动手之前先动脑——“摆的研究”教学例谈

邹席

动手之前先动脑
——“摆的研究”教学例谈

邹席

其实，科学课不光要让学生动手做一做，知道科学结论是怎么样的，更要让学生动手之前先动脑，即要在学生动手实验之前，引导学生学会发现问题，建立假说，设计方案，从而培养科学探究的能力。

一、创设情境，培养学生发现问题的能力

爱因斯坦说过：“发现一个问题比解决一个问题更重要。”发现是学生自主探究的开始。好奇心可以激发学生做进一步的观察、思考和探索，从而提出探究性的问题。巧妙地设计实验前的问题情境，有利于激发学生的好奇心和探究的兴趣，引导学生积极主动地思考，培养发现问题的能力。

例如，教学五年级下册“摆的研究”时，我让学生用自己准备的摆进行分组实验，并汇报每10秒钟单摆摆动的次数，再提出自己发现的问题。学生准备了各式各样的摆，实验结果自然各不相同。实验后，他们提出了各种问题。

生1：不同的单摆，速度不同，这是怎么回事？

生2：是什么决定了单摆的速度？是摆锤的质量，摆绳的长度还是摆幅的大小？

……

这种通过实验创设的问题情境，一下子把学生的思维紧紧吸引到课堂中来。学生在教师的引导下，围绕自己提出的问题展开学习，效果自然不错。

2016年许昌市主城区绿地建设状况：城市绿地总面积达到1227公顷，城市中心区人均公共绿地6.5平方米，城市建成区绿化覆盖率达32.68%，呈现出“城区绿岛、城郊林带、城外林网”的城市森林景观，形成了200多公里的城市生态防护林体系。2017年许昌市主城区绿地建设状况：全市建成区绿地率36.46%，绿化覆盖率40.62%，人均公园绿地面积12.34平方米，公园数量逐年增加。

二、大胆猜想，培养学生建立假说的能力

牛顿说过：“没有大胆地猜测，就做不出伟大的发现。”在学生提出了各自的问题后，教师要引导学生应用已有的知识和经验，根据所探究的问题，提出自己的猜想，寻求可能解释的过程方法。在学生提出猜测（假设）时，教师要进行适当的追问，引导学生说出自己猜想的理由，让他们的思维向更深的层次发展。

例如，“摆的研究”一课，学生提出了各种猜想，教师进行了追问。

师：那你们能说说假设的原因吗？

生1：如果摆绳的长度越短，摆的路线也越短，用的时间也越短，来回摆的时间就少一些。所以我认为摆绳的长度越短，摆动的速度就越快。

生2：摆锤的质量重，我们推动摆锤时用的力就大，摆的速度就快；摆锤的质量轻，我们推动摆锤用的力就轻，摆的速度就慢。

生3：我们骑自行车时，从坡陡的地方比坡缓的地方骑下来要快，是因为坡陡的地方角度小。所以单摆摆动的角度越小，摆动的速度也就越快。

……

前面是假设，后面是学生自认为合理的解释。虽然这些假设需要通过事实、实验、逻辑推理来进行证实或证伪，但是孩子们在论述自己的假设理由的过程中，拓展了思维的广度，从而培养了建立假说的能力。

三、设计方案，培养学生实验论证的能力

学生用实验方法开展科学探究，最关键的是实验方案的设计。但我们的科学课堂上，往往是教师设计好方案，然后学生动手。实验所需的器材是教师给学生们预备好的，一件不多，一件不少。在实验操作中也一样，先做什么，后做什么，由教师在实验前作好了指导，学生也就是按教师的要求一步步将实验进行到底。这样的探究活动看上去进行得有条不紊，效率高，实质上仅是一个体力活，或者是一个体验性的活动，其中的思维含量很低。这样的科学研究在现实生活中是不可能的，真正的实验室研究是没有人能为孩子们准备一切的。因此，在科学课堂上，教师不必面面俱到，应多给学生一些经历自主选择的机会，让他们自己想办法解决问题、完成探究，学会随机应变。

如教学“摆的研究”，我在上课之前，就让学生按照课本要求准备实验器材，并按照实验要求自己制作一个摆，根据课本上讲的方法玩一玩自己制作的摆。课前检查发现，学生准备实验器材的完成情况很好，每个人都制作了一个摆，摆锤各式各样，有的用小铁球，有的用塑料球，有的用橡皮泥。

在对比实验中，变量的控制是教学的重点和难点，也最能培养学生思维的深刻性。怎样引导学生设计完善的实验方案呢？我又做了如下尝试：

师：在探究“摆的快慢可能与摆锤的质量有关”的实验时，我们采用对比实验的方法，那么实验方案中，不改变的条件和要改变的条件怎么确定呢？

生1：要用同样长短的摆绳，这样才能不改变摆绳的长度。

生2：不能改变摆幅的大小，每次都用手丈量一下，控制在相同的5度角。

生3：用力要匀速，每次用力要一样，不要猛然用力。

师：怎样改变摆锤质量呢？

生4：第一次在绳子末端挂一个小球，第二次在下面加一个小球。

师：（实物展示挂好）仔细看看，如果在一个小球下接着挂一个小球，会不会改变摆长呢？

生5：这样加挂不行，会改变摆绳的长度，因为真正的摆长不是绳子的长度，而是从支点到摆锤重心的距离。

……

虽然在实验的设计中，学生遇到了很多问题，甚至有的问题很难解决。但在这样的自主设计中，学生的思维被点燃了，伸出每一个触角积极思考。经过这样的思考，他们不仅深刻明白了研究中的为什么，还提升了科学实验能力。

学生动手实验前的这几个环节中，虽然讨论、交流的时间比较长，但这样的探究活动才能让学生深入、全面细致地思考问题，完善地设计实验方案，保证后续实验活动的有效开展。动手之前先动脑，能够有效地把学生的探究精神激发出来，真正培养学生的探究能力。

（作者单位：桃江县教研室）