實驗課堂的偶遇和反思

一、案例過程

［導入］：恰逢周一上第一節科學課，此前剛升過國旗。

提問：升旗時，升旗手往下拉繩子，為什么國旗是往上升呢？

學生回答：旗桿頂部裝有輪子。

教師隨手從學生處拿來常見的單面膠，瓶蓋，詢問這些物品是否也能當旗桿上的輪子一樣來使用？通過比較區別引出滑輪的概念。

［實驗探究一］：

小組合作，制作一個模擬升旗的情形，并且測出物體和繩子移動的距離。

問題一： 使用此滑輪有何作用？

小組合作：改用兩個鉤碼，使用同樣的滑輪，觀察彈簧秤的示數，并且測出物體和繩子移動的距離。

問題二：使用此機械省力嗎？省距離嗎？

課前曾這樣預設：通過第一次的實驗讓學生得出了“滑輪可以改變力的方向”的結論，而“滑輪可以省力”這個結論的得出可能有點不明顯，通過第二個實驗，改用重一些的重物，省力不省力就可以比較明顯地看出來了。

事實出現這樣的情形：第一個實驗完成后，學生并不能看出力的方向發生了改變（偶爾幾個基礎、能力較好的學生在私地下輕輕地說），由于旗子重力過小，彈簧秤的示數顯示不明顯，省力不省力更是無從談起。第二個實驗改用重力大些的兩個鉤碼來拉時，由于學生拉力方向不同，或者是拉力讀數時間不同，導致讀數千奇百怪，有拉力大于重力的，有拉力小于重力的，甚至是拉力等于重力的。在實驗中有幾組學生的彈簧測力計壞掉了，有個別學生甚至拿鉤碼的質量和彈簧測力計的示數進行比較。

我對此情形的處理如下：（1）引導學生觀察旗子的運動方向及拉力方向，從而得出此定滑輪的作用是改變力的方向。（2）在第二個實驗中，建議學生不用彈簧秤去拉，在另一端也掛同樣的鉤碼，當滑輪靜止時，需要幾個鉤碼，避免引起一些不必要的誤差。（3）針對學生出現的不同數據，與學生一起討論：有的學生認為是彈簧測力計自身重力引起的；有的學生認為是彈簧測力計沒有調零。根據學生們的猜想，馬上著手讓學生繼續實驗：鑒于自身重力因素，讓學生在彈簧測力計倒置后重新調零，再做一次；對于本身實驗之前就未調零的，則建議重新調零重做，事實證明，第一種猜想是正確的，第二種猜想是錯誤的，但問題是仍然有學生作出拉力大于重力的情形，繼續討論：有人猜測可能是由于摩擦的緣故（在拉動過程中），因為在靜止時基本上拉力和重力是相等的。在肯定了學生的基礎上，我又建議學生在不同方向拉，并引導學生觀察當彈簧秤靜止時，它們的示數又是如何？通過實驗，學生驚喜地發現是一樣的。通過以上實驗，大家一起得出：使用定滑輪的作用是改變了力的方向，不省力，不省距離。

［反思］：對于實驗的設計與實驗探究活動，即結論的得出，使我清醒地認識到，要將學生的感性認識過渡到科學探究的理論認識上，教師要發揮堅定的主導作用，要進行有效的過渡和引導，僅僅讓學生在探究過程中得出實驗結論，那么探究的方向就不會明確，不足以引導學生發現需要探究的目標。

［過渡］：教師進行演示實驗：通過改變定滑輪繩子的繞法和重物的放置位置，將重物給提起來，從而引出動滑輪的概念。

提問：同樣一個滑輪，改變繩子繞法，既可以做動滑輪，又可以作定滑輪，兩者有何區別嗎？

提問：動滑輪在力的大小和力的方向及省距離上有會是怎樣呢？（鑒于前車之鑒，此次明確探究目標）

［實驗探究二］：

小組合作，觀察使用一個，兩個，三個鉤碼時，動滑輪的省力情況及省距離情況等。

問題：使用此機械省力，省距離嗎？

課前曾這樣預設：通過學生的親身體驗，說明使用動滑輪省力，也曾想到省一半力是做不出來的，所以逐漸增加鉤碼的重力，希望能夠接近省一半力。

事實出現這樣的情形：在使用一個鉤碼做實驗時，最終彈簧秤讀數僅比鉤碼重略小一點，在增加一個，兩個鉤碼時，效果也不是很好。學生在讀數時，方法不對，有的是在拉伸過程中就已經在讀數了，有的則是在斜拉時讀數，有的甚至是一會兒上升，一會兒下降時讀數。

我對此情形的處理如下：其一，提醒學生根據二力平衡條件，物體只有在勻速直線運動或靜止時，讀數才是正確的，鑒于大家在拉伸時難于做到直線勻速運動，所以建議學生改在靜止時讀數。其二，在靜止基礎上，用豎直向上拉和斜向上拉時讀數不同，要求學生尊重事實，不要隨意篡改實驗數據。其三，請學生分析在豎直向上拉時三次讀數哪次更接近12G，如果一直增加鉤碼的重力，拉力是否更接近12G呢？請學生猜測，是什么原因導致拉力不等于12G呢？有人認為是動滑輪自身的重力；有人認為是繩與軸之間的摩擦；有人認為是繩子的自身重力。因勢利導，我告訴學生，這些猜測都是正確的，在所有這些可能中滑輪的自身重力是最主要的因素，并建議學生稱量一下動滑輪的重力，再和原先的數據作比較。此時又出現一個小插曲：單個滑輪由于太輕，彈簧測力計顯示不出來，怎么辦？馬上有學生提出多稱幾個滑輪，再拿總重力除以個數就可以了，此建議獲得其他同學的一致贊同，學生馬上著手實驗，最終比較得出拉力接近12（G+G動），從而也使學生明確摩擦、繩重也是影響因素之一。

［反思］：對于實驗中曾經預料到的和難以預料到的實驗結果，教師要有一個良好的心態。兩次探究活動下來，快要接近下課了，還沒有完成既定的教學目標，以前的教學中就是出現了這樣的情形，因時間關系而蒙混過關了，完全是流于形式，敷衍實驗。在今年的教學中，我與學生共同探討在實驗中出現的各種問題，有些是學生明顯的錯誤，我就當場糾正，有些的確是實驗中存在的現象，我與他們一起討論猜測。在這個過程中，我和學生一起發現問題，解決問題，同時也對我提出了更高的要求：如何真正地上好一節實驗探究課。

［實驗探究三］：

離下課還有5分鐘，要完成滑輪組的探究是不可能了，于是我讓學生在離開實驗室之前，用身邊的滑輪組裝一個既有定滑輪又有動滑輪的滑輪組（既是對這節課的一個小結又是對下節課的一個鋪墊），結果幾乎全班學生都呈現給我這樣的一個裝置（如圖1所示）。

帶著些許遺憾，帶著些許滿意，我結束了本節課的教學。

二、課堂反思

本節課是一節未完成的實驗探究課，談不上成功，但是收獲了不少。首先，教師在本節課中承擔了引導者的角色，引導學生像科學家那樣去努力探究、求證，體會實驗探究過程，但又降低探究難度，引導他們共同發現實驗中出現的各種可能問題，在獲得感性認識的基礎上，幫助學生歸納總結。在學生往往重視實驗結果，疏忽過程的基礎上，重新認識實驗才能說明問題，而且可以通過類似的訓練讓學生自己發現問題、研究問題、思考問題和解決問題，有助于學生形成良好的科學態度。其次，對于本節課沒有完成教學計劃，利大于弊還是弊大于利，權衡之后，我是這樣認為的：偶爾一兩次的出現是可以的，不僅是對學生能力的一種提升，也是對教師的一種挑戰，但是作為“傳道授業解惑者”，在實驗之前如果沒有充分地預設到各種可能性，那就說明教師對這節課沒有做充分的備課工作，是一種欠缺，在今后的備課中，要多備教材，備教法，備器材，備學生，備實驗等。

教無止境，這節課是本人在教學過程中的一次偶遇，其中的收獲將會伴隨著我今后的教學生涯。