自制实验教具 优化实验记录表

文朝霞

〔摘    要〕  教科版科学教材六年级上册“研究杠杆的秘密”实验，教材实验装置在学生实际操作时存在实验次数多、多次尝试杠杆仍不平衡、学生对数据的处理能力较差等情况，导致教学时间紧张，教学效果不理想。为此，巧用实验室的零碎材料自制了研究杠杆的秘密的教具并对杠杆尺的记录表重新进行优化。自制的实验教具改用弹簧秤拉不仅操作简单、节省时间、更加贴近生活实际，而且学生更易理解；优化后的实验记录表更有助于学生实验方案的设计以及实验数据的处理，大大提高了课堂效率。

〔关键词〕  小学科学；杠杆的秘密；自制教具；实验改进

〔中图分类号〕  G424                〔文献标识码〕  A         〔文章编号〕  1674-6317    （2024）  02    064-066

“研究杠杆的秘密”是教科版科学教材六年级上册第一单元第2课《杠杆的科学》中重要的探究性实验。本节课主要有两个内容：一是认识杠杆，二是研究杠杆的秘密，共涵盖五个知识点，研究杠杆的秘密的实验既是这节课的重点又是难点。教材中设计的实验是：把杠杆尺当“撬棍”，把挂在杠杆尺左边的钩码看作是要被撬起的重物，把挂在杠杆尺右边的钩码看作是我们用的力，通过固定左边钩码的数量和位置，在右边不同位置放钩码使杠杆实现平衡状态，将数据记录于表格中。该探究实验让学生运用杠杆尺开展实验探究活动 ，通过对杠杆尺状态的观察、实验现象的记录、实验数据的分析整理，得知杠杆有省力、费力、不省力也不费力这三种情况，培养学生动手、动脑、小组合作、交流沟通等各个方面的能力，体验实验探究的乐趣。

但在实际教学中，学生在进行实验探究时，需要进行多次试验、多次尝试不同的位置挂不同的钩码使杠杆尺保持平衡状态、需要对搜集的大量数据进行分析处理，对于一节课的教学内容而言，整个课堂时间紧，学生很难完成整个实验探究的过程，并出现学生收获很少的状况。在多次教学实践活动的基础上，我对发现的问题进行了认真分析总结 ，也曾尝试用两个课时去完成实验，以及重新设计实验、不断修改教具等，经过多次教学课堂实践，我发现采用自制的实验教具和优化后的实验记录表，整堂课变得很轻松，学生也能够自主完成实验并掌握整个探究流程，课堂教学效果明显提高。

一、存在的问题

其一，不同钩码存在误差的问题。由于钩码使用时间长，发生钩码磨损、生锈等情况，实验过程中学生在杠杆尺左右相同的距离挂相同数量的钩码时，杠杆仍不能处于平衡的状态，加大了学生对杠杆尺平衡条件理解的难度。

其二，钩码的重量是固定的，学生需要固定杠杆尺一侧钩码的数量，通过改变杠杆尺另一侧钩码的个数来使杠杆尺实现平衡状态，实验过程中学生需要经过多次尝试才能完成用力情况中费力、省力、不费力也不省力的探究。比如，左侧固定一个钩码时，学生无论右侧怎么操作也无法得到省力的情况；当左侧第二个位置固定2个钩码时，学生至少需要操作9次，才能得出实验结论。

其三，因为杠杆尺上挂钩码的位置是固定的、不连续的，存在有的位置无论挂几个钩码杠杆都不能实现平衡状态的问题。比如，学生在杠杆尺左侧第二个位置固定2个钩码，在右侧第三个位置无论挂几个钩码杠杆都不能处于平衡状态，加大了学生对平衡条件理解的难度，使学生陷入困惑。

其四，学生的知识储备量不足，主要表现在对杠杆尺两侧不同位置到底挂几个钩码杠杆才能处于平衡的认识不到位，学生对搜集到的大量数据的分类、整理、归纳总结能力比较弱，不能很好地将杠杆平衡的知识应用到撬棍撬重物的实际生活中，需要不断地设置问题进行引导。

二、改进的方法和措施

针对以上教学中遇到的问题，我进行了反复思考、深入分析，不断进行改进、反思、总结，经过反复实践和调整，做出了两处改进：一是巧妙地运用实验室的零碎材料自制了研究杠杆的秘密的教具。该教具仅需要学生在杠杆的一侧固定阻力点和钩码的数量，另一侧用弹簧秤拉，使杠杆实现平衡状态，记录实验数据即可。二是对课本中杠杆尺的记录表进行优化设计，重新设计调整了杠杆尺的记录表，增加了记录表的列数，更有助于学生对实验方案的设计以及实验数据的处理。经过多次课堂实践，從学生的学习状态和课堂表现以及反馈来看，不仅解决了上述存在的四个问题，而且整个实验设计操作简单、节省时间，更贴近生活实际，便于学生的理解，大大提高了课堂教学效率。

（一） 教具的制作与使用

1.教具制作材料

塑料底座、支架、杠杆尺（26cm左右带刻度和小孔）、细线、金属条（10cm左右）、曲别针2个、带孔的塑料块、塑料细管。

2.教具制作过程

将支架固定在塑料底座上，用小螺丝将杠杆尺安装在支架上，组成简单的杠杆（如图1所示）。将塑料细管套在金属条上，并将其插入带孔的塑料块，用胶固定在底座边，教具制作完成（如图2所示）。

3.教具的使用方法

将杠杆尺调节平衡，用测力计测出钩码的重力，记录下来；

在杠杆尺的左边第2个格处用曲别针挂上钩码，表示阻力；

在杠杆尺的右边第1个格曲别针上挂上细线，细线绕过塑料管，用测力计拉动至杠杆尺实现平衡状态，读出测力计示数，即作用力的大小；

在杠杆尺右边第2个格曲别针上挂上细线，同样的方法用测力计拉动，至杠杆尺实现平衡状态，记录作用力的大小和用力点位置；

用上述同样的方法，移动用力点位置，获得数据。

改变左侧钩码数或者阻力点位置，将杠杆尺右侧任意一点作为用力点，杠杆尺平衡后，获得更多数据。

4.教具在实际教学中的应用

教师展示自制的研究杠杆秘密的教具，让学生指出展示杠杆的用力点、支点、阻力点，进一步加深学生对杠杆三个重要位置的认识。引导学生通过控制阻力点的位置和钩码数量不变，改变用力点位置设计实验方案，强调实验操作过程中注意事项，学生均能明确实验目的、迅速地完成实验方案的设计。在实验操作过程中，按照实验方案每组实验仅需三次实验操作就能完成，整个实验过程减少了钩码的连接，大大减少了学生实验次数，节约了时间，保证每个学生都能参与实验过程。将实验用力点改为学生亲自用力拉，学生通过亲自体验力的大小，理解省力、费力、不省力也不费力这三种用力情况，并能很快将这一操作过程与用撬棍撬重物联系起来，轻松地解决了课本中用撬棍撬重物如何省力这一实际问题。

（二）实验记录表的优化

表1为优化后的实验记录表，表中数据以在杠杆尺的左边第2个格处挂上1个钩码，即阻力为0.51N时，移动用力点位置，获得的数据为例。

填表说明：第2～3列，记录用力点、阻力点到支点的距离；第5列根据实验实际读数填写；第6列填上述序号。

实验教学过程中发现，学生处理数据的能力比较弱，主要表现在对课本中杠杆尺记录表中数据的分类、整理、归纳总结能力比较差。经过分析发现课本中的实验记录表要求的实验次数为15次，数量太多，表格呈现的项目不够细，学生耗费大量的时间去得出结论。优化后的实验记录表，一是增加了第1列对实验次数进行编序，每三组数据为一类，帮助学生对数据进行分类，对同类数据进行归纳总结；二是增加了第4列，即第2列与第3列数据的比较，使学生在设计实验方案时更有目的性，减少学生的盲目性，更有利于学生得出结论；三是大大减少了学生做实验的次数，从表中可以看出学生完成三组实验仅需9次实验操作，大大节省了教学时间，学生完全可以独立地设计实验方案，完成实验探究，得出实验结论，体验科学探究的乐趣，并将其应用于生活实践。

三、实践效果及反思

经过多次教学实践，利用自制的研究杠杆秘密的实验教具操作简单、器材容易准备；改用弹簧秤拉，使杠杆实现平衡状态，作用在用力点上的力，就是学生亲自用的力，学生更容易理解阻力和用力，更切合实际生活，便于学生的理解；学生只要改变作用点，通过弹簧秤读数便可搜集数据，实现实验目的，同时解决了由于钩码使用时间长，存在误差的问题；并且学生在杠杆尺的任意一个位置操作都能让杠杆尺实现平衡状态，得出相应的数据，大大减少了实验次数，提高了课堂教学效率。重新优化后的实验记录表符合大多数学生的认知能力，更有助于學生实验方案的设计、实验结论的归纳总结，学生参与度很高，每个学生都有机会有能力参与实验活动，在合作探究的过程中得到新的发展，他们真正成了科学实验课堂的小主人。

当然，教学无固定的方法，贵在如何组织引导。我用的自制教具和优化实验记录表开展教学，不仅能激发学生科学探究的兴趣，让学生了解了科学探究的方法，体验了生活中的科学，实现了教学目的，而且能进一步激发学生搜集零碎材料，组装教玩具。诚然，也有不足的地方，期待同行给予指点，共同探究。

参考文献

[1]郁波.义务教育实验教科书科学（六年级上册）[M].北京：教育科学出版社，2013.

[2]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