動手之前先動腦
——“擺的研究”教學例談

鄒席

動手之前先動腦
——“擺的研究”教學例談

鄒席

其實，科學課不光要讓學生動手做一做，知道科學結論是怎么樣的，更要讓學生動手之前先動腦，即要在學生動手實驗之前，引導學生學會發現問題，建立假說，設計方案，從而培養科學探究的能力。

一、創設情境，培養學生發現問題的能力

愛因斯坦說過：“發現一個問題比解決一個問題更重要。”發現是學生自主探究的開始。好奇心可以激發學生做進一步的觀察、思考和探索，從而提出探究性的問題。巧妙地設計實驗前的問題情境，有利于激發學生的好奇心和探究的興趣，引導學生積極主動地思考，培養發現問題的能力。

例如，教學五年級下冊“擺的研究”時，我讓學生用自己準備的擺進行分組實驗，并匯報每10秒鐘單擺擺動的次數，再提出自己發現的問題。學生準備了各式各樣的擺，實驗結果自然各不相同。實驗后，他們提出了各種問題。

生1：不同的單擺，速度不同，這是怎么回事？

生2：是什么決定了單擺的速度？是擺錘的質量，擺繩的長度還是擺幅的大小？

……

這種通過實驗創設的問題情境，一下子把學生的思維緊緊吸引到課堂中來。學生在教師的引導下，圍繞自己提出的問題展開學習，效果自然不錯。

2016年許昌市主城區綠地建設狀況：城市綠地總面積達到1227公頃，城市中心區人均公共綠地6.5平方米，城市建成區綠化覆蓋率達32.68%，呈現出“城區綠島、城郊林帶、城外林網”的城市森林景觀，形成了200多公里的城市生態防護林體系。2017年許昌市主城區綠地建設狀況：全市建成區綠地率36.46%，綠化覆蓋率40.62%，人均公園綠地面積12.34平方米，公園數量逐年增加。

二、大膽猜想，培養學生建立假說的能力

牛頓說過：“沒有大膽地猜測，就做不出偉大的發現。”在學生提出了各自的問題后，教師要引導學生應用已有的知識和經驗，根據所探究的問題，提出自己的猜想，尋求可能解釋的過程方法。在學生提出猜測（假設）時，教師要進行適當的追問，引導學生說出自己猜想的理由，讓他們的思維向更深的層次發展。

例如，“擺的研究”一課，學生提出了各種猜想，教師進行了追問。

師：那你們能說說假設的原因嗎？

生1：如果擺繩的長度越短，擺的路線也越短，用的時間也越短，來回擺的時間就少一些。所以我認為擺繩的長度越短，擺動的速度就越快。

生2：擺錘的質量重，我們推動擺錘時用的力就大，擺的速度就快；擺錘的質量輕，我們推動擺錘用的力就輕，擺的速度就慢。

生3：我們騎自行車時，從坡陡的地方比坡緩的地方騎下來要快，是因為坡陡的地方角度小。所以單擺擺動的角度越小，擺動的速度也就越快。

……

前面是假設，后面是學生自認為合理的解釋。雖然這些假設需要通過事實、實驗、邏輯推理來進行證實或證偽，但是孩子們在論述自己的假設理由的過程中，拓展了思維的廣度，從而培養了建立假說的能力。

三、設計方案，培養學生實驗論證的能力

學生用實驗方法開展科學探究，最關鍵的是實驗方案的設計。但我們的科學課堂上，往往是教師設計好方案，然后學生動手。實驗所需的器材是教師給學生們預備好的，一件不多，一件不少。在實驗操作中也一樣，先做什么，后做什么，由教師在實驗前作好了指導，學生也就是按教師的要求一步步將實驗進行到底。這樣的探究活動看上去進行得有條不紊，效率高，實質上僅是一個體力活，或者是一個體驗性的活動，其中的思維含量很低。這樣的科學研究在現實生活中是不可能的，真正的實驗室研究是沒有人能為孩子們準備一切的。因此，在科學課堂上，教師不必面面俱到，應多給學生一些經歷自主選擇的機會，讓他們自己想辦法解決問題、完成探究，學會隨機應變。

如教學“擺的研究”，我在上課之前，就讓學生按照課本要求準備實驗器材，并按照實驗要求自己制作一個擺，根據課本上講的方法玩一玩自己制作的擺。課前檢查發現，學生準備實驗器材的完成情況很好，每個人都制作了一個擺，擺錘各式各樣，有的用小鐵球，有的用塑料球，有的用橡皮泥。

在對比實驗中，變量的控制是教學的重點和難點，也最能培養學生思維的深刻性。怎樣引導學生設計完善的實驗方案呢？我又做了如下嘗試：

師：在探究“擺的快慢可能與擺錘的質量有關”的實驗時，我們采用對比實驗的方法，那么實驗方案中，不改變的條件和要改變的條件怎么確定呢？

生1：要用同樣長短的擺繩，這樣才能不改變擺繩的長度。

生2：不能改變擺幅的大小，每次都用手丈量一下，控制在相同的5度角。

生3：用力要勻速，每次用力要一樣，不要猛然用力。

師：怎樣改變擺錘質量呢？

生4：第一次在繩子末端掛一個小球，第二次在下面加一個小球。

師：（實物展示掛好）仔細看看，如果在一個小球下接著掛一個小球，會不會改變擺長呢？

生5：這樣加掛不行，會改變擺繩的長度，因為真正的擺長不是繩子的長度，而是從支點到擺錘重心的距離。

……

雖然在實驗的設計中，學生遇到了很多問題，甚至有的問題很難解決。但在這樣的自主設計中，學生的思維被點燃了，伸出每一個觸角積極思考。經過這樣的思考，他們不僅深刻明白了研究中的為什么，還提升了科學實驗能力。

學生動手實驗前的這幾個環節中，雖然討論、交流的時間比較長，但這樣的探究活動才能讓學生深入、全面細致地思考問題，完善地設計實驗方案，保證后續實驗活動的有效開展。動手之前先動腦，能夠有效地把學生的探究精神激發出來，真正培養學生的探究能力。

（作者單位：桃江縣教研室）