、展望：“运动和力”教学之思

（一）研究App辅助教学使之系列化

笔者通过开展“运动和力”板块内容的App辅助教学，已积累了一些经验。今后要将这些策略应用到其他教学板块中去，继续研究，提炼出适合各个板块的教学策略，完善成果。

（二）延伸App辅助教学使之多元化

通过探究“运动和力”板块的课堂教学，在进一步深入研究优化的同时，也在尝试将App运用到科学学习的其他领域。多元化教学让学生有更多的机会展示和表现，灵活运用知识、技能，不断提升综合能力和思维水平。

（三）完善App辅助教学使之专业化

为了使研究更好地服务于教学，还要对App的应用进一步完善，对有关问题做专项优化。例如：如何从健康心理学入手，让学生既达到学习效果，又不浪费时间;教师如何更好地掌握学生课外使用App学习的情况。

（作者陈智伟系浙江省杭州市竞舟小学教师;朱静钰系浙江省杭州市学军小学紫金港校区教师）