课后延时服务兴趣班“气球的反冲运动”活动设计思考

刘永春

〔摘    要〕趣味的科学实践活动，能更好地激发学生的学习兴趣，感受实践过程的乐趣，让学习乐起来；开放的科学实践活动，能促使学生乐于思索，勇于发现，活跃思维，让能力强起来。本文以课后延时服务兴趣班“气球的反冲运动”活动为例，分析思考小学科学实践活动的设计与开展，促进教学提质增效。

〔关键词〕  小学科学；课后延时服务；实践活动；设计

〔中图分类号〕  G424               〔文献标识码〕  A        〔文章编号〕  1674-6317  （2023）  19-0043-03

小学科学实践活动一般采用小组、小社团等学习共同体的组织形式，开展有特定教育目的和科普意义的实践活动。实践活动一般是以问题、生活、实践为取向，注重的是实践，强调的是参与性，为学生创造一个相对独立的学习空间。这恰好可以弥补部分科学课程编排不能兼顾地方特色和区域差异的不足。科学实践活动的实践性、参与性能够更好地激发学生的学习热情，促进学生探究能力的提升和创造力的培养。“双减”政策指出：学校要充分用好课后服务时间，为学有余力的学生拓展学习空间，开展丰富多彩的科普、劳动等活动。因此設计好和开展好小学科学实践活动，对弥补教材编写的局限性、落实课后服务、促进教育教学提质增效具有重要意义。

小学科学是以探究为核心、以实验为基础，强调科学思维和实践的学科。受学生认知能力、地点、时间、器材等局限，有些实验的完成比较困难或不易达到应有的实验效果，因此教师要对原教材设计的实验进行改进或重新设计。本文以课后延时服务中小学科学实践活动“气球的反冲运动”为例展开思考。

2022年版《义务教育科学课程标准》指出，力是改变物体快慢的原因，给物体施加力可以改变物体的运动状态。学生可以通过观察、实验等方式感知、了解力对物体运动状态的改变。气球是学生熟悉的玩具，学生知道当气球里的气体向外喷出时，会产生反冲力，推动气球运动起来。学生对“反冲力”一词并不陌生，但是，他们也许没有认真思考过：反冲力如何用在小车的动力上，可以驱动小车行驶得更远？本次的实践活动在学生已有知识经验和课堂教学的基础上，进一步探讨如何用气球作为动力驱动小车（物体）并让小车（物体）行驶得更远。活动还引入更多的情境思考，将课本中的地面实验延伸到空中，通过实验引发冲突，激发学生学习兴趣，进一步活跃和拓宽学生思维。

一、指向概念目标，理解概念内涵

小学科学实践活动设计必须明确和围绕概念目标展开，以帮助学生理解和巩固科学概念、培养动手实践能力和科学探究精神为前提。

本次实践活动概念目标明确：知道气球里的气体喷出时，会产生反冲力。活动伊始，就让学生在愉快地玩气球中感受反冲力。学生在玩的过程中就会不断尝试不同的玩法：用手感受气球里喷出的气体；观察气球大小对气球在空中运动时长的影响；比较气球喷气方向变化与气球运动方向的关系；用气球投篮（尝试让气球穿过篮筐）……在活动中不断引导学生在具体的情境中，反复固化概念知识。这样的体验过程会让学生对反冲力的大小、方向有更直观的认知，帮助学生建立对“反冲力”概念内涵的理解。在玩气球过程中，引导学生思考利用反冲力如何驱动物体，猜测讨论影响气球小车行驶距离的可能因素有哪些，并根据实验条件选择其中可能性较大的因素进行实验研究。

二、改进实验材料，突出实验现象

在科学教材中设计的气球反冲实验，是在地面用气球驱动小车开展实验。在实际的教学过程中或多或少会碰到因实验室、教室和器材的局限，使活动开展不畅或者实验现象不明显的情况。为改变原有器材阻力大、不易固定、效果不明显等问题，本次实践活动在地面实验中选择了教材中的四轮小车，网购了气球动力小车活动套材、空气桨电动赛车套材等。通过不断地体验实验，学生发现：原来四轮小车在反冲力的作用下行走距离基本不到1米（现象不明显）且气球固定比较麻烦；而网购的套材小车方向又不易控制。通过不断尝试和调整，最终拆解下空气桨电动小车支架和气球小车的喷气装置，筛选组合出实验现象最明显且易操作的组合套件。虽然前期在器材甄选过程中花了较多时间，但是为学生学习兴趣、动手能力的培养，突出实验现象和后期实验数据的分析奠定了良好基础。

三、注重过程体验，激发探究乐趣

兴趣是推动学生求知的内在力量，因此在实践活动中要让学生充分参与到实践活动过程中来，增强体验感，使学生产生向往、探索的欲望，让活动更具有探索性和趣味性，激发学生探究欲望和乐趣。本次实践活动，无论是问题的提出、材料的选择、方案的设计、实践的过程，还是结论的分析，学生都充分地参与了，每组和每位学生都有相应的任务及分工，避免了学生因未参与实践过程而感到枯燥无味。

比如，在预实验中探讨器材的选取时，师生共同通过大量选取身边可能实现气球反冲运动的器材，如，窗帘轨道、齿轮、鱼丝线、窗帘挂钩等材料，设计滑行轨道和运动物体，在不断测试中，选择了相对较粗的鱼丝线和塑料套管作为空中滑行的轨道和运动物体；用空气桨小车车身和固定气球的支架组合成阻力更小、更好固定气球的装置，替代课本中配套的小车，让实验效果更加明显。学生在不断预实验中，充分参与到实验过程中来，既在实践中动手动脑激发思维，也充分激发了探究科学的乐趣。

四、利用有利时机，碰撞思维火花

根据生活经验，我们不难发现，现实生活中利用气球反冲力运动的案例，多为空中的热气球、喷气式飞机、火箭等，而在地面利用反冲力运动的例子比较少见。因此，本次实践活动在原有“不贴近”生活的地面实验基础上，增设了更贴近生活的空中“气球反冲运动”实验情境。同样通过引导学生通过活动前的体验实验，选择合适的实验器材和设计实验方案，突出实验现象。

有意思的是，通过实验我们发现，空中实验和地面实验总结出的规律是有区别的。

差异一：同样使用2号喷嘴，气球大小为5筒气，地面行驶距离为6.03米，空中行驶距离为1.61米。

差异二：同样使用1号、2号、3号、4号喷嘴，在地面反冲实验中，我们发现：喷嘴越大，行驶的距离越远；而在空中反冲实验中，并不像我们预测的那样，喷嘴越大，行驶得越远。

对实验获得的第一手数据，教师利用有利时机，适时引导学生思考、分析两者出现的差异，碰撞思维火花，将探究引向深处。

差异一分析：空中反冲实验运动装置前进过程中有卡顿现象，导致总体行驶距离不远，和地面反冲实验行驶距离差距大。分析原因可能是：空中气球驱动力太小、装置太重或摩擦力太大（滑动摩擦）；地面反冲实验用的小车是通过实验筛选重组的，轮子摩擦力小（滚动摩擦），而且利用慣性还可以行驶一定距离；空中反冲实验用的是滑动的塑料杆，滑动摩擦力比滚动摩擦更大；地面气球大小5筒气的行驶距离可与空中15筒气行驶距离接近，基于这种情况我们考虑需要对空中的实验装置再次进行改进。

差异二分析：根据已有的实验数据，我们发现，地面反冲实验喷嘴越大行驶的距离越远（如图1所示）；而空中反冲实验2号喷嘴行驶的距离最远，根据柱状图走势分析，我们觉得行驶最大值有可能在1～2号或2～3号喷嘴之间某个大小的喷嘴（如图2所示），并不是喷嘴越大行驶的距离越远，不能简单地将地面反冲实验规律应用于空中反冲实验。

五、立足教学实际，完善实验设计

实验设计是学生开展探究活动的基础，是个复杂的工程，也是个思维训练的过程。学生通过参与实验设计，不断尝试改进完善实验设计，掌握实验设计的方法，养成积极动手、动脑的好习惯。本次实践活动中，在对前期实验所得的数据和现象综合分析基础上，进一步引导学生改进空中实验装置（去掉气球平衡杠和固定气球橡皮筋以减轻重量，缩短固定气球的轨道杆以减轻重量和减小摩擦）。实验都用3号喷嘴，气球大小都为15筒气，测得改进后的实验装置确实行驶距离更远，由原来的行驶6.89米增加到9.49米（如图3所示），不仅验证了猜想，学生从中还获得了成功的喜悦。

因此教师在教学中让学生主动思考、提出自己的设想、亲历科学探究的过程是十分必要的。教师在教学中立足教学实际，在完善实验设计上下大气力是非常值得的。

“气球的反冲运动”实验记录单三

2022年版《义务教育科学课程标准》指出，科学课程要培养的学生核心素养集中体现在科学观念、科学思维、科学探究、态度责任等方面。而这些方面能力的形成主要来源于科学探究活动。本次实践活动在原有“不贴近”生活的地面实验基础上，增设了更贴近生活的空中“气球反冲”实验情境，引导学生通过活动前的体验实验选择合适的实验器材和设计实验方案。学生在探究实践中，通过猜测、设计方案、实验、数据分析和交流讨论等活动，引发冲突，不断调整改进实验设计方案，渗透工程设计理念，活跃和拓宽思维，寻找更多有价值的研究问题，以延续探究实践，提升学生核心素养，进而促进教育教学提质增效。

【本文系福建省教育科学“十四五”规划2021年度教改专项课题“基于课后延时服务的小学科学兴趣班活动内容设计研究” 的阶段性成果，课题立项编号Fjjgzx21-191】

参考文献

[1]中华人民共和国教育部.关于加强和改进中小学实验教学的意见[S].北京：教基〔2019〕16号，2019.11.

[2]中华人民共和国教育部.义务教育科学课程标准[M].北京：北京师范大学出版社，2022.