2019-2020年教科版科學六上《杠桿的科學》教學指導.doc

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2019-2020年教科版科學六上《杠桿的科學》教學指導 摘要：杠桿是小學科學和初中物理教科書都涉及到的教學內(nèi)容，如何把握好兩個階段的教學要求，根據(jù)小學生的年齡特征和認知水平搞好小學科學《杠桿的科學》的教學，筆者提出關(guān)鍵是要以實驗為突破口，一方面把握小學生科學學習特點，因勢利導，另一方面是要鼓勵兒童動手動腦。 關(guān)鍵詞：杠桿的科學、動手探究、蹺蹺板實驗、杠桿尺實驗 《杠桿的科學》是教育科學出版社出版的小學科學六年級上冊的內(nèi)容，而上?？茖W技術(shù)出版社出版的八年級物理教科書中也有《科學探究：杠桿的平衡條件》這一課，兩者雖然有相同或相近的教學內(nèi)容，但是教學要求卻有較大的差別：第一、科學概念表述不同：小學階段只提到杠桿有三個點：用力點、支點和阻力點。初中階段卻提到杠桿有“一點、兩力、兩臂”：支點、動力、阻力、動力臂、阻力臂；小學階段對杠桿分類是有的杠桿能省力，有的杠桿不省力，有的杠桿不省力也不費力。初中階段對杠桿分類是有的杠桿能省力，有的杠桿能省距離，有的杠桿不省力也不費力。第二、科學探究要求不同：小學階段只要求定性分析總結(jié)，初中階段卻要求定量分析總結(jié)。 如何搞好小學科學《杠桿的科學》這一節(jié)課的教學呢？教科書共3頁，分為兩部分：第一部分：認識杠桿，第二部分：研究杠桿的秘密。筆者認為，關(guān)鍵是要以實驗為突破口，一方面把握小學生科學學習特點，因勢利導，另一方面是要鼓勵兒童動手動腦學科學。 一、把握小學生科學學習特點，因勢利導 科學課程最基本的特點是從兒童身邊的自然事物開始學習活動，以形成對自然進行探究的態(tài)度、技能和獲取關(guān)于自然的知識。對第一部分認識杠桿的教學，教科書選用撬棍撬木箱這個情景開始這節(jié)課的研究，并通過對教科書中這張示意圖的觀察，讓學生來認識杠桿的三個重要點（支點、用力點、阻力點）。筆者認為這個實例學生雖然可能見到過，但沒有親身的體驗。然而，不少小學生在幼兒園中玩過蹺蹺板的游戲，如果課堂中設(shè)計一個蹺蹺板的實驗或游戲作為學習橋梁，則既可幫助學生認識杠桿的三個重要點，又為學生過渡到探究杠桿的秘密激起興趣，以便順利完成該節(jié)課的教學目標。 另外，課本第四頁蹺蹺板插圖只是一種形式的蹺蹺板。僅僅看這幅蹺蹺板插圖，學生會感到困惑：⑴這幅圖結(jié)構(gòu)繁雜，難于理解這個蹺蹺板與杠桿有怎樣的關(guān)聯(lián)？ ⑵不容易找到支點，用力點，阻力點。 ⑶圖中的蹺蹺板是個等臂杠桿，不利于激發(fā)學生進一步探索杠桿省力與費力的秘密的興趣。 ⑷小學生對自己玩過的蹺蹺板上升與下落的原因是什么難于理解 筆者認為，教學中宜增加另一幅蹺蹺板插圖（見下面兩幅圖），化繁為簡。 圖A 圖B 有長板凳時可以做一個板凳蹺蹺板游戲，或做一個蹺蹺板實驗。 這里介紹一個蠟燭蹺蹺板的實驗。 1、實驗器材：礦泉水瓶子2個、鋼針2根、橡皮1塊、蠟燭2支、杠桿尺1把、支架1個、鉤碼1盒、彈簧測力計1個、打火機1個。 2、實驗裝置及制作原理： 在橡皮塊上十字交叉處穿上2根鋼針，將輕重 不同的2支蠟燭固定在1根鋼針兩端，另1根鋼針 （軸）作為蠟燭蹺蹺板的轉(zhuǎn)動支點。整個裝置用礦 泉水瓶作支撐，實驗裝置如圖1所示。 3、實驗操作的過程： ⑴、對比撬石頭和玩蹺蹺板游戲的圖片， 用蠟燭蹺蹺板的實驗來認識杠桿的三個重 要位置：支點，用力點，阻力點。 ⑵、引導觀察實驗現(xiàn)象： 圖1 實驗裝置 ①較重的蠟燭可以撬起較輕的蠟燭；較輕的蠟燭也可以撬起較重的蠟燭； ②當熔化的蠟燭下滴時，蠟燭的重量變小會影響蠟燭蹺蹺板兩端的升降； ③較重的蠟燭與較輕的蠟燭離支點的遠近不同。 ⑶、提出問題：蠟燭蹺蹺板上蠟燭的升降與什么因素有關(guān)？ ⑷、假設(shè)與猜想：與蠟燭的輕重有關(guān)；與蠟燭離支點的遠近有關(guān)。 4、該實驗的優(yōu)點： ①、器材易取，都是學生日常生活中常見的物品。②、制作的蠟燭蹺蹺板結(jié)構(gòu)簡單，形象直觀，操作方便，學生很容易模仿制作，通過實驗，學生對杠桿上的 “支點、用力點、阻力點”的概念更容易理解。③、蠟燭蹺蹺板實驗富有動感，趣味興強，學生通過觀察實驗現(xiàn)象，會產(chǎn)生多種疑問：為什么有時輕的一端能撬起重的一端？上升和下降與什么因素有關(guān)呢？……這些問題能極大地激發(fā)學生的觀察與探究欲望。 二、鼓勵兒童通過動手動腦"學"科學 心理學研究表明，對于兒童來說，態(tài)度的形成需要實踐的過程，技能的形成需要反復的模仿練習，而知識的獲取主要通過感性經(jīng)驗的積累。 對本節(jié)課第二部分研究杠桿的秘密的教學，重點是創(chuàng)造條件鼓勵所有學生動手實驗，并引導學生動腦分析。 實驗：用杠桿尺進一步探究杠桿的秘密 向?qū)W生介紹杠桿尺。杠桿尺上有均 勻的刻度，很方便在需要的位置掛上重 物，是科學研究的好材料，如圖2所示。在使用前，先 應(yīng)提醒學生將杠桿尺調(diào)到平衡狀態(tài)。 1．探究用力點與阻力點在支點兩側(cè)的情形 圖2 杠桿尺 通過對比，可以把掛在杠桿尺左邊的鉤碼當成阻力，把掛在杠桿尺右邊的鉤碼當成使用的力，支架中部的軸就是支點。這里要求在杠桿尺左右各選一個位置掛鉤碼，便于學生掌握也利于交流討論。 學生可先在兩端相同的位置掛兩個鉤碼試用一下杠桿，然后分組討論怎樣用杠桿尺做實驗，并計劃一個合理的方法步驟收集數(shù)據(jù)。例如：先在代表阻力點的左端第2格處掛3個鉤碼，然后依次在表示用力點的右端的第1格，第2格，第3格，第4格，第5格，第6格掛上鉤碼，并作好記錄。要求學生多做幾次實驗收集更多的實驗數(shù)據(jù)，并將各小組收集的數(shù)據(jù)匯總在一起來進行研究分析。 2．探究用力點與阻力點在支點同側(cè)的情形 可以把掛在杠桿尺右邊的鉤碼當成阻力， 用細繩套在杠桿尺右邊再掛上彈簧測力計的 掛鉤，將向上提的力當成使用杠桿的力，支 架中部的軸就是支點。測量幾組實驗數(shù)據(jù)。 3．通過觀察分析得出結(jié)論： 圖3 用力點與阻力點在支點同側(cè)的情形 蹺蹺板的升降與物體的重量和力點到支點的距離都有關(guān)系。 在用力點到支點的距離大于阻力點到支點的距離時，杠桿省力； 在用力點到支點的距離等于阻力點到支點的距時，杠桿不省力也不費力； 在用力點到支點的距離小于阻力點到支點的距離時，杠桿費力。 三、討論、釋疑與拓展： ⑴由上面的實驗探究，請解釋 蹺蹺板上為什么小孩能把大人撬起來？ 圖4 圖5 圖6 ⑵找出課本第四頁蹺蹺板插圖中杠桿的三個重要位置：支點，用力點，阻力點。 ⑶蹺蹺板只是杠桿的一種，生產(chǎn)與生活中你還見到過哪一些杠桿？ ⑷找出生活中一些常見杠桿的三個重要位置：支點，用力點，阻力點。 圖7 四、 教學效果 本節(jié)課從玩蹺蹺板的游戲中引導學生學習杠桿原理，安排有3個實驗，第一個實驗，借助蹺蹺板實現(xiàn)突破（一是認識杠桿的三個重要的位置；二是向標準的杠桿模型過渡，探究杠桿的秘密），激發(fā)學生的學習熱情和探究欲望。第二個探究用力點與阻力點在支點兩側(cè)的實驗和第三個探究用力點與阻力點在支點同側(cè)的實驗，主要是讓學生通過分析實驗數(shù)據(jù)歸納總結(jié)出杠桿省力，費力和既不省力也不費力的規(guī)律，理解生產(chǎn)與生活中不同類型杠桿的原理。找出生活中一些常見杠桿的三個重要位置。實驗的設(shè)計與安排，結(jié)合學生的認知水平，實現(xiàn)了較巧妙的轉(zhuǎn)化與遷移，突破了教學難點，突出了教學重點，很好地完成了教學目標。 關(guān)于教學的深度，由于杠桿在初中物理中還要學習，沒有提及力臂的概念和直杠桿與曲杠桿的比較，也沒有具體提及力點到支點的距離如何計算；蹺蹺板上升與下落的原因只提及與力點到支點的距離和輕重有關(guān)，沒有具體提及一端著地時會使這端實際作用于蹺蹺板端點的力會減小這種原因。 附送： 2019-2020年教科版科學六上《杠桿的科學》教學設(shè)計 一、教學內(nèi)容分析 《杠桿的科學》是教育科學出版社出版的義務(wù)教育課程標準實驗教科書《科學》六年級上冊第一單元《工具和機械》中的第二課時。本課專門引導學生認識杠桿，是認識杠桿、輪軸、滑輪及斜面等幾類簡單機械中的一部分。它分為兩部分：1、認識杠桿；2、研究杠桿的秘密。其中第二個活動是重點，活動選擇了杠桿尺作為研究材料，采用實驗的方法，讓學生經(jīng)歷運用杠桿尺開展實驗研究活動，通過觀察、實驗、記錄，以及對實驗數(shù)據(jù)的分析來認識杠桿省力與不省力的規(guī)律，并在探究中認識到收集數(shù)據(jù)的重要性，發(fā)展學生利用數(shù)據(jù)來說明問題的能力。本課教材的安排正體現(xiàn)“科學學習要以探究為核心”的科學教育理念，教科書并沒有直接告訴學生杠桿的工作規(guī)律，而是要求學生觀察、實驗、記錄、分析等，這就為學生的合作探究活動提供了開放的探究空間，有利于學生自由地、創(chuàng)造性地展開活動，使學生的探究能力和科學素養(yǎng)得以提高。 二、學生學習情況分析 在生活中，學生使用工具來完成一些事情的經(jīng)歷也是很多的，這很大程度上來源于經(jīng)驗的積累。在學習本課前，通過前一節(jié)課《使用工具》的學習，學生在使用工具解決問題的實踐中已經(jīng)初步認識了什么是簡單機械，但學生可能并不清楚或者沒有思考過這些工具的工作原理。本課教材利用杠桿類工具在生活中運用最廣泛、最直觀的撬棍撬木箱的情景引入本節(jié)課的研究，學生有類似的生活經(jīng)歷，利于學生觀察并引發(fā)思考。書中示意圖對杠桿的用力點、支點、阻力點較直觀，很清晰。兩個活動安排有梯度。一是認識杠桿，先由撬棍引入杠桿的概念，然后分析杠桿的三個重要位置，接著引導學生分析了壓水井的壓桿、蹺蹺板工作時發(fā)揮作用的位置，并標出它們作為杠桿的三個點的位置，而后利用書中的圖，對于身邊的常用工具進行觀察、分析，使學生對杠桿類工具有初步的認識能力。二是研究杠桿的秘密，在有了以上的基礎(chǔ)后，利用杠桿尺研究杠桿工作的原理就十分容易了。學生通過實驗，對實驗數(shù)據(jù)的統(tǒng)計分析，得出杠桿工作的規(guī)律也就水到渠成。 三、設(shè)計思想 《科學課程標準》提出了“科學學習要以探究為核心”的科學教育理念。因此，小學科學課堂應(yīng)以探究為基礎(chǔ)，從培養(yǎng)學生的學習興趣入手，不斷激發(fā)學生的活力，引導他們理解、認識、探索、發(fā)現(xiàn)，促進學生主動獲取知識，提高能力。本課的教學設(shè)計由生活入手，巧設(shè)疑問，激發(fā)興趣，引導學生盡早進入學習狀態(tài)。接著由學生的發(fā)言自然地引出撬棍和杠桿的概念，通過觀察、尋找杠桿的三要素，從而初步認識了杠桿，通過辨別變形杠桿和尋找生活中的杠桿，加深對杠桿的認識。然后通過認識杠桿尺、調(diào)試杠桿尺、分組實驗、統(tǒng)計數(shù)據(jù)、分析數(shù)據(jù)等系列活動，得出杠桿省力與費力的規(guī)律。最后通過“長短不同的兩根杠桿撬石頭”的討論，進一步加深對杠桿省力與費力原理的理解，提高學生應(yīng)用科學解決生活中實際問題的水平。 四、教學目標 1、知識與技能：（1）杠桿有三個點：用力點、支點和阻力點。（2）有的杠桿能省力，有的杠桿不省力，有的杠桿不省力也不費力。（3）利用杠桿解決身邊的事情。 2、過程與方法：用杠桿做實驗、收集并整理數(shù)據(jù)，分析認識杠桿省力、費力和不省力也不費力的規(guī)律。 3、情感態(tài)度與價值觀：體會到收集數(shù)據(jù)的重要意義，并且意識到相互合作的重要性。 五、教學重點和難點 教學重點：分析、整理數(shù)據(jù)，發(fā)現(xiàn)杠桿省力的原理。 教學難點：（1）杠桿在生活中的變形應(yīng)用；（2）能從眾多看似雜亂的數(shù)據(jù)中，通過分析整理，發(fā)現(xiàn)杠桿省力的原理。 六、學具準備 給每組學生準備：杠桿尺、鉤碼一盒、實驗記錄表 給全班學生準備：撬棍撬石頭的圖片、杠桿類和非杠桿類工具3—5種。 給教師準備：課件。 七、教學過程設(shè)計 （一）、設(shè)疑引入 1.如果遇到大石頭擋在路中央，你有什么辦法把它移開嗎？ 學生思考，發(fā)表自己的做法。 設(shè)計意圖：由生活入手，巧設(shè)疑問，激發(fā)興趣，容易進入學習狀態(tài)。 （二）、認識杠桿 1.引出概念： （從學生的描述中引出）像這樣的棍子人們叫它撬棍，把像撬棍這樣的簡單機械叫杠桿。 讓學生認識撬棍和杠桿。 2.認識杠桿的三要素： （1）出示撬棍（課件展示撬棍的使用過程）。 （2）師生歸納：杠桿三要素---用力點、支點、阻力點。找一找在圖中的位置。 學生觀察，尋找，匯報。 3.認識變形杠桿： 出示搖水裝置和蹺蹺板，思考：它們也是杠桿，三個點在什么位置？ 學生觀察、思考、交流杠桿的三個點。 4.辨別：出示羊角錘、老虎鉗、剪刀、天平、錐子和搟面棍等。 它們是杠桿嗎？為什么？ 學生思考、辨別。 5.生活中，你還見到過哪些工具也屬于杠桿？ 學生交流， 設(shè)計意圖：從撬棍形式的杠桿到生活中變形、組合后的杠桿，有助于學生了解杠桿在生活中的其他形式的應(yīng)用。 （三）、研究杠桿的秘密 1.認識杠桿尺： 出示杠桿尺，問：它是杠桿嗎？找一找支點，觀察一下，它還有什么特點。 學生觀察描述。 2.調(diào)試杠桿尺： 在兩端相同的位置掛相同的鉤碼。 討論：什么樣的情況能說明用杠桿做事能省力，什么樣的情況下不能省力？在試驗中應(yīng)該收集哪些數(shù)據(jù)來說明問題？ 學生嘗試。分組討論交流。 3.分組實驗。 學生實驗，自主決定兩端掛鉤碼的位置和數(shù)量（只在左右各選一個位置掛鉤碼）。當杠桿尺靜止不動時（用力的一端剛好將重物一端撬起來），要把杠桿尺掛鉤碼的位置和數(shù)量記錄下來。 4.統(tǒng)計數(shù)據(jù)，匯報結(jié)果 。 設(shè)計意圖：通過杠桿尺開展實驗研究，讓學生初步認識到杠桿是省力還是不省力與它的三個點之間的距離有關(guān)，并在探究中認識到收集數(shù)據(jù)的重要性，發(fā)展利用數(shù)據(jù)來說明問題的能力。 5.分析數(shù)據(jù)，得出規(guī)律。 師生共同討論，分析數(shù)據(jù)，交流結(jié)果，得出規(guī)律。 （1）用力點距支點遠，阻力點距支點近，這種杠桿是省力杠桿。 （2）用力點距支點近，阻力點距支點遠，這種杠桿是費力杠桿。 （3）用力點距支點的距離等于阻力點距支點距離，這種杠桿是不省力也不費杠桿。 6.思考：我們是按怎樣的方法步驟收集數(shù)據(jù)的？哪種方法更合理？ 設(shè)計意圖：認識到收集數(shù)據(jù)的重要性，發(fā)現(xiàn)利用數(shù)據(jù)來說明問題的能力。 （四）、拓展延伸 出示長短不同的兩根杠桿撬石頭的課件，討論：用短的這根能撬動嗎？為什么？要求：使用今天得到的實驗數(shù)據(jù)來解釋這個為題。 設(shè)計意圖：加深對杠桿省力與費力原理的理解，提高學生的應(yīng)用水平。 八、教學小結(jié) 通過這節(jié)課的學習你有什么收獲？ 教學反思 本課的教學設(shè)計具有以下兩個特點： 一是做到科學與生活緊密結(jié)合?！皬纳钭呦蚩茖W，讓科學回歸生活”，生活是科學教學取之不竭的資源庫，也是一本學生具有親身經(jīng)歷的活生生的教科書。在本教學設(shè)計中，教師由生活中常見問題“如果碰到大石頭擋在路中央你有什么辦法把它移開嗎”入手，巧設(shè)疑問，激發(fā)了學生的學習興趣，促使學生盡快進入學習狀態(tài)，再從學生的討論發(fā)言中順勢引出杠桿的科學概念；在認識了杠桿的三要素之后，讓學生認識生活用具中的變形杠桿，出示部分生活工具讓學生辨別是否屬于杠桿，再到生活中找杠桿；在認識了杠桿的省力與費力的原理后，讓學生運用所學知識解釋生活現(xiàn)象。這些活動充分利用了生活中的資源，讓孩子們在活動中學習。 二是重視在實驗中學科學。杠桿現(xiàn)象對六年級學生來說是屢見不鮮的，但孩子很少對其中進行過理性分析。有些孩子可能在生活中對杠桿有所理解，但是孩子的這種理解并不清晰，他們所建立的更多的是感性的經(jīng)驗而不是科學知識。本教學設(shè)計讓學生通過杠桿尺開展實驗研究，讓學生初步認識到杠桿是省力還是不省力與它的三個點之間的距離有關(guān)，并在探究中認識到收集數(shù)據(jù)的重要性，發(fā)展學生利用數(shù)據(jù)來說明問題的能力。