巧借“玩橡皮筋”实验 整合“常见的力”单元教学

于喜水

青岛版小学科学三年级上册“常见的力”单元共分为三课：《浮与沉》《弹簧的学问》《鞋底花纹的启示》。《义务教育科学课程标准》（下称《课程标准》）对“常见的力”部分的活动建议是：知道推和拉可以使物体的运动发生变化，推和拉都是力，力有大小。根据《课程标准》，小学科学教师在课堂教学中要引导学生知道一些生活中常见的力，如弹力、浮力、摩擦力等。力是无形的，为了让学生更好地理解力的特性，我们对这一单元的实验进行了改进，借助生活中常见的橡皮筋作为实验情境导入，让力的实验现象更加明显，让学生对不同的力产生极大的探究兴趣，进而思考实验现象背后的秘密，从而真正融入课堂，亲身体验，提升科学创新思维。

一、矿泉水瓶里放气球——浮力是个魔术师

《浮与沉》一课的教学是以小船能浮在水面上为线索，探究浮的特点，然后延伸到浮与沉建立起联系，让学生明白浮与沉是怎么回事。教材由三部分组成。第一部分活动准备，从生活中小船能浮在水面上引入本节课的学习;第二部分活动过程，让学生观察不同物体在水中是浮还是沉，并通过实验得出浮力的感性认识，再研究下沉的物体受到水的浮力，得出结论：物体在水中受到竖直向上托起的力，这种力就是水的浮力;第三部分拓展活动，在经历模拟实验和讨论活动后，激发学生继续探究的好奇心，制作一个浮沉子。为了创设激起学生探究欲望的科学情境，我将第一部分的活动准备进行了调整，改为魔术表演导入。魔术表演的器材是去掉瓶底的矿泉水瓶、橡皮筋、小号气球。

（一）魔术表演，感知浮力

将橡皮筋的一端绑在小号气球上，另一端拧在没有底的矿泉水瓶盖上。手握瓶盖，气球随橡皮筋自然倒挂在瓶中。将瓶身反转向上、瓶盖在下方，用一个物体遮挡住瓶身快速注水，让学生猜一猜现在的气球会在什么位置？气球为什么会升起来？揭秘后，引导学生观察气球在水中受到向上托起的力，初步感知浮力的存在。

魔术表演最大的优点在于，容易激发学生参与猜想的兴趣。气球向下顺着矿泉水瓶垂下来是生活中常见的现象，没有什么稀奇的，但是当教师把气球向上它还能浮起来就与学生已有的认知形成了强烈的反差。学生有的猜这是个氢气球，但转头又想氢气球起初向下的时候怎么飘起来呢！有的学生觉得可能是老师在下面用什么把气球“支”起来了，教师给予了肯定的答复：“你的猜想是正确的，是什么把气球支起来了呢？再猜一猜！”学生的积极性再一次被调动起来，木棒、手指、水等答案五花八门。当教师打开遮挡瓶身的书时，学生恍然大悟：原来是水可以让气球浮起来。

（二）情境猜想，感知浮力方向

猜一猜：橡皮筋会跟着瓶子动吗？将盛有水和气球的瓶子慢慢倾斜，气球会不会随着瓶身倾斜？此时的橡皮筋扮演着力的轨迹角色，当慢慢移动瓶子时，橡皮筋的方向没有随着瓶子倾斜。气球浮在水中学生是比较容易感知，但是竖直向上却不一定能直观地感受到。在这个演示实验环节中，橡皮筋就相当于教师平时画的表示力的方向箭头，当它竖直地停在水中时，学生可以非常直观地观察到气球在水中受到了竖直向上托起的力，此时学生对浮力的感知更精准了。

通过创设魔术表演情境，让学生从生活现象中发现科学问题，猜想实验现象背后产生的原因是什么。学生探究的兴趣被打开了，学习积极性提高，在探究欲望带动下积极地进行下一步实验操作。

二、自制弹力玩具——弹力大比拼

《弹簧的学问》一课教学以玩蹦床时蹦床发生了什么变化、拉橡皮筋时手有什么感觉为线索，探究有弹性的物体的特点。教材由三部分组成：第一部分活动准备，教师指导学生回忆玩蹦床时，蹦床有什么变化;第二部分活动过程，教材中选用的是生活中常见的带弹簧的物体，通过玩带弹簧的物体，初步得出带弹簧物体的特点;然后引导学生观察撑竿跳高、橡皮筋扎头绳、摩托车减震器中，什么物体是弹性物体，谁对弹性物体施加了力，再接着分析这些弹性物体发生了怎样的变化，怎样产生弹力;第三部分拓展活动，在经历模拟实验和讨论活动后，激发学生继续探究的好奇心，设计弹性玩具，培养学生的思维能力。

三年级学生都玩过弹性玩具，对弹性的认识比浮力更熟悉一些。但是对于弹性特点的系统性认识还不是很全面，还需要教师进行指导，通过一系列的探究活动让学生思维能力、创新能力得以激发，从而对弹性有更加深入的认识。

（一）组织比赛，感知弹力

课堂教学中，我设计“给布娃娃系头绳”比赛情境，将学生分为男女两个大组，每组派出5名队员，男生用橡皮筋发圈，女生用没有弹力的发圈分别给布娃娃系头绳，率先将布娃娃的头上扎5个发圈的那一组获胜。第一局男生获得胜利，女生由起初的不服气到发现疑点，平时不扎头发的男生怎么可能会扎得更快？这时候，我让学生分别将男女生手中发圈样子画下来，猜一猜会有什么不一样的地方。紧接着男女生调换比赛道具再比一次。在第二輪比赛当中，女生不仅获胜，学生还发现了两次比赛道具的不同，与自己的猜想是否一致，等等。

比赛激励是经久不衰的课堂激励手段，学生从比赛中发现了头绳中的秘密。在教师的带领下学生通过猜想男生为什么为赢、画一画他们手中的发圈可能是什么样子，进而观察比较两种发圈的不同之处：一种是普通的用布做成的发圈，另一种是带有橡皮筋的有弹力的发圈。由于有橡皮筋的发圈可以拉伸得很长，扎头发的时候非常方便，而没有橡皮筋的发圈扎两圈之后再想套到头发上就非常吃力了，所以增加了比赛的时长。在比赛的过程中，男女学生不约而同地感觉到了弹力的存在。

（二）全身寻找，感知弹力与生活的关系

《课程标准》指出，要让学生初步了解所学的科学知识在日常生活中的应用。生活中常见的科学现象，往往是学生看到了却不容易与“科学”知识挂起钩来的现象。因此，小学科学教师要善于借助生活中常见的科学现象，引导学生发现科学现象、提出与之相关的科学问题的意识。系头发的发圈里有弹力，那么我们身上的其他衣物是否也有弹力的存在呢？请大家仔细找一找，看谁的眼睛最亮？学生从头到脚找寻起来，上衣手腕处、腰带、运动服裤子脚踝处、鞋垫、鞋底里都藏着像橡皮筋一样的有弹力的物质的存在。在教师的指导下，学生能够结合生活实际，去研究生活中有关弹性的现象，了解弹力与我们生活的关系。在观察发现中，学生初步感知像橡皮筋这样被拉伸或压缩时，能够恢复到原来形状的力是弹力。

（三）制作弹力玩具，培养创新思维

在小学科学的学习中，学生要参与到科学研究和工程设计的实践中，通过观察、实验、设计与制作等活动，掌握所学的技能，并在需要的时候运用到实践生活之中。因此，在学习过程中需要学生主动思考问题，能够提出解决问题的不同思路，能够运用已有的知识经验，独立自主或合作完成任务。借助橡皮筋制作自己喜欢的弹力玩具，是学生特别喜欢做的一件事。在他们的玩具世界里，有很多是有橡皮筋的，比如：小车、弹力炮等。如果将家里的普通玩具改造成弹力玩具，你能改造多少呢？比一比，谁制作的弹力玩具运动得更远？在比赛的情境之中，学生的兴趣被激发起来了，脑洞大开，弹力飞机、弹力小船、弹力……改变传统意识中的玩具，对学生而言是一种挑战，更是一种思维的变换，在这样的思维变换中，学生的科学思维得以提升。

三、橡皮筋拉石头——摩擦力有大小

《鞋底花纹的启示》一课以推和拉游戏为线索，探究摩擦力特点，从而建立影响摩擦力大小的实验，让学生结合所学知识解释生活中关于摩擦力的问题。

教材由三部分组成：第一部分活动准备，提出了问题“你观察过鞋底的花纹吗？这些花纹有什么作用？”引导学生对生活中常见的现象进行课前观察，并思考“鞋底为什么要印各式各样的花纹？”并提示学生准备毛巾、木块等，为接下来的探究活动做好材料准备。第二部分活动过程，让学生做推和拉的游戏，通过模拟实验让学生切实感受到摩擦力的作用，再通过实验证明摩擦力大小与什么因素有关，结合实验解釋其中关于摩擦力的现象。第三部分拓展活动，了解雪天路面结冰时人们是怎样防滑的。

（一）橡皮筋拉大车，感知摩擦力

《鞋底花纹的启示》通过探究鞋底花纹中的奥秘学习摩擦力知识，是小学生比较感兴趣的。虽然摩擦力无处不在，但由于看不见、摸不着，无形中给学生的学习造成了一定困难。传统实验中用1N的测力计测量木块在木板和毛巾上的摩擦力，由于木块轻，在木板上摩擦力只有0.1N或0.2N左右。对于三年级的学生来说，想要读出每小格0.05N的摩擦力很不容易，因为他们还没有学过小数，想要一下子计算并读出两位小数太难了。如何让学生更直观地感受摩擦力的大小？我们设计了一个简单有趣的制作：橡皮筋拉动石头。

选取几块装修市场中的厨柜台面立方体石块，将粗糙面朝下、光滑面朝上，用强力挂钩粘在石块前端，并给它设计了特殊的跑道——前半程在光滑的地板上、后半程在粗糙的家用地垫上。分别用橡皮筋拉动不同重量、在不同的跑道上的石块，橡皮筋有时被拉得很长、有时却被拉得较短，让学生感知到在拉石头的过程中的力是不一样大的。

（二）增大摩擦力，感知更深刻

在感知到摩擦力有大有小的前提下，教师继续引导学生用5N的测量计进行测量，每块石头在粗糙的地垫上大概有3～4N的摩擦力，在光滑的地板上也能有1.5N左右的摩擦力，三年级的学生也可以很快读出数据。在光滑地板和粗糙地垫上测得的实验数据差别非常大，实验现象明显，学生可以非常明确地得出“拉动石块在光滑的地板上摩擦力小、拉动石块在粗糙的地垫上摩擦力大”的结论，对摩擦力的认知有了更深的理解。

目前小学科学学科在单元整体教学研究方面还处于起步阶段，借助单元整体教学，系统地梳理单元知识点、单元情境创设、单元核心问题等，有助于师生整体把握小学科学单元知识重难点，并能根据情境创设、活动实施等整体架构单元主要内容。小学科学教师将常见的生活材料实验化，巧改器材，将科学现象、科学问题带到课堂中，引领学生通过情境，猜一想、想一想、画一画、验一验，进行科学实验、探寻科学道理，从而达到让小学科学课堂像磁铁一样深深吸引学生的目光、让学生像科学家一样思考的目的，引导学生更加深入地探究、思考，不断提升学生的科学素养。