“能量的控制”教学实录与评析

马宁 敦文术

关键词：小学科學；模块化；实验探究；能量控制

中图分类号：G623 文献标识码：B 文章编号：1009-010X（2018）13-0050-06

一、教学目标

本课是冀人版小学《科学》的“能量控制”一课。根据课程要求和学生实际，主要设定以下教学目标。

1.能按照科学方法进行实验，并对实验结果进行推理与归纳。

2.能说出常见能量控制装置的工作原理。

3.能与同学交流自己的发现和设计的方案。

4.能将所获得的知识运用到实际生活中，解决实际问题。

二、教学材料

1.多媒体课件。

2.各类自制的模块化教具。

三、教学过程

（一）情境导入，形成问题

1.魔术导入，激发兴趣

师：同学们你们看老师给大家带来了什么？

生：灯泡。

师：对，灯泡。你们用什么方法可以将灯泡点亮？

生1：在灯泡底下插一个电池。

生2：给灯泡一个电能。

师：老师不用这些，借助手就能把它点亮。大家仔细看！看看有什么玄机。（演示磁控魔术）你们猜一猜老师是如何控制灯泡亮和灭的？

生：老师您的手上带了一枚戒指，这个戒指碰到灯泡底下那个座时，就通电了电灯就亮了。

师：你观察真细微，而且思维敏捷，奖励一颗星。老师就是借助这枚神奇的磁戒指控制了灯泡里面电路的通断，从而控制电能的通断。咱们的生活中也有很多类似的控制装置可以控制能量。这节课我们就探究一下能量的控制。（板书课题）

评析：魔术导入不仅能够引起学生的注意和学习兴趣，也是对学生学习前概念知识掌握的摸底。学生通过对魔术的猜测，就能产生浅层次的疑问：为什么能控制灯泡的亮灭？控制原理是什么样的？也将学生思维锁定在“控制”一词上，为后续的研究酝酿了“思维要素”。

2.层层深入，引出问题

师：在生活中，还有很多能控制能量的装置，老师给大家带来了几种控制能量的装置，咱们看看这些装置控制的都是哪种能量？（教师出示能量控制装置的图片，让学生们观察）哪个组想说一说？

生：我觉得水位控制装置应该控制了水能。

师：水到达这个位置灯会怎么样？

生：灯会亮起来。

师：通过水位来控制？

生：电能。

师：当水位下来时候灯还会亮么？

生：不会。

师：也就是说我们控制了能量的通断。这个女生非常勇敢，奖励七组一颗星。谁来说一说这两个？四组。

生：第二个装置是用机械能控制了光能。

师：那灯泡亮度是一样的吗？

生：不是。

师：所以我们控制了电能的什么？

生：控制了能量的大小。

师：说的也很到位，四组非常踊跃。最后一个谁来说？五组。

生：这个装置是用声能控制了光能。

师：它是一直亮着吗？

生：不是。

师：所以我们控制了？

生：时间。

师：在生活中我们把这些可以控制能量开启、关闭以及开启时间和控制能量的大小的装置就叫做能量控制装置。正是有了这些装置我们才可以更好地利用能量，方便我们的生活，避免不必要的浪费。

评析：通过生活中能量控制装置应用的视频，创设问题情境，激发学生的探究欲望，引出本课的核心探究问题。通过谈话，了解学生们对能量控制的认知基础，便于针对性的调整教学策略，进一步激发学生探究能量控制装置的兴趣。

（二）掌握方法，实验探究

1.初步猜想，构建模型

谈话：我们今天重点先来看这两个能量控制装置，谁能试着结合我们学过的知识，猜测一下，水位控制装置是如何控制的？台灯的开关是如何调节亮暗的？装置里面可能是什么样子的？你们能不能利用你们所学知识猜测一下？

生：我们认为水位控制装置底下可能有两根线，但是它们底下没有任何导线连接，水能做到导电的作用，让指示灯亮起来。

师：通过导电，水位可以控制电能的通断。这是你们组的猜想。哪个组想猜一猜这个旋钮开关的原理？

生：我认为旋钮里面有个类似铁片的东西，通过铁皮的旋转来控制电流的大小。

师：这是你们组的猜想。

2.模型引导，掌握方法

师：你们的猜测对不对呢？为了帮助同学们研究能量控制装置的工作原理，老师给大家准备了几个相关的能量控制装置实验模型，大家可以通过实验进行探究。

（学生兴趣大大提高）

师：那么怎么来进行实验呢，老师给大家准备了一段实验指导视频。在观看的时候，大家注意观察并思考：这个实验一共分哪几步？实验应该注意哪些问题？

课件播放视频指导方法。

师：谁来说一说？实验分为哪几步？

生：分为实验组装和实验操作两步。

师：看来你观看视频的时候很仔细，如果下次回答问题的时候声音再洪亮点就更好了。老师奖励你们一颗星鼓励你们。

课件出示实验步骤：

（1）组装

a.选择控制模块，插至控制模块区。

b.用导线分别连接输入、控制及输出模块。

（2）实验

a.根据控制模块要求进行实验。

b.观察并简要记录实验现象。

师：那实验的时候我们应该注意一些什么呢？二组同学回答一下吧。

生：实验的时候红色的导线应该和红色接线柱相连，黑色的导线和黑色接线柱相连。

师：同意吗？好二组奖励一颗星。有没有补充？一组。

生：我想补充二组的，在每做一个实验前要阅读实验指导卡，做实验时要及时填写实验报告单。

师：好的，说的非常的详细。通过你们的合作，我们把实验的注意事项已经说完了。那除此之外，老师这也有几点温馨的提示，谁来给大家大声地读一读？

课件出示实验要求：（1）按实验操作卡进行实验。（2）注意合理分工合作。（3）实验完成后，小组讨论试着解释实验现象。（4）按照实验报告单，进行小组评价。

生：阅读实验要求。

师：你们明白了吗？好，为了大家更好的进步，在实验时大家一定要实事求是地填写自评表。

评析：利用视频指导学生实验的方法不仅可以培养学生细心观察、动脑思考的能力，还能让学生初步感知实验步骤为学生顺利开展实验做了良好的铺垫，培养了学生提取信息的能力。

3.实验探究，观察记录

师：老师在桌上已经给大家准备了两种实验模型，各组先探究水位控制模型和铅笔芯控制模型，完成这两个实验后继续可以研究自己感兴趣的其他模型。比一比哪个组对实验现象观察的更到位，在规定时间内完成的实验更多。下面开始实验。

学生实验填写实验报告单并交流。教师巡视指导，注意观察各小组实验情况。

师：我总结一下，刚刚做实验的时候五组有个女生观察是非常到位的。做的最快的组是四组，通过合作顺利地完成了所有的实验，咱们用掌声鼓励一下他们！比一比汇报的时候哪个组在汇报交流环节既能把自己的实验结果分享给大家又能在别人汇报的时候认真倾听。

（三）讨论交流、形成知识

教师：哪个组想先来展示一下水位控制装置？我看到二组同学最先举手，二组同学拿着你的水位控制装置来吧。

二组：我们认为水位控制装置，当水的位置到达第二个触点的时候这个灯就亮了。

师：你们做的结果跟他们一样吗？

生：一样。

师：好的，那它控制了能量的什么？

生：我们认为它控制了能量的通断。

師：同意吗？

生：同意。

师：好，你能试着解释一下吗？为什么到达第二个接触点灯就亮了？

生：因为到达第一个位点的时候电路并没有接通，当水位继续上升到达第二个位点的时候，电路就接通了。

师：水具有什么性质？

生：导电性。

师：好的，请回。他分析的对不对呢？我们一起来对比着看一下。（出示flash动画）刚刚到达第2个位点的时候通过水的导电性就有什么通过？

生：电流。

师：所以灯泡就亮起来了，看来刚刚那位同学分析的很到位。二组奖励一颗星。现在我们已经了解了水位控制的装置原理，那你是否能结合咱们这个模型推测一下生活中的水位控制装置是如何工作的呢？这个触点和我们模型中的哪个位点很相似？

生：第二个位点。

师：好，哪个组想试着推理一下？四组那个男生最先举手。

生：我认为它底部有一个地方水到那个位点已经有电流，当到另外一个位置通过水的导电性，就有电流通过。从而接通电路，指示灯就亮了。

师：同意吗？

生：同意。

师：推理的非常准确，其实生活中我们就是借助水的导电性将正极和负极相连产生报警。奖励四组一颗星。哪个组想汇报一下滑动控制装置？七组反应非常快，认真倾听老师的问题，所以抢到了这次机会。

生：我们的结果是当靠近金属片时，小灯泡越来越亮，当远离金属片时，小灯泡越来越暗。装置控制的是能量的大小。

师：你们跟他们的结果一样吗？

生：一样。

师：好的，你能试着解释一下为什么灯泡会变亮变暗吗？什么变了？

生：滑动的距离变了。

师：那到底是不是这样呢？我们一起来分析一下。（出示动画）当电流通过铅笔芯的距离越长时，我们对比一下灯泡亮度？

生：越暗。

师：当电流通过铅笔芯的距离越短时，我们对比一下灯泡亮度？

生：越亮。

师：看来刚刚七组同学分析的是正确的，奖励一颗星。那为什么电流通过铅笔芯距离会对灯泡亮暗有影响呢？为了更好的解决这个问题，我们先来看一段动画，看看你是否能结合动画来分析一下。（播放flash动画）哪个组想试着说一说？来五组。

生：因为电流流过铅笔芯距离越长，中间就会有些东西把这个电流阻挡了，灯泡亮度就会越来越暗。越短的话，阻挡的东西越来越少，灯泡越来越亮。

师：好，五组分析很细致。现在你们能试着用咱们这个装置推理一下生活中这种旋钮开关的工作原理吗？为了加深大家的理解，咱们先来看一段动画。（播放flash动画）老师已经把台灯的旋钮卸下来了，它的原型是这个样子的。它的这个滑片和咱们模型中的那部分很相似？

生：小方块滑动的那个滑片。

师：那中间的这个导体和咱们模型中的哪部分相似？

生：铅芯。

师：好，哪个组想试着推理一下？

生：这部分是导电的，当滑动的时候电流通过的距离会发生变化，电流的大小也会发生变化。所以灯泡的亮度也因此发生改变。

师：好，听明白了吗？

生：听明白了。

师：解释的形象吗？可以给他们一颗星吗？

生：形象。

师：奖励六组一颗星。请回。其实生活中我们就是通过改变电流的大小来调节灯泡的亮暗。刚刚哪个组做振动控制模块？哇，都做了，那咱们给三组一次机会吧。

生：我们做的振动控制模块，控制的是能量的通断。当弹簧振动时会碰到四周的螺丝钉，接通电路，小灯泡就会亮起来，产生报警。

师：大家同意吗？

生：同意。

师：好的，奖励三组一颗星。下面谁汇报一下风力控制装置？

生：风力控制装置上有个铁片。当我们吹动扇叶时，扇叶上的铁片就会和装置上的铁片接通产生电流，小灯泡就亮了起来。

师：你们同意他们组的说法吗？

生：同意。

师小结：今天我们通过实验，探究了四种能量控制装置实验模型的工作原理。

评析：语言是思维的显性表现，在交流与分享中，能有意识的引导学生进行比较、分析、归纳、概括的思维过程建构知识，才能达到科学思维与科学语言培养同步的目的。

（四）联系生活，拓展设计

1.解释分析

师：（出示水位监测装置）老师这有一个自制的水位监测装置，你们能试着分析这个装置的工作原理吗？（演示实验）来四组。

生：每对触点都接通了电池的正极和负极，当水位到达那个点时，通过水的导电性就会接通电路，相应指示灯就会亮起来。

师：如果老师继续加水到第五个位点，哪个灯会亮起来？

生：第五个灯亮。

师：四组这位同学肯定平时看了很多书，思维特别敏捷，奖励一颗星。我们已经能用所学知识来解决生活中的一些问题了。其实能量控制装置在我们的生活中无处不在，而且有的也比较复杂。今天老师给大家带来了一段视频，看一看哪个装置和老师这个灯泡内部结构相似。

学生观看视频，感受能量控制装置与我们的生活密切相连。

2.创新设计

师：（出示振动控制模块）看来能量控制装置无处不在，与我们的生活息息相关。你们能试着将咱们这套振动控制装置与生活结合，将它们运用到生活中吗？

学生小组讨论交流完成设计。

师：哪个组先想先来说一说你们的设计？

生：我们想把这个装置安装在门上，当坏人触碰门的时候它会振动产生报警。

师：思路很新颖，还有哪个组想试一试？

生：我觉得可以把这个装置运用到地震检测方面，一振动弹簧就会接通四周电路产生报警。

师：嗯，你的想法也很有创意，我相信也有很多同学有不同的设计。课下以小组为单位，根据自己的设计图，试着进行制作，老师相信你们的能力。这节课就上到这里。

板書设计：

评析：拓展运用环节，让学生综合利用三年级电学、五年级地震和本节课所学知识完成设计，充分体现了小学科学课程中所提倡的科学、技术、工程、数学的综合运用。

总评：

回顾整个教学过程，以下两点做的比较突出：

1.教学目标的定位与达成效果突出

教学目标是课堂教学的核心和灵魂，在教学中具有导向作用，因此有效的教学活动或设计要先有具体的目标。从设定本课教学目标来看，体现出主体性、层次性和可操作性。在现行教学目标的书写方式上，通常以“能”字开头，省略了主语“学生”，但教学目标指向的主体一定是学生，马宁老师这节课的教学目标设定都能准确地呈现出以学生为主体的特点；其次在目标层次性上，对知识、过程、情感态度目标的设定进行了整合，没有进行细分，但细细研读本课的教学目标，可以发现4个目标之间有顺序关系和逻辑关系，从第1个目标到第4个目标是按照教学过程的顺序进行设定的，这样设定的好处有利于老师提高课堂教学的目标意识，同时目标中的几个行为动词“推理、归纳、说出、设计、解决”显示出了明确的思维发展逻辑关系；在目标的可操作性上，“按照科学方法实验”是对学生动手操做的有效“扶持”，“对实验结果进行推理与归纳”是对学生思维训练的有效“扶持”，在这个目标上没有让学生进行“概括”而是“归纳”，是与本课知识内容的难度较大有关系，可见本课的目标定位是非常科学的。

从本课教材内容来看，一共包括3个活动。活动1是认识能量控制装置，目的为探究能量控制装置工作原理打下认知基础；活动2探究不同实验模型，从而认知其控制原理；最后拓展活动是通过设计自控装置来培养学生的创新实践能力。而在实际教学中依据教学目标，对教材进行了一定的处理，由一般到个别的教材顺序，变为由个别到一般的教学顺序，即先让学生探究常见的能量控制装置再去认识生活中能量控制装置有哪些创新设计。这样做能提高学生的学习兴趣与探究延伸性，这是由于学生在探究能量控制装置原理的过程中，会发现“模型”实验材料与“原型”实验材料之间存在着一定的关系，这种关系既是神秘有联系的，又是有趣的可动手玩的，会引发学生对于更多能量控制装置的探究兴趣。从实际教学来看，整个教学目标在教学过程中得到了较好的诠释，达到了预期的效果。

2.教学材料的制作与实效性突出

马宁老师执教的这节课，实验模型与教材中的模型相比进行了较为大的改动与创新，为什么没有直接使用教材中的模型呢？如：“探究灯泡亮度变化”的实验，实验中使用铅笔芯易断裂，常常需要更换铅笔芯重新实验，这不仅增加了时间成本，还增加物质成本，更会影响到学生探究的情绪，情绪差了会影响到思维的活跃度，思维活跃度差了会影响到学生操作间的衔接性，衔接性差了会影响整体的分析过程，会导致整体教学效果不佳。

路培琦老师曾说过“教材就是提供给老师进行教学的素材，是给老师一个思路，老师要想办法达到自己制定的教学目标。教师只有在充分理解教材的基础上，加入自己的改进和创新，结合学生的实际情况，为学生创设‘做的环境，才能真正符合教材的编写意图。”马宁老师的这节课，没有直接使用教材中的实验模型，而是大胆创新地自制了四组教具，制作出了一套学生易于操作，探究性极强的模块化实验模型，实验模型由三组模块组成：输入模块、控制模块和输出模块。三组模块可以自由拼插，能够组成不同的探究性模型，给学生创造一种可行、趣味、科学的探究环境。从实验模型的设计来看，知识逻辑、操作趣味、效果直观有机地结合在一起。如“水位控制”装置，从知识上与三年级所学的浮力、导体、电路连接知识相关联，从操作上学生拼插模型的过程兴趣高涨，从效果来看不同水位灯的亮灭使学生易于观察和记录。

从实际教学情况来看，正是由于模型的整合化、教学指导的具体化、科学原理解释的形象化，使学生动手操作的效率大大提高，为后面汇报推理环节奠定了扎实的基础。可以看出，教学材料的结构性一定要符合学生的思维方式和动手能力水平，才能达到动手又动脑的目的。

总之，整节课的设计与实施新颖而有实效，在轻松愉悦的氛围中培养了学生的科学素养。

（做课教师：马 宁 点评：敦文术）