《電動(dòng)機(jī)和現(xiàn)代工業(yè)》課堂實(shí)錄與反思

從學(xué)習(xí)內(nèi)容來看，《電動(dòng)機(jī)和現(xiàn)代工業(yè)》是六年級(jí)“科技改變生活”單元的第四課。本課以現(xiàn)代工業(yè)的“心臟”——電動(dòng)機(jī)為研究對(duì)象，先引領(lǐng)學(xué)生認(rèn)識(shí)電動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)，并制作電動(dòng)機(jī)模型，初步了解電動(dòng)機(jī)的工作原理，再?gòu)目茖W(xué)技術(shù)發(fā)展史的角度，讓他們認(rèn)識(shí)電動(dòng)機(jī)在現(xiàn)代工業(yè)中的重要地位。本學(xué)習(xí)內(nèi)容一方面帶有科學(xué)探究的重要特征，另一方面又指向了一件產(chǎn)品的技術(shù)與工程實(shí)踐。

從科學(xué)思維的角度看，電動(dòng)機(jī)的學(xué)習(xí)探究過程包含了學(xué)生建構(gòu)模型和推理論證的過程。學(xué)生對(duì)電動(dòng)機(jī)既熟悉又陌生，雖然電動(dòng)機(jī)在生活中被廣泛應(yīng)用，但他們對(duì)其結(jié)構(gòu)和原理并不了解。所以，學(xué)生需要通過建構(gòu)模型來認(rèn)識(shí)電動(dòng)機(jī)的基本結(jié)構(gòu)與功能。建構(gòu)模型的過程需要學(xué)生進(jìn)行推理論證，即先通過拆解電動(dòng)機(jī)，猜測(cè)其基本原理；制作電動(dòng)機(jī)模型后，再通過對(duì)比分析，推理論證出電動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)與功能的關(guān)系，也就是電動(dòng)機(jī)的工作原理。

從探究實(shí)踐的角度看，電動(dòng)機(jī)是現(xiàn)實(shí)生產(chǎn)生活中經(jīng)過科學(xué)技術(shù)加工形成的一件具體的產(chǎn)品。該學(xué)習(xí)內(nèi)容建立在學(xué)生對(duì)磁鐵性質(zhì)、簡(jiǎn)單電路、電磁鐵的認(rèn)知基礎(chǔ)上，它集合了多個(gè)科學(xué)概念。因此，教師可以將科學(xué)與工程實(shí)踐的完整過程貫穿起來，在學(xué)生建構(gòu)科學(xué)概念的同時(shí)，培養(yǎng)他們的科學(xué)探究能力、技術(shù)與工程實(shí)踐能力以及自主學(xué)習(xí)能力。

從跨學(xué)科概念的角度看，本學(xué)習(xí)內(nèi)容包含了3個(gè)跨學(xué)科概念，分別是物質(zhì)與能量，即電動(dòng)機(jī)的原理本質(zhì)上是電能轉(zhuǎn)化為動(dòng)能；結(jié)構(gòu)與功能，即電動(dòng)機(jī)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)了轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)動(dòng)；系統(tǒng)與模型，即電動(dòng)機(jī)模型的內(nèi)部構(gòu)造與外部作用的關(guān)系。

片段一：引入電動(dòng)機(jī)，聚焦研究對(duì)象

師：（出示模型小車）這個(gè)你們認(rèn)識(shí)嗎？

生：這是模型小車。

師：沒錯(cuò)。現(xiàn)在，請(qǐng)一位同學(xué)上來玩一玩。

（學(xué)生踴躍嘗試。）

師：這個(gè)模型小車是怎樣運(yùn)動(dòng)的？它是靠什么運(yùn)動(dòng)起來的？

生：靠車輪。

生：靠電池。

生：是靠上面的小馬達(dá)帶動(dòng)的。

師：你們覺得最主要是靠什么？

生：小馬達(dá)。

師：沒錯(cuò)，這就是小馬達(dá)。（從玩具上拆解下小馬達(dá)）我們又叫它電動(dòng)機(jī)。它是怎樣驅(qū)動(dòng)小車運(yùn)動(dòng)的呢？今天我們一起來研究。

設(shè)計(jì)意圖：教師由學(xué)生生活中常見的、感興趣的事物——模型小車引入，能夠更好地將他們帶入課堂學(xué)習(xí)狀態(tài)。從模型小車到電動(dòng)機(jī)的引入，實(shí)質(zhì)上是讓學(xué)生從熟悉到陌生、由大到小的聚焦過程。

片段二：拆解電動(dòng)機(jī)，形成初步推斷

師：對(duì)于這個(gè)電動(dòng)機(jī)，我們可以研究什么？怎樣研究？

生：我想知道它是怎樣工作的？

生：我覺得我們可以把它打開，看看里面的構(gòu)造。

師：好主意！今天我們就打開它，了解一下它的內(nèi)部構(gòu)造。在拆解之前，我們先來看一看拆解電動(dòng)機(jī)的要求。（出示具體要求）你們覺得拆解電動(dòng)機(jī)時(shí)需要注意什么？

生：要記錄自己的發(fā)現(xiàn)，并思考電動(dòng)機(jī)是怎樣轉(zhuǎn)動(dòng)起來的。

（兩人一組拆解電動(dòng)機(jī)，并記錄發(fā)現(xiàn)和想法。）

師：現(xiàn)在請(qǐng)大家來說一說，你在拆解電動(dòng)機(jī)后的發(fā)現(xiàn)和想法。

生：我發(fā)現(xiàn)電動(dòng)機(jī)里面有磁鐵，還有金屬線圈。

生：金屬線圈是繞在一個(gè)可以轉(zhuǎn)動(dòng)的軸上的。

生：我覺得，通電后的軸之所以可以轉(zhuǎn)動(dòng)，和金屬線圈有關(guān)系，可能也和磁鐵有關(guān)。

生：對(duì)！我們以前學(xué)過，磁鐵有同極相斥、異極相吸的性質(zhì)。

師：大家說得都很有道理。

設(shè)計(jì)意圖：要想了解電動(dòng)機(jī)的工作原理，首先，學(xué)生在教師的引導(dǎo)下科學(xué)地拆解電動(dòng)機(jī)，發(fā)現(xiàn)其內(nèi)部構(gòu)造的關(guān)鍵部件——金屬線圈和磁鐵。然后，學(xué)生要將自己已有的關(guān)于磁鐵性質(zhì)的知識(shí)與電動(dòng)機(jī)的重點(diǎn)部件關(guān)聯(lián)起來，并做出符合邏輯的推斷——電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)功能與內(nèi)部結(jié)構(gòu)有關(guān)系。最后，學(xué)生要意識(shí)到，金屬線圈通電后能夠轉(zhuǎn)動(dòng)，可能與磁鐵同極相斥、異極相吸的性質(zhì)有關(guān)。

片段三：制作電動(dòng)機(jī)，推理論證原理

師：為了驗(yàn)證大家的想法，我們不妨先親手制作一個(gè)電動(dòng)機(jī)模型。請(qǐng)每個(gè)小組閱讀說明書，想一想，需要注意哪些方面，一會(huì)兒我們來交流。

（學(xué)生閱讀說明書。）

師：誰來說一說自己閱讀說明書后的收獲。

生：金屬線一頭要半刮，另一頭要全刮。

生：導(dǎo)線一定要連接好，不能造成斷路。

師：同學(xué)們提到的注意事項(xiàng)都很重要。現(xiàn)在，請(qǐng)大家開始制作電動(dòng)機(jī)模型。制作成功后，將其與我們剛剛拆解的電動(dòng)機(jī)對(duì)比，看它們有哪些相同之處，對(duì)你們有什么啟發(fā)。

（學(xué)生4人一組制作電動(dòng)機(jī)模型。）

師：通過對(duì)比，你們認(rèn)為電動(dòng)機(jī)是怎樣轉(zhuǎn)動(dòng)起來的呢？

生：我發(fā)現(xiàn)不管是我們拆解的電動(dòng)機(jī)，還是親手制作的電動(dòng)機(jī)模型，都有磁鐵和線圈。

生：我覺得，線圈是被一種力量推動(dòng)才轉(zhuǎn)動(dòng)起來的。

生：是的，我想到了磁鐵同極相斥的特性。

生：我猜想，線圈通電后可能產(chǎn)生了磁力。

師：同學(xué)們都很愛思考，我們一起來看看，電動(dòng)機(jī)發(fā)明者法拉第發(fā)明的電動(dòng)機(jī)原型。（播放視頻）說一說這段視頻對(duì)你的啟發(fā)。

生：和我猜想的一樣，線圈通電后產(chǎn)生了磁力，有了同極相斥的特性，線圈才會(huì)被推動(dòng)轉(zhuǎn)起來。

師：通過對(duì)比分析，我們發(fā)現(xiàn)了電動(dòng)機(jī)的工作原理，即用電產(chǎn)生磁，利用磁的相互作用轉(zhuǎn)動(dòng)。電動(dòng)機(jī)就是將電能轉(zhuǎn)化為動(dòng)能的裝置，你們覺得，它還可以發(fā)揮什么作用？

（學(xué)生交流，略。）

設(shè)計(jì)意圖：教師讓學(xué)生制作電動(dòng)機(jī)模型的主要用意是，讓他們通過親身實(shí)踐，充分了解電動(dòng)機(jī)模型的結(jié)構(gòu)，并與前面電動(dòng)機(jī)實(shí)物的結(jié)構(gòu)形成對(duì)比，從而找出共同點(diǎn)，以驗(yàn)證前面對(duì)電動(dòng)機(jī)工作原理的初步推斷。因?yàn)殡姶盆F的內(nèi)容被安排在了六年級(jí)下學(xué)期，導(dǎo)致學(xué)生已有的知識(shí)經(jīng)驗(yàn)有限，所以本課輔以介紹法拉第的電動(dòng)機(jī)原型，幫助學(xué)生突破電生磁的認(rèn)知難點(diǎn)，讓他們以推理論證的方式初步了解電動(dòng)機(jī)的工作原理。

片段四：尋找電動(dòng)機(jī)，聯(lián)系生活應(yīng)用

師：除了玩具里有電動(dòng)機(jī)，在你們家里哪里還有電動(dòng)機(jī)呢？

生：我爸的剃須刀里應(yīng)該有電動(dòng)機(jī)。

生：我媽媽的除衣服毛球的去毛器里有電動(dòng)機(jī)。

師：請(qǐng)大家看這幅圖。這是一位同學(xué)的家，將你認(rèn)為含有電動(dòng)機(jī)的家用電器找出來，再和同桌說一說你的理由。

（同桌之間討論，略。）

師：電動(dòng)機(jī)在我們的生活中無處不在，大到空調(diào)、冰箱，小到電腦、剃須刀。電動(dòng)機(jī)的大小、形狀、種類各不相同，應(yīng)用非常廣泛。經(jīng)過剛才的討論，你們覺得電動(dòng)機(jī)對(duì)我們的生活重要嗎？

生：我覺得很重要，因?yàn)樵谖覀兊纳钪校芏嗟胤蕉夹枰妱?dòng)機(jī)。

師：那對(duì)于人類整個(gè)生產(chǎn)發(fā)展的歷史進(jìn)程呢？請(qǐng)大家看這幅圖。這是從古至今，人類生產(chǎn)過程中幾個(gè)常見的驅(qū)動(dòng)方式——人力、畜力、蒸汽機(jī)、電動(dòng)機(jī)。請(qǐng)同學(xué)們比較一下，這幾種驅(qū)動(dòng)方式的特點(diǎn)。

生：在古代，最常見的是人力和畜力，但這兩種方式力量比較小，很不經(jīng)濟(jì)，人和動(dòng)物還會(huì)疲勞，要不斷休息。

生：蒸汽機(jī)可以自動(dòng)運(yùn)行，效率比較高。

生：我發(fā)現(xiàn)蒸汽機(jī)需要用鍋爐燒水，很麻煩，不如電動(dòng)機(jī)直接用電方便。

生：這樣一對(duì)比，我發(fā)現(xiàn)電動(dòng)機(jī)更加經(jīng)濟(jì)、方便。

師：同學(xué)們講得都非常有道理。蒸汽機(jī)的出現(xiàn)可以說是一次偉大飛躍，標(biāo)志著人類進(jìn)入了第一次工業(yè)革命。從蒸汽機(jī)到電動(dòng)機(jī)的蛻變更加了不起，有了電動(dòng)機(jī)這項(xiàng)偉大發(fā)明，人類的工業(yè)生產(chǎn)更進(jìn)一步。

設(shè)計(jì)意圖：本課始終緊貼學(xué)生生活與知識(shí)經(jīng)驗(yàn)，所以在學(xué)生初步了解電動(dòng)機(jī)的工作原理后，依然回到了他們熟悉的生活場(chǎng)景展開交流，讓他們認(rèn)識(shí)到電動(dòng)機(jī)在生活中的廣泛應(yīng)用。學(xué)生只有對(duì)科技發(fā)展史有一定的認(rèn)知，才能真正認(rèn)識(shí)到電動(dòng)機(jī)在現(xiàn)代工業(yè)中的重要地位。本環(huán)節(jié)中，教師總結(jié)了人類歷史中比較典型的幾種驅(qū)動(dòng)方式供學(xué)生對(duì)比交流，讓他們發(fā)現(xiàn)各自的特點(diǎn)，認(rèn)識(shí)到驅(qū)動(dòng)方式更迭的必然性和重大意義，體會(huì)到人類科技發(fā)展史中第一次工業(yè)革命的偉大，了解到從蒸汽機(jī)到電動(dòng)機(jī)的蛻變過程，進(jìn)而領(lǐng)悟電動(dòng)機(jī)的重要地位。

教學(xué)反思

本課引領(lǐng)學(xué)生開展對(duì)電動(dòng)機(jī)的探究實(shí)踐，實(shí)質(zhì)上就是將學(xué)生的思維與實(shí)踐有效結(jié)合，即思行合一，讓他們?cè)谑帜X并用的過程中，基于思維發(fā)展進(jìn)行模型建構(gòu)和推理論證，從而提升探究實(shí)踐能力。

1.立足學(xué)生經(jīng)驗(yàn)

學(xué)生的知識(shí)經(jīng)驗(yàn)是科學(xué)學(xué)習(xí)的重要基礎(chǔ)，他們往往基于前概念建構(gòu)科學(xué)概念。教師在引導(dǎo)學(xué)生將科學(xué)思維與探究實(shí)踐相互融合時(shí)，要立足于他們的經(jīng)驗(yàn)。在本課的教學(xué)過程中，教師以學(xué)生熟悉的、具體的事物——模型小車來聚焦研究對(duì)象，展開對(duì)電動(dòng)機(jī)的研究。學(xué)生經(jīng)過一系列探究實(shí)踐后，初步了解了電動(dòng)機(jī)的工作原理，教師又引導(dǎo)他們回歸到生活中。簡(jiǎn)言之，從學(xué)生的生活中來，還要回到學(xué)生的生活中去。這樣的設(shè)計(jì)體現(xiàn)了對(duì)學(xué)生經(jīng)驗(yàn)的關(guān)注，可以更加有效地幫助他們運(yùn)用科學(xué)思維進(jìn)行探究實(shí)踐，從而建構(gòu)科學(xué)概念。

2.重視模型建構(gòu)

探究實(shí)踐中的科學(xué)思維包含了模型建構(gòu)、推理論證、創(chuàng)新思維等。在本課學(xué)習(xí)中，教師安排了拆解電動(dòng)機(jī)、制作電動(dòng)機(jī)模型的實(shí)踐活動(dòng)，這需要學(xué)生拆解電動(dòng)機(jī)，分析電動(dòng)機(jī)的內(nèi)部構(gòu)造，找到關(guān)鍵部件，實(shí)質(zhì)上是運(yùn)用科學(xué)思維在腦中建構(gòu)電動(dòng)機(jī)模型的過程。之后，教師讓學(xué)生親手制作電動(dòng)機(jī)模型。經(jīng)過對(duì)比分析，學(xué)生將電動(dòng)機(jī)的主要部件和次要部件進(jìn)行分類，提取出電動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)中的關(guān)鍵部件——磁鐵和金屬線圈，并明白了電動(dòng)機(jī)能轉(zhuǎn)動(dòng)起來的原因。

3.著力推理論證

如果學(xué)生只是簡(jiǎn)單地拆解電動(dòng)機(jī)和制作電動(dòng)機(jī)模型，那么課堂就只停留在了動(dòng)手制作的層面，缺少了思維的發(fā)展，這樣難以達(dá)成讓學(xué)生了解電動(dòng)機(jī)工作原理的學(xué)習(xí)目標(biāo)。因此，本課例將重點(diǎn)落在了學(xué)生的推理論證上。拆解電動(dòng)機(jī)不僅僅是讓學(xué)生明白電動(dòng)機(jī)的內(nèi)部構(gòu)造，更重要的是引導(dǎo)他們利用已有的知識(shí)經(jīng)驗(yàn)，分析判斷電動(dòng)機(jī)的關(guān)鍵部件，并對(duì)電動(dòng)機(jī)的工作原理做初步推斷。制作電動(dòng)機(jī)模型則讓學(xué)生親身經(jīng)歷制作模型的過程，體會(huì)如何在簡(jiǎn)化原型的基礎(chǔ)上突出關(guān)鍵部件，并與實(shí)際電動(dòng)機(jī)進(jìn)行對(duì)比，分析并探尋可以證明前面做出推斷的必要證據(jù)。只有經(jīng)歷了這樣的推理論證過程，學(xué)生才能了解電動(dòng)機(jī)的工作原理。

4.滲透科學(xué)史觀

本課的學(xué)習(xí)內(nèi)容包含了電動(dòng)機(jī)在現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)的重要作用，涉及人類科學(xué)技術(shù)發(fā)展史的內(nèi)容。如果僅通過閱讀相關(guān)資料或觀看相關(guān)視頻了解這部分內(nèi)容，學(xué)生并不能很好地理解人類工業(yè)革命以及從蒸汽時(shí)代到電氣時(shí)代的進(jìn)步，也很難理解電動(dòng)機(jī)出現(xiàn)的重大意義。因此，本案例從科學(xué)思維的角度出發(fā)，呈現(xiàn)了人類生產(chǎn)發(fā)展歷史進(jìn)程中具有代表性的驅(qū)動(dòng)方式，即人力、畜力、蒸汽機(jī)、電動(dòng)機(jī)，讓學(xué)生自主討論，對(duì)比各種方式的優(yōu)缺點(diǎn)，在充分交流的基礎(chǔ)上有層次地感知。第一層次是從人力、畜力驅(qū)動(dòng)生產(chǎn)到蒸汽機(jī)驅(qū)動(dòng)生產(chǎn)，這是一次重大飛躍，讓學(xué)生真正體會(huì)到工業(yè)革命的歷史意義。第二層次是從蒸汽機(jī)驅(qū)動(dòng)到電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)并產(chǎn)生對(duì)比，讓學(xué)生體會(huì)到電動(dòng)機(jī)對(duì)現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)的重要作用與人類科技的不斷進(jìn)步，進(jìn)一步展望科學(xué)技術(shù)的未來。

（作者單位：南京曉莊學(xué)院第一實(shí)驗(yàn)小學(xué)）