巧借“玩橡皮筋”實驗 整合“常見的力”單元教學

于喜水

青島版小學科學三年級上冊“常見的力”單元共分為三課：《浮與沉》《彈簧的學問》《鞋底花紋的啟示》?！读x務教育科學課程標準》（下稱《課程標準》）對“常見的力”部分的活動建議是：知道推和拉可以使物體的運動發生變化，推和拉都是力，力有大小。根據《課程標準》，小學科學教師在課堂教學中要引導學生知道一些生活中常見的力，如彈力、浮力、摩擦力等。力是無形的，為了讓學生更好地理解力的特性，我們對這一單元的實驗進行了改進，借助生活中常見的橡皮筋作為實驗情境導入，讓力的實驗現象更加明顯，讓學生對不同的力產生極大的探究興趣，進而思考實驗現象背后的秘密，從而真正融入課堂，親身體驗，提升科學創新思維。

一、礦泉水瓶里放氣球——浮力是個魔術師

《浮與沉》一課的教學是以小船能浮在水面上為線索，探究浮的特點，然后延伸到浮與沉建立起聯系，讓學生明白浮與沉是怎么回事。教材由三部分組成。第一部分活動準備，從生活中小船能浮在水面上引入本節課的學習;第二部分活動過程，讓學生觀察不同物體在水中是浮還是沉，并通過實驗得出浮力的感性認識，再研究下沉的物體受到水的浮力，得出結論：物體在水中受到豎直向上托起的力，這種力就是水的浮力;第三部分拓展活動，在經歷模擬實驗和討論活動后，激發學生繼續探究的好奇心，制作一個浮沉子。為了創設激起學生探究欲望的科學情境，我將第一部分的活動準備進行了調整，改為魔術表演導入。魔術表演的器材是去掉瓶底的礦泉水瓶、橡皮筋、小號氣球。

（一）魔術表演，感知浮力

將橡皮筋的一端綁在小號氣球上，另一端擰在沒有底的礦泉水瓶蓋上。手握瓶蓋，氣球隨橡皮筋自然倒掛在瓶中。將瓶身反轉向上、瓶蓋在下方，用一個物體遮擋住瓶身快速注水，讓學生猜一猜現在的氣球會在什么位置？氣球為什么會升起來？揭秘后，引導學生觀察氣球在水中受到向上托起的力，初步感知浮力的存在。

魔術表演最大的優點在于，容易激發學生參與猜想的興趣。氣球向下順著礦泉水瓶垂下來是生活中常見的現象，沒有什么稀奇的，但是當教師把氣球向上它還能浮起來就與學生已有的認知形成了強烈的反差。學生有的猜這是個氫氣球，但轉頭又想氫氣球起初向下的時候怎么飄起來呢！有的學生覺得可能是老師在下面用什么把氣球“支”起來了，教師給予了肯定的答復：“你的猜想是正確的，是什么把氣球支起來了呢？再猜一猜！”學生的積極性再一次被調動起來，木棒、手指、水等答案五花八門。當教師打開遮擋瓶身的書時，學生恍然大悟：原來是水可以讓氣球浮起來。

（二）情境猜想，感知浮力方向

猜一猜：橡皮筋會跟著瓶子動嗎？將盛有水和氣球的瓶子慢慢傾斜，氣球會不會隨著瓶身傾斜？此時的橡皮筋扮演著力的軌跡角色，當慢慢移動瓶子時，橡皮筋的方向沒有隨著瓶子傾斜。氣球浮在水中學生是比較容易感知，但是豎直向上卻不一定能直觀地感受到。在這個演示實驗環節中，橡皮筋就相當于教師平時畫的表示力的方向箭頭，當它豎直地停在水中時，學生可以非常直觀地觀察到氣球在水中受到了豎直向上托起的力，此時學生對浮力的感知更精準了。

通過創設魔術表演情境，讓學生從生活現象中發現科學問題，猜想實驗現象背后產生的原因是什么。學生探究的興趣被打開了，學習積極性提高，在探究欲望帶動下積極地進行下一步實驗操作。

二、自制彈力玩具——彈力大比拼

《彈簧的學問》一課教學以玩蹦床時蹦床發生了什么變化、拉橡皮筋時手有什么感覺為線索，探究有彈性的物體的特點。教材由三部分組成：第一部分活動準備，教師指導學生回憶玩蹦床時，蹦床有什么變化;第二部分活動過程，教材中選用的是生活中常見的帶彈簧的物體，通過玩帶彈簧的物體，初步得出帶彈簧物體的特點;然后引導學生觀察撐竿跳高、橡皮筋扎頭繩、摩托車減震器中，什么物體是彈性物體，誰對彈性物體施加了力，再接著分析這些彈性物體發生了怎樣的變化，怎樣產生彈力;第三部分拓展活動，在經歷模擬實驗和討論活動后，激發學生繼續探究的好奇心，設計彈性玩具，培養學生的思維能力。

三年級學生都玩過彈性玩具，對彈性的認識比浮力更熟悉一些。但是對于彈性特點的系統性認識還不是很全面，還需要教師進行指導，通過一系列的探究活動讓學生思維能力、創新能力得以激發，從而對彈性有更加深入的認識。

（一）組織比賽，感知彈力

課堂教學中，我設計“給布娃娃系頭繩”比賽情境，將學生分為男女兩個大組，每組派出5名隊員，男生用橡皮筋發圈，女生用沒有彈力的發圈分別給布娃娃系頭繩，率先將布娃娃的頭上扎5個發圈的那一組獲勝。第一局男生獲得勝利，女生由起初的不服氣到發現疑點，平時不扎頭發的男生怎么可能會扎得更快？這時候，我讓學生分別將男女生手中發圈樣子畫下來，猜一猜會有什么不一樣的地方。緊接著男女生調換比賽道具再比一次。在第二輪比賽當中，女生不僅獲勝，學生還發現了兩次比賽道具的不同，與自己的猜想是否一致，等等。

比賽激勵是經久不衰的課堂激勵手段，學生從比賽中發現了頭繩中的秘密。在教師的帶領下學生通過猜想男生為什么為贏、畫一畫他們手中的發圈可能是什么樣子，進而觀察比較兩種發圈的不同之處：一種是普通的用布做成的發圈，另一種是帶有橡皮筋的有彈力的發圈。由于有橡皮筋的發圈可以拉伸得很長，扎頭發的時候非常方便，而沒有橡皮筋的發圈扎兩圈之后再想套到頭發上就非常吃力了，所以增加了比賽的時長。在比賽的過程中，男女學生不約而同地感覺到了彈力的存在。

（二）全身尋找，感知彈力與生活的關系

《課程標準》指出，要讓學生初步了解所學的科學知識在日常生活中的應用。生活中常見的科學現象，往往是學生看到了卻不容易與“科學”知識掛起鉤來的現象。因此，小學科學教師要善于借助生活中常見的科學現象，引導學生發現科學現象、提出與之相關的科學問題的意識。系頭發的發圈里有彈力，那么我們身上的其他衣物是否也有彈力的存在呢？請大家仔細找一找，看誰的眼睛最亮？學生從頭到腳找尋起來，上衣手腕處、腰帶、運動服褲子腳踝處、鞋墊、鞋底里都藏著像橡皮筋一樣的有彈力的物質的存在。在教師的指導下，學生能夠結合生活實際，去研究生活中有關彈性的現象，了解彈力與我們生活的關系。在觀察發現中，學生初步感知像橡皮筋這樣被拉伸或壓縮時，能夠恢復到原來形狀的力是彈力。

（三）制作彈力玩具，培養創新思維

在小學科學的學習中，學生要參與到科學研究和工程設計的實踐中，通過觀察、實驗、設計與制作等活動，掌握所學的技能，并在需要的時候運用到實踐生活之中。因此，在學習過程中需要學生主動思考問題，能夠提出解決問題的不同思路，能夠運用已有的知識經驗，獨立自主或合作完成任務。借助橡皮筋制作自己喜歡的彈力玩具，是學生特別喜歡做的一件事。在他們的玩具世界里，有很多是有橡皮筋的，比如：小車、彈力炮等。如果將家里的普通玩具改造成彈力玩具，你能改造多少呢？比一比，誰制作的彈力玩具運動得更遠？在比賽的情境之中，學生的興趣被激發起來了，腦洞大開，彈力飛機、彈力小船、彈力……改變傳統意識中的玩具，對學生而言是一種挑戰，更是一種思維的變換，在這樣的思維變換中，學生的科學思維得以提升。

三、橡皮筋拉石頭——摩擦力有大小

《鞋底花紋的啟示》一課以推和拉游戲為線索，探究摩擦力特點，從而建立影響摩擦力大小的實驗，讓學生結合所學知識解釋生活中關于摩擦力的問題。

教材由三部分組成：第一部分活動準備，提出了問題“你觀察過鞋底的花紋嗎？這些花紋有什么作用？”引導學生對生活中常見的現象進行課前觀察，并思考“鞋底為什么要印各式各樣的花紋？”并提示學生準備毛巾、木塊等，為接下來的探究活動做好材料準備。第二部分活動過程，讓學生做推和拉的游戲，通過模擬實驗讓學生切實感受到摩擦力的作用，再通過實驗證明摩擦力大小與什么因素有關，結合實驗解釋其中關于摩擦力的現象。第三部分拓展活動，了解雪天路面結冰時人們是怎樣防滑的。

（一）橡皮筋拉大車，感知摩擦力

《鞋底花紋的啟示》通過探究鞋底花紋中的奧秘學習摩擦力知識，是小學生比較感興趣的。雖然摩擦力無處不在，但由于看不見、摸不著，無形中給學生的學習造成了一定困難。傳統實驗中用1N的測力計測量木塊在木板和毛巾上的摩擦力，由于木塊輕，在木板上摩擦力只有0.1N或0.2N左右。對于三年級的學生來說，想要讀出每小格0.05N的摩擦力很不容易，因為他們還沒有學過小數，想要一下子計算并讀出兩位小數太難了。如何讓學生更直觀地感受摩擦力的大??？我們設計了一個簡單有趣的制作：橡皮筋拉動石頭。

選取幾塊裝修市場中的廚柜臺面立方體石塊，將粗糙面朝下、光滑面朝上，用強力掛鉤粘在石塊前端，并給它設計了特殊的跑道——前半程在光滑的地板上、后半程在粗糙的家用地墊上。分別用橡皮筋拉動不同重量、在不同的跑道上的石塊，橡皮筋有時被拉得很長、有時卻被拉得較短，讓學生感知到在拉石頭的過程中的力是不一樣大的。

（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，教師繼續引導學生用5N的測量計進行測量，每塊石頭在粗糙的地墊上大概有3～4N的摩擦力，在光滑的地板上也能有1.5N左右的摩擦力，三年級的學生也可以很快讀出數據。在光滑地板和粗糙地墊上測得的實驗數據差別非常大，實驗現象明顯，學生可以非常明確地得出“拉動石塊在光滑的地板上摩擦力小、拉動石塊在粗糙的地墊上摩擦力大”的結論，對摩擦力的認知有了更深的理解。

目前小學科學學科在單元整體教學研究方面還處于起步階段，借助單元整體教學，系統地梳理單元知識點、單元情境創設、單元核心問題等，有助于師生整體把握小學科學單元知識重難點，并能根據情境創設、活動實施等整體架構單元主要內容。小學科學教師將常見的生活材料實驗化，巧改器材，將科學現象、科學問題帶到課堂中，引領學生通過情境，猜一想、想一想、畫一畫、驗一驗，進行科學實驗、探尋科學道理，從而達到讓小學科學課堂像磁鐵一樣深深吸引學生的目光、讓學生像科學家一樣思考的目的，引導學生更加深入地探究、思考，不斷提升學生的科學素養。