董金妮

一、教案設(shè)計(jì)思考

近些年，科技館事業(yè)飛速發(fā)展，公眾對(duì)科學(xué)的理解和需求也日新月異。為了順應(yīng)這種形勢(shì)，科技館的教育方式不能再僅僅局限于展覽展品，更需要通過(guò)科學(xué)教育活動(dòng)的設(shè)計(jì)和開(kāi)發(fā)將科學(xué)知識(shí)、科學(xué)方法、科學(xué)精神和科學(xué)態(tài)度更廣泛地傳播。但是由于缺乏經(jīng)典的科學(xué)教育活動(dòng)范例參照，往往設(shè)計(jì)出來(lái)的教育活動(dòng)沒(méi)能達(dá)到預(yù)期的教學(xué)效果。為此，筆者以山西科技館 “樂(lè)高飛輪車(chē)與慣性”教育活動(dòng)設(shè)計(jì)為例，對(duì)如何運(yùn)用5E教學(xué)模式進(jìn)行探討。展品還是原來(lái)的展品 (科技館內(nèi)關(guān)于慣性的展品)，教具還是原來(lái)的教具 (樂(lè)高器材)，但由于引進(jìn)了先進(jìn)的教育理念、教學(xué)方法，形成了與以往不同的新型展教資源，產(chǎn)生了新的教育效果。

5E教學(xué)模式也稱(chēng)5E學(xué)習(xí)環(huán)，包含在學(xué)習(xí)發(fā)生時(shí)五個(gè)與認(rèn)知理論一致的階段:吸引(Engagement)、 探究 (Exploration)、 解釋(Explanation)、 遷移 (Elaboration)、 評(píng) 價(jià)(Evaluation)。[1]這一模式是由美國(guó)生物學(xué)課程研究所開(kāi)發(fā)的一種基于建構(gòu)主義教學(xué)理論的模式，運(yùn)用調(diào)查和探究的方法解決問(wèn)題，強(qiáng)調(diào)通過(guò)小組合作學(xué)習(xí)促進(jìn)學(xué)生對(duì)科學(xué)概念的理解和知識(shí)的構(gòu)建。[2]慣性是運(yùn)動(dòng)和力的關(guān)系知識(shí)中的一個(gè)重要概念，又與實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)緊密相連。以慣性知識(shí)為主題的教育活動(dòng)，是對(duì)山西省科技館創(chuàng)意工作室課程 “樂(lè)高飛輪車(chē)”和學(xué)校教學(xué)相關(guān)內(nèi)容的補(bǔ)充與擴(kuò)展。本教育活動(dòng)引進(jìn)5E教學(xué)模式，能讓學(xué)生更深層次地理解:慣性是物體的固有屬性，一切物體都具有慣性。通過(guò)本次教育活動(dòng)可以激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)科學(xué)的興趣，培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)和科學(xué)思維，提高實(shí)驗(yàn)和探究能力。

二、教學(xué)對(duì)象與學(xué)情分析

教學(xué)對(duì)象:小學(xué)4～6年級(jí)學(xué)生 (10～12歲)，適宜受眾人數(shù)為10人。

學(xué)情分析:小學(xué)高年級(jí)學(xué)生在 “物質(zhì)科學(xué)”領(lǐng)域中學(xué)習(xí)了物質(zhì)運(yùn)動(dòng)的改變和施加在物體上的力有關(guān)，了解了力作用于物體可以改變物體的形狀和運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，而慣性是 “運(yùn)動(dòng)和力的關(guān)系”知識(shí)中的一個(gè)重要概念，學(xué)生通過(guò)學(xué)習(xí)和日常生活經(jīng)驗(yàn)的積累，對(duì)慣性知識(shí)有了初步的認(rèn)識(shí)。但這種認(rèn)識(shí)還停留在 “間接經(jīng)驗(yàn)”的層面，只有轉(zhuǎn)換為 “直接經(jīng)驗(yàn)”，才能加深對(duì)問(wèn)題本質(zhì)的認(rèn)識(shí)。在教學(xué)過(guò)程中，順應(yīng)孩子的興趣，引導(dǎo)其積極探索、大膽思考，并創(chuàng)設(shè)條件讓孩子們?cè)诓鹨徊?、拼一拼的過(guò)程中感知慣性玩具的運(yùn)動(dòng)原理。本教育活動(dòng)以拼樂(lè)高飛輪車(chē)和做實(shí)驗(yàn)的形式開(kāi)展，在科學(xué)教師的引導(dǎo)下，學(xué)生進(jìn)行小實(shí)驗(yàn)與小游戲，有助于直接經(jīng)驗(yàn)的習(xí)得。在活動(dòng)中盡量豐富受眾的多感官體驗(yàn)，考慮到4～6年級(jí)學(xué)生已經(jīng)具備一定的分析、比較、推理、概括的方法和實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)、現(xiàn)象描述、總結(jié)歸納等探究性學(xué)習(xí)的經(jīng)驗(yàn)，因此讓學(xué)生自己動(dòng)手并探究學(xué)習(xí)慣性的知識(shí)，這樣不僅能激發(fā)受眾的學(xué)習(xí)興趣，還有助于培養(yǎng)其分析和解決問(wèn)題的能力。

三、教學(xué)目標(biāo)與教學(xué)重難點(diǎn)

(一)教學(xué)目標(biāo)

科學(xué)知識(shí)——了解力作用于物體可以改變物體的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)；反之，在沒(méi)有外力作用的情況下，一切物體總保持勻速直線運(yùn)動(dòng)或靜止?fàn)顟B(tài)；建立和理解慣性的概念；會(huì)解釋?xiě)T性現(xiàn)象。

科學(xué)探究——了解科學(xué)探究的一般過(guò)程；掌握觀察、實(shí)驗(yàn)、對(duì)比和收集處理信息的基本技能；培養(yǎng)和提高實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)與操作、現(xiàn)象描述、總結(jié)歸納等能力。

科學(xué)態(tài)度——關(guān)心生產(chǎn)、生活中有關(guān)慣性的實(shí)際應(yīng)用，對(duì)物質(zhì)科學(xué)保持好奇心和探究熱情；樹(shù)立自主探究與創(chuàng)新意識(shí)。

科學(xué)、技術(shù)、社會(huì)、環(huán)境——了解慣性知識(shí)在日常生活中的應(yīng)用，利用慣性解決生活中的實(shí)際問(wèn)題；設(shè)計(jì)飛輪車(chē)培養(yǎng)技術(shù)設(shè)計(jì)能力；進(jìn)行安全教育，增強(qiáng)學(xué)生的自我保護(hù)意識(shí)，教育學(xué)生珍愛(ài)生命、熱愛(ài)生活；慣性有利亦有害，教育學(xué)生看待問(wèn)題要一分為二。

(二)教學(xué)重難點(diǎn)

教學(xué)重點(diǎn):認(rèn)識(shí)一切物體在任何情況下都具有慣性；正確地解釋?xiě)T性現(xiàn)象；知道慣性不是力。

教學(xué)難點(diǎn):飛輪結(jié)構(gòu)的搭建；組織學(xué)生合作完成探究實(shí)驗(yàn)；整個(gè)探究過(guò)程中學(xué)生科學(xué)方法及科學(xué)精神的獲得，不是通過(guò)說(shuō)教而是通過(guò)親身實(shí)踐、體驗(yàn)來(lái)領(lǐng)悟和掌握。

四、教學(xué)場(chǎng)地、教學(xué)準(zhǔn)備、活動(dòng)時(shí)間

教學(xué)場(chǎng)地:場(chǎng)館內(nèi) “創(chuàng)意工作室”或 “機(jī)械師搖籃”區(qū)域。

教學(xué)準(zhǔn)備:收集慣性、電動(dòng)、回力、發(fā)條、拉線等多種玩具 (由學(xué)生準(zhǔn)備)；樂(lè)高器材ST2201科學(xué)技術(shù)套裝、木板、雞蛋、水、水杯、硬卡片、紙筒、多媒體平臺(tái) (計(jì)算機(jī))、自制課件、螺絲刀 (由教師準(zhǔn)備)。

活動(dòng)時(shí)間:本教育活動(dòng)適宜在周六日或節(jié)假日的科技館進(jìn)行，總時(shí)長(zhǎng)為90分鐘。

五、教學(xué)過(guò)程

(一)吸引

“吸引”，是要讓學(xué)生對(duì)學(xué)習(xí)任務(wù)產(chǎn)生興趣，激發(fā)學(xué)生主動(dòng)探究，強(qiáng)調(diào)通過(guò)創(chuàng)設(shè)情境來(lái)激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。鑒于此，設(shè)計(jì)了第一環(huán)節(jié)。

第一環(huán)節(jié):初步分享玩具，感知不同的啟動(dòng)方式并分類(lèi)，揭開(kāi)慣性玩具神秘的面紗。

階段目標(biāo):通過(guò)感知不同玩具的啟動(dòng)方式，對(duì)慣性玩具的啟動(dòng)方式產(chǎn)生疑問(wèn)和好奇，從而產(chǎn)生探究欲望。

學(xué)情分析:自由玩玩具并感知不同玩具的啟動(dòng)方式是學(xué)生樂(lè)于接受的。教師有意讓學(xué)生帶著問(wèn)題去探究，學(xué)生在自由玩玩具的同時(shí)，發(fā)現(xiàn)有的玩具靠電池帶動(dòng)馬達(dá)啟動(dòng)，有的需要上發(fā)條，而慣性玩具沒(méi)有這些啟動(dòng)方式，但輕輕一推就能開(kāi)出很遠(yuǎn)，激發(fā)了學(xué)生的好奇心和探究欲望，最終通過(guò)拆卸慣性玩具，發(fā)現(xiàn)了其肚子里獨(dú)特的慣性齒輪裝置。

設(shè)計(jì)意圖:“玩”能夠讓學(xué)生與科學(xué)探究的距離更加接近，但游戲中不可缺少的是冷靜的思考，決不能單純地用 “玩”來(lái)解釋游戲的含義，“玩”是科學(xué)探究的形式之一，但必須有一系列思考的活動(dòng)伴隨即 “游戲—思考—再游戲”，才能讓教學(xué)活動(dòng)事半功倍。游戲的目的是為了調(diào)動(dòng)學(xué)生的積極性，激發(fā)學(xué)生的好奇心和探究興趣，讓學(xué)生更好地深入科學(xué)活動(dòng)，在“玩”中探究、認(rèn)知。引導(dǎo)學(xué)生討論，充分調(diào)動(dòng)學(xué)生已有的經(jīng)驗(yàn)，不同觀點(diǎn)的爭(zhēng)論強(qiáng)化了 “問(wèn)題”“懸念”的意味，并激發(fā)了探究的意識(shí)和欲望。這既是一個(gè)引出問(wèn)題、激發(fā)興趣、產(chǎn)生懸念的環(huán)節(jié)，又為后面進(jìn)入探究環(huán)節(jié)做了鋪墊、埋了 “包袱”。

教學(xué)策略:吸引學(xué)生發(fā)現(xiàn)和關(guān)注有關(guān)慣性的現(xiàn)象、問(wèn)題并產(chǎn)生好奇和探究欲望。

教師活動(dòng):教師提出問(wèn)題 (你玩的是什么玩具?它為什么會(huì)動(dòng)?你還發(fā)現(xiàn)了什么?)鼓勵(lì)學(xué)生大膽表述自己的發(fā)現(xiàn)。

學(xué)生活動(dòng):學(xué)生自由玩收集的玩具，感知不同玩具的不同啟動(dòng)方式，之后交流操作情況。學(xué)生發(fā)現(xiàn)有的玩具靠電池帶動(dòng)馬達(dá)啟動(dòng)，有的需要上發(fā)條，而慣性玩具沒(méi)有這些啟動(dòng)方式但輕輕一推就能開(kāi)出很遠(yuǎn)。

教師活動(dòng):挑出慣性玩具汽車(chē)，鼓勵(lì)學(xué)生大膽猜想它的啟動(dòng)方式 (既沒(méi)有用電池，也不用上發(fā)條，更沒(méi)有拖拉的線，輕輕一推，它就能開(kāi)出很遠(yuǎn)，它是靠什么啟動(dòng)的呢?)引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行討論，對(duì)每個(gè)學(xué)生觀點(diǎn)的對(duì)錯(cuò)，教師先不做評(píng)判。

學(xué)生活動(dòng):進(jìn)一步觀察小車(chē)的慣性現(xiàn)象，大膽猜想慣性玩具汽車(chē)的運(yùn)動(dòng)原理，將猜想結(jié)果進(jìn)行討論。同時(shí)了解他人發(fā)表的觀點(diǎn)，或調(diào)整自己的觀點(diǎn)，或反駁他人的觀點(diǎn)。

教師活動(dòng):介紹分組拆卸的工具及要求，并準(zhǔn)備螺絲刀。教師此時(shí)不能僅僅作為一個(gè)觀察者，而是需要參與到學(xué)生的游戲活動(dòng)中，引導(dǎo)學(xué)生發(fā)現(xiàn)慣性玩具其中的奧秘。

學(xué)生活動(dòng):分組拆卸慣性玩具汽車(chē)，兩人分工合作，螺絲逆時(shí)針拆卸后發(fā)現(xiàn)慣性玩具車(chē)上獨(dú)特的慣性輪裝置。從猜想到驗(yàn)證，慣性玩具車(chē)后輪軸上帶動(dòng)著的慣性齒輪終于被揭開(kāi)了神秘面紗。

(二)探究和解釋

“探究”是5E教學(xué)模式的中心環(huán)節(jié)，學(xué)生要針對(duì)特定的內(nèi)容進(jìn)行探究活動(dòng)。在探究的過(guò)程中，學(xué)生是主體，教師的作用是引導(dǎo)和幫助學(xué)生闡明準(zhǔn)確的概念并獲得直接經(jīng)驗(yàn)。 “解釋”是5E教學(xué)模式的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，在這個(gè)階段，教師要鼓勵(lì)并提醒學(xué)生根據(jù)已有的知識(shí)經(jīng)驗(yàn)，針對(duì)探究過(guò)程和結(jié)果進(jìn)行分析、推理，給出自己的解釋。據(jù)此，設(shè)立教學(xué)過(guò)程的第二、第三環(huán)節(jié)。

第二環(huán)節(jié):搭建飛輪車(chē)并探究影響慣性大小的因素。

階段目標(biāo):學(xué)生通過(guò)動(dòng)手搭建飛輪車(chē)，了解慣性玩具中慣性齒輪的原理從而獲得直接經(jīng)驗(yàn)，并探究影響慣性大小的因素。

學(xué)情分析:學(xué)生通過(guò)第一環(huán)節(jié)充分觀察慣性玩具小車(chē)后輪軸上帶動(dòng)著的慣性齒輪，利用齒輪加速系統(tǒng)，成功搭出了飛輪結(jié)構(gòu)。通過(guò)比較自己與他人的飛輪大小的不同，嘗試使用不同的車(chē)輪或者更多的車(chē)輪組合來(lái)做他們的飛輪，發(fā)現(xiàn)大的重的飛輪可以使小車(chē)運(yùn)行得更好，從而得出結(jié)論:影響慣性大小的因素只有重量一個(gè)因素，物體越重，它的慣性就越大。

設(shè)計(jì)意圖:用樂(lè)高積木動(dòng)手搭建飛輪車(chē)來(lái)驗(yàn)證之前的觀點(diǎn)，形成一個(gè) “提出觀點(diǎn)→實(shí)踐驗(yàn)證”的過(guò)程，這是探究的過(guò)程、實(shí)證的過(guò)程，學(xué)生在加深對(duì)慣性理解的同時(shí)，也經(jīng)歷和了解了科學(xué)探究的過(guò)程與方法，特別是使學(xué)生們通過(guò)親身實(shí)踐領(lǐng)悟 “一切科學(xué)發(fā)現(xiàn)與結(jié)論必須接受自然觀察與科學(xué)實(shí)驗(yàn)的檢驗(yàn)”這一以 “實(shí)證”為核心的科學(xué)認(rèn)識(shí)論、方法論、價(jià)值觀。這種探索性、互動(dòng)性、趣味性強(qiáng)的教育方式，會(huì)有效地加深學(xué)生對(duì)知識(shí)點(diǎn)的理解，提升教育活動(dòng)效果，成功吸引學(xué)生的注意力，提高學(xué)習(xí)效率。這種制作拼搭活動(dòng)不僅是學(xué)生喜歡的學(xué)習(xí)方式，也是學(xué)生理解科學(xué)概念的重要經(jīng)驗(yàn)支撐，給學(xué)生創(chuàng)設(shè)寬松、活潑的學(xué)習(xí)氛圍，體現(xiàn)學(xué)生主體地位，提高學(xué)生的探究能力。

教學(xué)策略:

①讓輕松愉快的氛圍始終貫穿在活動(dòng)全過(guò)程，既新奇有趣，又引人思考。

②深層次科學(xué)教育內(nèi)涵不是通過(guò)說(shuō)教灌輸給學(xué)生，而是使學(xué)生通過(guò)實(shí)踐親身來(lái)體驗(yàn)和感悟。

③穿插視頻播放這種吸引受眾的趣味性情境，引出教學(xué)內(nèi)容，引導(dǎo)學(xué)生思考、探究。

學(xué)生活動(dòng):繼續(xù)仔細(xì)觀察拆解后慣性玩具里面的慣性齒輪裝置，分析得出觀點(diǎn) (很可能是不同的觀點(diǎn))并進(jìn)行討論。

教師活動(dòng):教師對(duì)學(xué)生討論的觀點(diǎn)不做評(píng)判，而是通過(guò)引導(dǎo)學(xué)生用樂(lè)高器材ST2201科學(xué)技術(shù)套裝搭建飛輪車(chē)做進(jìn)一步實(shí)驗(yàn)，以驗(yàn)證上述不同的觀點(diǎn)。學(xué)生設(shè)計(jì)好飛輪車(chē)后引導(dǎo)學(xué)生通過(guò)實(shí)驗(yàn)與他人的設(shè)計(jì)方案及組裝效果進(jìn)行對(duì)比。

學(xué)生活動(dòng):通過(guò)對(duì)慣性玩具后輪軸上帶動(dòng)著的慣性齒輪的研究，自主設(shè)計(jì)搭建飛輪車(chē)。設(shè)計(jì)搭建完成后通過(guò)實(shí)驗(yàn)與他人設(shè)計(jì)方案及組裝效果對(duì)比，發(fā)現(xiàn)自己設(shè)計(jì)方案的問(wèn)題后修改設(shè)計(jì)與制作，再次實(shí)驗(yàn)，驗(yàn)證設(shè)計(jì)方案的可行性與制作效果。

教師活動(dòng):放映這樣一些情節(jié)片段——?jiǎng)赢?huà)片 《貓和老鼠》中湯姆飛奔而來(lái)時(shí)，腳被杰瑞扯的繩索絆住，而上半身在慣性的作用下繼續(xù)往前撲；放映影片 《花木蘭》中，花木蘭被胖、瘦、矮三個(gè)士兵追捕，瘦士兵和矮士兵最先到達(dá)目的地而站穩(wěn)，胖士兵最后跑來(lái)，發(fā)現(xiàn)前面兩個(gè)士兵擋住了去路，于是立刻止住腳步，與此同時(shí)，他大腹便便的肚子卻由于慣性作用而繼續(xù)向前彈，彈出的形變?nèi)绱酥笠灾聦⑹菔勘桶勘瞥鰩酌组_(kāi)外；放映 《賽車(chē)總動(dòng)員》中，閃電麥奎飛奔超車(chē)，輪子作為整個(gè)車(chē)身的附屬物，運(yùn)動(dòng)狀態(tài)也在慣性作用下遠(yuǎn)遠(yuǎn)滯后，幾乎掉落下來(lái)。引導(dǎo)學(xué)生對(duì) “慣性”問(wèn)題思考、探究。

學(xué)生活動(dòng):觀看視頻，思考問(wèn)題 “為什么湯姆上半身繼續(xù)向前撲?” “胖士兵的肚子為什么會(huì)向前彈?” “閃電麥奎的車(chē)輪為什么快要掉下來(lái)?”

教師活動(dòng):引導(dǎo)學(xué)生在搭建好的飛輪車(chē)上載一樂(lè)高小人，并且思考問(wèn)題 “當(dāng)小車(chē)快速行駛突遇物體阻擋而驟停時(shí)，車(chē)上樂(lè)高小人會(huì)怎么樣?:

學(xué)生活動(dòng):學(xué)生做實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)樂(lè)高小人會(huì)向前滑動(dòng)甚至跌出車(chē)外。

教師活動(dòng):提出問(wèn)題 (快速轉(zhuǎn)動(dòng)飛輪車(chē)車(chē)輪，然后用手讓車(chē)輪停下，有什么感覺(jué)?)

學(xué)生活動(dòng):快速轉(zhuǎn)動(dòng)車(chē)輪然后用手讓車(chē)輪停下發(fā)現(xiàn)車(chē)輪難以立刻停下。

教師活動(dòng):由上述這些問(wèn)題引申出慣性，告訴學(xué)生慣性是物體的一種基本性質(zhì)，而不是一種力。任何物體都有慣性。今天就是利用物體的慣性使小車(chē)運(yùn)動(dòng)起來(lái) (飛輪結(jié)構(gòu))。

原理:利用齒輪加速系統(tǒng)來(lái)帶動(dòng)飛輪的高速旋轉(zhuǎn)，這樣當(dāng)釋放小車(chē)的時(shí)候，飛輪就會(huì)利用慣性原理帶動(dòng)小車(chē)前進(jìn)。

教師:推動(dòng)你們的小車(chē)，然后快速松開(kāi)，觀察小車(chē)如何運(yùn)動(dòng)?

學(xué)生:速度比較慢，但運(yùn)行的比較遠(yuǎn)，運(yùn)行的時(shí)間也比較長(zhǎng)。

教師:這是什么原因?

學(xué)生:慣性。

教師活動(dòng):用膠帶紙貼出一條起跑線，讓學(xué)生搭建的飛輪車(chē)從同一起跑線出發(fā)，看誰(shuí)的小車(chē)運(yùn)行的比較遠(yuǎn)。

設(shè)計(jì)意圖:用比賽的形式不僅吸引了學(xué)生的注意力使其深入理解科學(xué)內(nèi)涵，更是 “實(shí)踐驗(yàn)證”的過(guò)程，是體驗(yàn)和感受科學(xué)方法、科學(xué)精神、科學(xué)思想、科學(xué)態(tài)度、科學(xué)價(jià)值觀的過(guò)程，是建立 “實(shí)踐是檢驗(yàn)真理唯一標(biāo)準(zhǔn)”的科學(xué)認(rèn)識(shí)論、方法論、價(jià)值觀的過(guò)程。

教師活動(dòng):提出問(wèn)題 (為什么你們的小車(chē)運(yùn)行的距離不一樣?)引導(dǎo)學(xué)生仔細(xì)觀察比較他們的飛輪大小有什么不同。引導(dǎo)孩子們嘗試使用不同的車(chē)輪或者更多的車(chē)輪組合來(lái)做他們的飛輪。孩子們比較了不同大小的車(chē)輪后提問(wèn):“什么樣的飛輪可以使小車(chē)運(yùn)行得更好?”

學(xué)生活動(dòng):通過(guò)比較使用不同的車(chē)輪或者更多的車(chē)輪組合來(lái)做飛輪后發(fā)現(xiàn)，大的、重的飛輪可以使小車(chē)運(yùn)行得更好。從而得出結(jié)論:影響慣性大小的因素只有質(zhì)量一個(gè)因素，物體質(zhì)量越大，它的慣性就越大。

教師活動(dòng):提出問(wèn)題 (兩個(gè)質(zhì)量相差懸殊的同學(xué)，以相同的速度相向而行，相撞后會(huì)發(fā)生什么現(xiàn)象?)

學(xué)生活動(dòng):回答 (質(zhì)量小的同學(xué)會(huì)被彈回，質(zhì)量大的同學(xué)仍會(huì)向前運(yùn)動(dòng))說(shuō)明慣性的大小與物體的質(zhì)量有關(guān)。

注意起始推小車(chē)的速度越快，小車(chē)運(yùn)行的越遠(yuǎn)，但速度影響的是小車(chē)的動(dòng)能，而不是慣性。動(dòng)能知識(shí)點(diǎn)難掌握，酌情選擇是否跟學(xué)生講。但千萬(wàn)注意告訴孩子影響物體慣性大小的因素只有物體質(zhì)量一個(gè)因素。且慣性不是力，是物體本身具有的一種性質(zhì)。

教師活動(dòng):用木板搭建一個(gè)斜坡，讓小車(chē)從斜坡上向下自由運(yùn)行，讓學(xué)生觀察 “小車(chē)會(huì)怎樣運(yùn)行”。

學(xué)生活動(dòng):發(fā)現(xiàn)小車(chē)啟動(dòng)時(shí)速度較慢，有一個(gè)逐漸加速的過(guò)程；當(dāng)小車(chē)到達(dá)平地上的時(shí)還可以繼續(xù)運(yùn)動(dòng)一段距離?？偨Y(jié)原因:小車(chē)在剛開(kāi)始下坡時(shí)，由于要克服原有靜止?fàn)顟B(tài)的慣性所以速度較慢；克服靜止慣性后逐漸加速的過(guò)程也是一個(gè)能量?jī)?chǔ)存的過(guò)程；在小車(chē)到達(dá)平地上的時(shí)候由于慣性還可以繼續(xù)運(yùn)動(dòng)一段距離，這個(gè)過(guò)程是一個(gè)能量釋放的過(guò)程，而且質(zhì)量大的飛輪可以儲(chǔ)存更多能量。

第三環(huán)節(jié):做實(shí)驗(yàn)引出一切物體都具有慣性。

階段目標(biāo):通過(guò)實(shí)驗(yàn)探究一切物體 (無(wú)論固體、液體還是氣體)都具有慣性，無(wú)論物體做什么性質(zhì)的運(yùn)動(dòng) (“靜止”也是一種運(yùn)動(dòng)狀態(tài))，都具有慣性。

學(xué)情分析:在該環(huán)節(jié)，學(xué)生很自然地就形成與伙伴之間的合作、交流，受眾 (四至六年級(jí)學(xué)生)具備一定探究性學(xué)習(xí)的經(jīng)驗(yàn)和自主學(xué)習(xí)的能力，但分析、解決問(wèn)題的能力有限，適合采用引導(dǎo)式探究。通過(guò)教師的引導(dǎo)，針對(duì)需要完成的任務(wù)，學(xué)生所在的小組可以自發(fā)地設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案、猜想、預(yù)判實(shí)驗(yàn)結(jié)果、交流討論、驗(yàn)證，親自動(dòng)手去探究，最終獲得了關(guān)于慣性的知識(shí)，是 “直接經(jīng)驗(yàn)”。

設(shè)計(jì)意圖:實(shí)驗(yàn)是學(xué)生的思維支撐點(diǎn)，通過(guò)實(shí)踐的親身經(jīng)歷來(lái)體驗(yàn)、感受關(guān)于慣性的知識(shí)，獲得 “直接經(jīng)驗(yàn)”。學(xué)生預(yù)判實(shí)驗(yàn)結(jié)果，設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，并和其他同學(xué)交流討論，這一過(guò)程，既是判斷、設(shè)計(jì)、發(fā)表、交流的過(guò)程，也是探究的過(guò)程，而且是 “實(shí)證”(實(shí)踐是檢驗(yàn)真理的唯一標(biāo)準(zhǔn))的過(guò)程。在這一過(guò)程中，運(yùn)用觀察、實(shí)驗(yàn)等科學(xué)方法，培育學(xué)生 “實(shí)證”的科學(xué)思想、科學(xué)精神和科學(xué)的價(jià)值觀。學(xué)生在自評(píng)、互評(píng)、教師評(píng)價(jià)的熱烈情境中，不知不覺(jué)加深了對(duì)知識(shí)的理解。

教學(xué)策略:引導(dǎo)式探究——以布置的任務(wù)為導(dǎo)向，既為探究提供思路，又給學(xué)生留下獨(dú)立思考和創(chuàng)新的空間，學(xué)生進(jìn)行探究時(shí)，教師可從旁答疑；合作學(xué)習(xí)——小組分工協(xié)作，鼓勵(lì)討論和分享；引導(dǎo)學(xué)生設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)、猜想、預(yù)判實(shí)驗(yàn)結(jié)果、交流討論，通過(guò)實(shí)驗(yàn)探究對(duì)預(yù)判進(jìn)行驗(yàn)證，從而得出結(jié)論獲得 “直接經(jīng)驗(yàn)”。

教師活動(dòng):(我們可以通俗地用物體有一種“習(xí)慣性”或叫 “惰性”來(lái)理解 “慣性”，就是說(shuō)一切物體都有一種 “惰性”，這種 “惰性”的表現(xiàn)就是不愿意改變?cè)瓉?lái)的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，只要不受外力的作用，它就保持原來(lái)的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)。那么究竟哪些物體具有慣性呢?接下來(lái)我們利用給出的材料分組合作做幾個(gè)小實(shí)驗(yàn))將學(xué)生分為三組，布置探究任務(wù)，三個(gè)小組自選給定材料分別做實(shí)驗(yàn)探究固體、液體、氣體是否具有慣性。

學(xué)生活動(dòng):學(xué)生以小組為單位設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案，在實(shí)驗(yàn)開(kāi)始之前發(fā)表對(duì)于設(shè)計(jì)方案的思考和對(duì)于效果的預(yù)判并進(jìn)行討論。

教師活動(dòng):學(xué)生發(fā)表方案、觀點(diǎn)，進(jìn)行預(yù)判和討論時(shí)，教師不做評(píng)價(jià)，而是通過(guò)后來(lái)的體驗(yàn)、實(shí)驗(yàn)結(jié)果證明其方案、設(shè)想、觀點(diǎn)、預(yù)判的對(duì)錯(cuò)，必要時(shí)還可進(jìn)一步通過(guò)實(shí)驗(yàn)來(lái)驗(yàn)證其判斷的對(duì)錯(cuò)。

學(xué)生活動(dòng):進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。

小組A:雞蛋入杯，紙片和其上的雞蛋原先都處于靜止?fàn)顟B(tài)，紙片由于彈擊由靜止變?yōu)檫\(yùn)動(dòng)飛了出去，雞蛋由于慣性仍保持原來(lái)的靜止?fàn)顟B(tài)，故在原位置落入杯中。

學(xué)生總結(jié):固體具有慣性，靜止的物體具有慣性。

小組B:移動(dòng)水杯實(shí)驗(yàn)，快速移動(dòng)裝滿水的水杯，里面的水灑出。

學(xué)生總結(jié):液體具有慣性，運(yùn)動(dòng)的物體具有慣性。

小組C:口吹紙筒實(shí)驗(yàn)。

學(xué)生總結(jié):氣體具有慣性。

教師活動(dòng):教師在這個(gè)時(shí)候需要觀察、傾聽(tīng)學(xué)生各自的想法，幫助其整理出哪些是娛樂(lè)、哪些是科學(xué)，對(duì)于科學(xué)原則上的概念不能有絲毫的馬虎，必須及時(shí)幫助學(xué)生發(fā)現(xiàn)問(wèn)題所在，通過(guò)各種方法，引導(dǎo)學(xué)生在解決問(wèn)題的過(guò)程中回到探究科學(xué)本質(zhì)的道路上。

(三)遷移

“遷移”是讓學(xué)生擴(kuò)展自己的概念，教師可以結(jié)合生活實(shí)例，要求學(xué)生學(xué)會(huì)運(yùn)用獲取的知識(shí)或原理來(lái)解決新的問(wèn)題。同時(shí)，通過(guò)解釋具體現(xiàn)象和解決實(shí)際問(wèn)題，進(jìn)一步強(qiáng)化對(duì)新知識(shí)的理解和認(rèn)識(shí)，拓展課堂內(nèi)涵的深度和廣度。據(jù)此，設(shè)計(jì)了第四、五、六環(huán)節(jié):

第四環(huán)節(jié):通過(guò)幻燈片適當(dāng)練習(xí)各種慣性現(xiàn)象的描述。

階段目標(biāo):通過(guò)幻燈片上幾個(gè)慣性現(xiàn)象的描述，學(xué)會(huì)解釋生活中各種慣性現(xiàn)象。

學(xué)情分析:通過(guò)前幾個(gè)環(huán)節(jié)的學(xué)習(xí)和探究，大部分學(xué)生能對(duì)幻燈片中的慣性現(xiàn)象作出正確的描述。

設(shè)計(jì)意圖:使學(xué)生通過(guò)對(duì)慣性現(xiàn)象的分析，加深對(duì)慣性知識(shí)的理解和掌握，知識(shí)得到了鞏固和遷移，并且培養(yǎng)學(xué)生抽象與概括能力。同時(shí)，教師也能評(píng)測(cè)學(xué)生對(duì)慣性知識(shí)點(diǎn)的掌握情況。

教學(xué)策略:以提問(wèn)、點(diǎn)評(píng)的方式引導(dǎo)學(xué)生，對(duì)學(xué)生描述的不足之處進(jìn)行補(bǔ)充解釋。

教師活動(dòng):打開(kāi)幻燈片，引導(dǎo)孩子們描述圖片上的慣性現(xiàn)象?；脽羝瑑?nèi)容為:紙飛機(jī)離開(kāi)手以后還會(huì)繼續(xù)飛行，這是為什么?把錘柄在固定的物體上撞幾下，錘頭就牢牢地套在錘柄上了，為什么?跳遠(yuǎn)時(shí)利用助跑，使自己跳的更遠(yuǎn)，為什么?

學(xué)生活動(dòng):對(duì)幻燈片上幾個(gè)慣性現(xiàn)象進(jìn)行描述。

第五環(huán)節(jié):學(xué)生列舉生活中的慣性現(xiàn)象，并加以交流分析。

階段目標(biāo):知識(shí)遷移，嘗試運(yùn)用所學(xué)知識(shí)列舉出生活中的慣性現(xiàn)象

學(xué)情分析:通過(guò)前面的學(xué)習(xí)，學(xué)生很容易地列舉出了生活中常見(jiàn)的慣性現(xiàn)象。在表演階段，學(xué)生具有非常強(qiáng)的表演欲望，表演很形象、生動(dòng)、到位，其他學(xué)生也很開(kāi)心看到精彩的表演。該實(shí)驗(yàn)前半段應(yīng)該說(shuō)非常成功，汽車(chē)啟動(dòng)和剎車(chē)時(shí)候，車(chē)內(nèi)乘客的各種姿態(tài)變化也表演的很到位，學(xué)生對(duì)于此慣性現(xiàn)象的描述也挺具體。但后半段關(guān)于汽車(chē)轉(zhuǎn)彎的各種姿態(tài)變化描述卻有待進(jìn)一步完善。對(duì)于剛接觸慣性的學(xué)生而言，解釋這么復(fù)雜的變化還稍顯牽強(qiáng)，如果換成懸掛的小球運(yùn)動(dòng)方向的變化可能會(huì)更好。

設(shè)計(jì)意圖:知識(shí)的鞏固與遷移，能夠利用所學(xué)知識(shí)列舉出現(xiàn)實(shí)生活中的慣性現(xiàn)象。將慣性這個(gè)抽象的知識(shí)用精彩的節(jié)目形式展現(xiàn)給學(xué)生，既吸引了學(xué)生的注意力，又通俗易懂。對(duì)于接受能力快的學(xué)生來(lái)說(shuō)，表演給他們提供了一個(gè)展示自己的舞臺(tái)，使其體驗(yàn)到成功的喜悅。對(duì)于接受能力慢的學(xué)生來(lái)說(shuō)，則可借此機(jī)會(huì)向別人請(qǐng)教，最終獲得探究的成功，并且說(shuō)明慣性現(xiàn)象的利用和帶來(lái)的危害，讓學(xué)生學(xué)會(huì)辯證地看待問(wèn)題并培養(yǎng)學(xué)生的語(yǔ)言表達(dá)能力。

教學(xué)策略:對(duì)于這一環(huán)節(jié)，要特別重視，因?yàn)檫@一過(guò)程需要學(xué)生分析、想象、設(shè)計(jì)、創(chuàng)造，這是發(fā)展學(xué)生能力的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，要給學(xué)生充分考慮的時(shí)間。

教師活動(dòng):引導(dǎo)學(xué)生列舉生活中的慣性現(xiàn)象。

學(xué)生A:拍衣服上的灰塵。

學(xué)生概括:灰塵原先和衣服一起處于靜止?fàn)顟B(tài)，衣服在拍擊之下而運(yùn)動(dòng)，而灰塵由于慣性依然保持原先的靜止?fàn)顟B(tài)，故能從衣服上飄下來(lái)。

學(xué)生B:剎車(chē)后車(chē)輪停止轉(zhuǎn)動(dòng)，汽車(chē)還要滑行一段距離。

學(xué)生概括:汽車(chē)原先處于運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，車(chē)輪由于剎車(chē)而停止轉(zhuǎn)動(dòng)，但汽車(chē)由于慣性仍然保持原有的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，故還要滑行一段距離。

學(xué)生C:表演運(yùn)動(dòng)著的人受到阻礙而摔倒的現(xiàn)象。

學(xué)生很容易概括出來(lái):運(yùn)動(dòng)著的人的腳由于受到其他同學(xué)的阻礙而靜止，但上身仍然保持著原先的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，故導(dǎo)致不平衡而摔倒。

學(xué)生D:表演列車(chē)啟動(dòng)、剎車(chē)、轉(zhuǎn)彎時(shí)乘客的各種姿態(tài)變化。

教師活動(dòng):引伸提示，慣性現(xiàn)象是把雙刃劍，有利也有弊，是造成很多交通事故的原因，人們應(yīng)該想辦法興利避害。

第六環(huán)節(jié):活動(dòng)后遷移——作業(yè)設(shè)計(jì)。

階段目標(biāo):了解在高速公路上的安全保護(hù)并寫(xiě)一份倡議書(shū)。

設(shè)計(jì)意圖:使學(xué)生學(xué)以致用，并對(duì)學(xué)生進(jìn)行安全教育，教育學(xué)生珍愛(ài)生命、熱愛(ài)生活，同時(shí)也鍛煉了學(xué)生的表達(dá)和寫(xiě)作能力。

了解在高速公路上的安全保護(hù)，并用所學(xué)的慣性知識(shí)進(jìn)行解釋。

②寫(xiě)倡議書(shū)——據(jù)報(bào)道，由于交通事故而死亡已是我國(guó)人員死亡的主要原因之一，為了減少交通事故的發(fā)生，如果你是汽車(chē)司機(jī)或乘客你該怎樣做?如果你是行人你又該怎樣做?請(qǐng)學(xué)生以交通民警的身份結(jié)合今天所學(xué)的慣性知識(shí)發(fā)出倡議:倡議大家文明行車(chē)，文明行走，構(gòu)建一個(gè)有序、文明、和諧的交通環(huán)境。

(四)評(píng)價(jià)

“評(píng)價(jià)”不是一個(gè)特定的階段，而是貫穿整個(gè)教學(xué)過(guò)程，可以用正式和非正式的方法評(píng)價(jià)學(xué)生對(duì)新知識(shí)的理解及應(yīng)用能力，[3]不僅有以教師為主體的測(cè)評(píng)，還要有學(xué)生自評(píng)、互評(píng)，以及家長(zhǎng)對(duì)學(xué)生的測(cè)評(píng)。還可以通過(guò)形成性評(píng)測(cè)和總結(jié)性評(píng)測(cè)的方式進(jìn)行，做到主體多元、方式多樣。在整個(gè)案例的教學(xué)過(guò)程中，教師應(yīng)及時(shí)觀察學(xué)生在課堂中的表現(xiàn)，在完成總結(jié)時(shí)，可以通過(guò)問(wèn)答的形式評(píng)估學(xué)生的學(xué)習(xí)效果。各種形式的測(cè)評(píng)相互補(bǔ)充才能較為全面地評(píng)估學(xué)生的學(xué)習(xí)質(zhì)量?！霸u(píng)價(jià)”是5E模式的總結(jié)環(huán)節(jié)。這一階段也為教師提供機(jī)會(huì)了解學(xué)生的探究效果，從而了解教學(xué)目標(biāo)的達(dá)成情況。

六、實(shí)施情況與效果評(píng)估

本課程實(shí)現(xiàn)了 “寓教于樂(lè)”，引入5E教學(xué)模式進(jìn)行了簡(jiǎn)單的探究式學(xué)習(xí)，針對(duì)創(chuàng)意工作室樂(lè)高飛輪車(chē)課程所引出的慣性的知識(shí)點(diǎn)，查找有關(guān)的實(shí)驗(yàn)與游戲，選取現(xiàn)象明顯、有探究成分的實(shí)驗(yàn)進(jìn)行改造，形成了本堂課所用的實(shí)驗(yàn)和游戲。每個(gè)實(shí)驗(yàn)與游戲都引導(dǎo)參與者自己動(dòng)手，自主建構(gòu)有關(guān)知識(shí)。通過(guò)拼玩樂(lè)高飛輪車(chē)和一系列小實(shí)驗(yàn)，讓學(xué)生概括出一切物體都具有慣性，能用所學(xué)知識(shí)解釋現(xiàn)象，并了解其在生活方面的應(yīng)用。通過(guò)本次教育活動(dòng)使慣性知識(shí)具體化、形象化，為學(xué)生感知、理解和記憶慣性知識(shí)點(diǎn)創(chuàng)造條件，并能促使學(xué)生將具體感知與抽象思維相結(jié)合，減少學(xué)生掌握抽象概念的困難，幫助其形成明確的概念，發(fā)展其探究能力和思維能力，提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和積極性，課堂效果理想。在本課的重難點(diǎn)突破中，選擇以學(xué)生為主體，讓學(xué)生以豐富的節(jié)目形式來(lái)展現(xiàn)其在課堂中的所得，學(xué)生的表演欲望和表演才能是關(guān)鍵的所在。教師應(yīng)立足于如何引導(dǎo)學(xué)生將理論知識(shí)與實(shí)際生活相聯(lián)系，并適時(shí)進(jìn)行點(diǎn)撥，要求學(xué)生課后要多觀察，把生活帶入課堂，再把學(xué)到的知識(shí)帶入社會(huì)中。

七、結(jié)語(yǔ)

科技館科學(xué)探究活動(dòng)的開(kāi)發(fā)和設(shè)計(jì)較之學(xué)校教育更具開(kāi)放性和挑戰(zhàn)性，更需要巧妙地運(yùn)用現(xiàn)代科學(xué)的教育理論為指導(dǎo)和支撐，引進(jìn)5E教學(xué)模式設(shè)計(jì)教育項(xiàng)目，鼓勵(lì)學(xué)生在既定的情境或創(chuàng)設(shè)的情境中進(jìn)行科學(xué)研究，并對(duì)探究的過(guò)程、結(jié)果進(jìn)行解釋、闡述、延伸等，形成新的知識(shí)、技能和經(jīng)驗(yàn)。這與科技館教育為觀眾營(yíng)造探究式學(xué)習(xí)的情境，使其獲得直接經(jīng)驗(yàn)的特征以及培育科學(xué)精神、啟迪科學(xué)思維、培養(yǎng)科學(xué)方法的目的極為吻合，值得在科技館科學(xué)探究活動(dòng)開(kāi)發(fā)中借鑒使用。因此，科技館應(yīng)該充分發(fā)揮這些先進(jìn)教育理念的內(nèi)涵，培養(yǎng)具有科學(xué)精神和科學(xué)素養(yǎng)的新一代。