三次教學《桿秤的學問》的思考

〔摘 要〕 在信息技術迅猛發展的今天，我們可以更便利地獲取各類信息和問題的答案，這在給人們帶來方便的同時，也在一定程度上削弱了人們尤其是青少年、兒童獨立思考和探索的能力。作為科學教育工作者，我認為可以充分發揮學科優勢以體現科學課程學習的本質，通過小學科學課堂培養學生理性思考的本領，并讓這樣的思維習慣延伸到更多的學習和生活場景中。

〔關鍵詞〕 小學科學；理性精神；思維型課堂

〔中圖分類號〕 G424 〔文獻標識碼〕 A 〔文章編號〕 1674-6317 （2024） 23 055-057

2022年版科學課程標準中指出，義務教育科學課程是一門體現科學本質的綜合性基礎課程，具有實踐性。相較于前期的課程標準，新課標突出了“科學本質”。何為“科學本質”？從其釋義分析可以知道，科學本質在于求真，在于發現客觀事實?？茖W課程的學習，就是讓學生體驗發現科學本質的過程和掌握探索科學本質的方法。從課標的修訂，我們可以感受到，新課標更加關注學生在學習科學課程過程中的思維成長。

作為一門綜合類的自然學科，科學課的學習需要我們以更加理性的思維，求取真知。在哲學中，理性是指人類能夠運用理智的能力。相對于感性的概念，它通常指人類在審慎思考后，以推理方式推導出結論的思考方式。由此可見，理性思維的培養和科學學習思維的培養是不謀而合的。而指向理性精神的思維型課堂，則是在課程中，以理性思維的標準激發學生的思維發展。理性精神大致包括問題精神、尊重事實精神、合理的猜想、基于邏輯或證據的推理等。如何將這些目標落實在具體的課程中？我在三次執教《桿秤的學問》一課的過程中，借助教學策略和思維腳手架，讓學生在真實的問題情境中，實現了思維發生的可視化，從而促進學生理性精神的生長。

一、第一次教學

（一）情境導入

提問：老師這里有一袋蘋果，你們有什么辦法知道它的重量？（用秤）

認識秤的結構：老師這里有一桿秤，怎么使用呢？我們先來觀察一下它的結構。（提繩、秤桿、秤砣、秤鉤）

實際稱重：誰來試試，當我們在稱重讀數時，桿秤處于什么樣的狀態？（平衡）

揭示課題：你們知道桿秤為什么可以稱重？課題引入——桿秤的學問。

（二）探究平衡尺

講述：為了讓同學們能夠更好地探究桿秤的秘密，我們提供了一個結構與桿秤類似，但比較簡化的科學裝置——平衡尺。先比一比，它與桿秤有什么類似的結構？

尺子（有刻度）——秤桿（有刻度）；

可掛鉤碼——重物、秤砣；

支點——提繩。

強調：除了結構上的相似，在使用時，平衡尺和桿秤一樣，也可以通過鉤碼的調節，使其兩端平衡。

活動探究：平衡尺在什么情況下能保持平衡？

活動要求：在支點左側10厘米處，分別掛1個、2個、3個鉤碼模擬重物，用2個鉤碼在支點右側模擬秤砣。試一試，稱量不同重量的物品時，鉤碼處于什么位置才能使平衡尺保持平衡？（活動時注意在表格里做好記錄）

提示：懸掛鉤碼前，先調節兩端螺母，使其平衡。

通過剛才的活動，你有什么發現？

發現：當右側鉤碼比左側鉤碼多時，用力點距離支點比阻力點距離支點近；當右側鉤碼比左側鉤碼少時，用力點距離支點比阻力點距離支點遠；當右側鉤碼與左側鉤碼數量相同時，用力點距離支點距離與阻力點距離支點距離相同。

小結：像桿秤、平衡尺這樣，包括一個支點和一個能繞支點轉動的硬棒的裝置叫作杠桿。杠桿有省力杠桿、費力杠桿和既不省力也不費力杠桿。

提問：如有更多的蘋果，還是這把桿秤，可以稱得出它們的重量嗎？仔細觀察桿秤的結構，結合剛才的活動，想一想，有什么辦法？——換一根提繩。

思考：換了一根提繩以后，什么發生了變化？

重物離提繩的距離更近了。

活動探究：平衡尺左側需要掛6個鉤碼，模擬稱量更多的蘋果，依然用2個鉤碼模擬秤砣，你有辦法讓平衡尺平衡嗎？

學生活動。

師生交流：你們有什么發現？

俗語有云，“秤砣雖小，能壓千斤”。你覺得這句話有道理嗎？嘗試解釋一下其中的奧秘。

小結：我們可以調整秤砣與支點的距離，秤砣與支點距離越遠，就可以稱量越重的物體。

（三）生活中的杠桿

講述：像桿秤這樣一個小小的秤砣，就能稱起重量很重的物品的杠桿，我們把它稱為省力杠桿。你能找到桿秤上的動力點和阻力點嗎？動力點到支點的距離和阻力點到支點的距離如何？——動力點到支點的距離遠，阻力點到支點的距離近。

觀看視頻，找一找動畫場景中有沒有杠桿類工具？——船槳。

思考：找一找船槳上的支點、動力點和阻力點，比較動力點到支點的距離和阻力點到支點的距離與省力杠桿有什么不同？

講述：動力點到支點的距離近，阻力點到支點的距離遠。——費力杠桿。

提問：費力杠桿不省力，為什么還要用它？——用它可以省距離。

嘗試分辨一下，下列杠桿類工具，哪些是省力的？哪些是費力的？

生活中還有一些是等臂杠桿，既不省力，也不費力，例如天平、蹺蹺板。

（四）拓展延伸

嘗試自己制作一把桿秤，試一試能否準確稱量物體的重量。

二、第二次教學

經過第一次教學，我回顧了教學過程中學生思維出現卡殼的地方，對導入部分和第二次探究活動進行了修改。

在初次的教學設計中，我讓學生嘗試稱蘋果，并提出問題：“為什么桿秤可以稱蘋果的重量？”但經過課程教學，我發現學生難以通過課程學習回答這個問題，于是做了調整。我給學生提供了一大袋米，讓學生為我做助手，稱量一袋大米的重量，并提示學生注意觀察，當桿秤處于什么樣的狀態時可以讀數。學生很容易發現，應該借助秤砣把桿秤調至平衡狀態后才能進行讀數。此時，我趁機讓學生體驗了一下大米的重量和秤砣的重量，并提出問題：“小小的秤砣為什么能使重物與其在秤桿上保持平衡？”將此作為本節課研究聚焦的方向，同時“小秤砣”與“大重物”的對比也足以引發學生的思維沖突，激發學生的探究欲，體現理性精神培養中的“問題精神”，而最終對這個問題的解答也正是學生通過這節課對“杠桿”相關知識的成功建構與理解。

在原先的教學設計中，我的兩次探究活動其實都是以“試錯”的形式，讓學生嘗試在左側掛不同數量的鉤碼，探究右側兩個鉤碼掛在什么位置可以使平衡尺平衡。這樣的兩次活動處理缺乏遞進層次。經過調整，我第一次的探究活動依然是：讓學生在左側固定位置分別掛1個、2個、3個鉤碼，在右側掛2個鉤碼，如何調整使其平衡。在完成第一個探究活動后，學生對于省力杠桿、費力杠桿、既不省力也不費力杠桿有了一定的認知，但是這樣的認知感受還是比較模糊的，不能應用于實際。因此在第二次探究活動中，我設計了“秤砣雖小，能壓千斤”的情境，引導學生嘗試在右側鉤碼數量不變的情況下，于左側掛盡可能多的鉤碼。不同于簡單的“試錯”，在學生進行第二次探究活動之前，首先讓他們進行思考，然后預測，最后再動手。通過學生的預測不難看出，他們在嘗試運用平衡尺省力的規律，即阻力點盡量離支點更近，用力點盡量離支點更遠。

三、第三次教學

第三次教學，我對課程的細節再次進行了打磨，著力讓學生的思維發展更加順暢。

我發現在第一次探究活動后處理數據的環節，由于表格展示數據的局限性，學生在比較數據時很難直觀地發現：當右側鉤碼比左側鉤碼多時（即費力時），用力點距離支點比阻力點距離支點近；當右側鉤碼比左側鉤碼少時（即省力時），用力點距離支點比阻力點距離支點遠；當右側鉤碼與左側鉤碼數量相同時，用力點與支點的距離與阻力點與支點的距離相同。這些規律的獲得，也是揭示不同類型杠桿原理的關鍵所在。

于是我換成圖樣的形式進行展示：在學生活動單上提前畫好三個平衡尺，平衡尺左側的相同位置分別掛1個、2個、3個鉤碼，讓學生將實驗時觀察到的右側鉤碼的懸掛位置直接畫在平衡尺上。同時，設計了問題作為思維的腳手架，即：觀察實驗結果你有什么發現？你覺得這些杠桿中哪個費力？哪個省力？哪個既不省力，也不費力？三個杠桿用力點距離支點的距離與阻力點距離支點的距離如何？通過結構性的問題，引導學生有目標地觀察、有序地思考，得出合理的科學結論，從而培養學生尊重事實的科學品質。

四、教學思考

經過《桿秤的學問》一課的三次教學，我認為助力學生的理性精神在思維型科學課堂上生長可以從三個方面入手。第一，創設真實情境，提出引發學生思考的課堂大問題。將問題解決作為課程的主線，引導學生展開思考和探究，最終利用課程的學習解答問題，滿足學生的學習成就感，讓學生體會到科學學習與實際生活緊密相關。第二，幫助學生形成基于證據推理的思維習慣?？茖W探究中的預測環節，是對理性精神中“合理的猜想、基于邏輯或證據的推理”關鍵能力的有意促進。教師可以通過設計，讓學生在探究過程中，調動剛剛獲得的知識經驗，嘗試進行自主建構，將其應用到實踐中，并通過后續的動手操作進行驗證，鞏固認知，再建構、再完善、再獲得，以完成自主建構新知的過程。第三，培養學生尊重事實的科學品質?？茖W結論的獲得應該來源于學生探究過程中的發現，而非教師再三提示下的“生拉硬拽”。因此，教師可以通過調整數據的呈現形式、設計結構性的問題等教學策略，促進學生獲得結論。只有從學生的視角審視自己的教學設計，順應學生的思維發展，才能讓科學課程成為培養學生理性精神的有力陣地。

【本文系江蘇省教育科學“十四五”規劃2022年度重點課題“指向理性精神的小學科學思維型課堂構建的實踐研究”階段性研究成果，課題編號：B/2022/03/30】

參考文獻

[1]胡衛平，劉守印，主編.科學課程標準解讀[M].北京：高等教育出版社，2022.

[2]胡衛平.深入理解科學思維有效實施課程標準[J].課程·教材·教法，2022（11）.