董宇

《斜坡的啟示》是《神奇的機(jī)械》單元的第3課，屬于課程標(biāo)準(zhǔn)中“技術(shù)與工程”領(lǐng)域“工具是一種物化的技術(shù)”的相關(guān)內(nèi)容。這個(gè)單元圍繞著簡(jiǎn)單機(jī)械展開，學(xué)生在動(dòng)手探究的基礎(chǔ)上認(rèn)識(shí)杠桿、滑輪、斜面等常見的簡(jiǎn)單機(jī)械。本課以南京長(zhǎng)江大橋的引橋?yàn)槌霭l(fā)點(diǎn)，以南浦大橋的螺旋形引橋?yàn)槁淠_點(diǎn)，有層次地設(shè)計(jì)了3個(gè)探究活動(dòng)：為什么要建設(shè)引橋，引橋能不能縮短，螺紋疏密不同的螺絲釘哪個(gè)擰起來更輕松。同時(shí)，以探究拉力大小與坡度的關(guān)系為例，讓學(xué)生親身經(jīng)歷完整的探究過程。

片段一：創(chuàng)設(shè)工程情境，探究使用斜面省力

師：同學(xué)們，2018年南京發(fā)生了一件很重要的事，你們能記起來嗎？（播放視頻：南京長(zhǎng)江大橋恢復(fù)通車）南京長(zhǎng)江大橋是南京的標(biāo)志性建筑，在中國(guó)橋梁史和世界橋梁史上都具有重要意義。老師帶來了一段閱讀資料（出示課件），你們有什么感興趣的地方嗎？

生：除了正橋以外的部分是什么？叫什么？

師：有人能回答這個(gè)問題嗎？

生：那個(gè)部分是連接正橋和路堤的橋，叫引橋。

師：（出示正橋模型）為什么要建設(shè)引橋？在正橋上架個(gè)吊車，把人和車直接拉上來不行嗎？

生：不方便，太麻煩了。

生：效率太低，會(huì)造成擁堵。

師：建引橋僅僅是為了方便和提高效率嗎？引橋?qū)嵸|(zhì)上就是個(gè)斜坡，它到底對(duì)橋有什么幫助呢？今天我們就一探究竟。

評(píng)析：教師以剛剛恢復(fù)通車的南京長(zhǎng)江大橋作為導(dǎo)入，通過創(chuàng)設(shè)工程問題的具體情境引入課題，快速了解學(xué)生的前概念，成功聚焦學(xué)生的思維，設(shè)計(jì)巧妙。

師：利用這些材料，怎樣還原車上橋的情境呢？

（教師出示材料：橋墩、斜坡、小車，請(qǐng)一位學(xué)生上臺(tái)組裝實(shí)驗(yàn)材料。）

師：小車從地面開到正橋上來需要多少力？用到什么工具？

生：彈簧測(cè)力計(jì)。

師：是的，老師會(huì)再提供個(gè)彈簧測(cè)力計(jì)給你。這個(gè)實(shí)驗(yàn)要怎么設(shè)計(jì)？

生：做個(gè)對(duì)比實(shí)驗(yàn)，看是直接提拉重物用的力小，還是借助斜坡用的力小。

（教師請(qǐng)一位學(xué)生演示實(shí)驗(yàn)，并強(qiáng)調(diào)注意事項(xiàng)。）

師：現(xiàn)在誰來告訴我，為什么要建引橋？

生：因?yàn)槭褂眯逼卤戎苯犹崂匚锸×Α?/p>

師：實(shí)際上，生活中的斜坡就是科學(xué)上的斜面，斜面是一種簡(jiǎn)單機(jī)械，可以省力。（出示圖片）為什么要搭塊板子把油桶滾上去呢？為什么不直接抱上去？

生：使用斜面省力。

評(píng)析：工程情境的現(xiàn)場(chǎng)還原，可以達(dá)到以下效果：一方面，學(xué)生根據(jù)已有材料設(shè)計(jì)對(duì)比實(shí)驗(yàn)，驗(yàn)證使用斜坡比直接提拉重物省力;另一方面，學(xué)生能在觀察演示實(shí)驗(yàn)的過程中把握實(shí)驗(yàn)操作的注意事項(xiàng)，為下一個(gè)實(shí)驗(yàn)順利展開打好基礎(chǔ)。

片段二：尋找拉力與坡度的關(guān)系

師：（出示圖片）誰幫老師算一下，南京長(zhǎng)江大橋的引橋有多長(zhǎng)？

生：3012米。

師：引橋竟然大約是正橋的兩倍長(zhǎng)，太浪費(fèi)了吧！能不能縮短一點(diǎn)？

（學(xué)生思考。）

師：如果提供這些材料給你，你能把實(shí)驗(yàn)方案畫下來嗎？

（教師出示材料：橋墩、斜坡、小車、彈簧測(cè)力計(jì)，學(xué)生交流并畫方案。）

師：哪個(gè)組分享一下你們?cè)O(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)方案？

生：使用長(zhǎng)斜坡和短斜坡，分別測(cè)量小車的拉力。

師：大家贊同嗎？還有什么要補(bǔ)充的嗎？

生：大橋的高度保持不變。

評(píng)析：畫實(shí)驗(yàn)方案既是思維整理過程的呈現(xiàn)，又能確保實(shí)驗(yàn)的可行性，避免了空想與不切實(shí)際，讓思維訓(xùn)練落到實(shí)處。

師：看來大家達(dá)成了一致。在實(shí)驗(yàn)操作過程中有什么要注意的嗎？

生：在測(cè)量之前，檢查彈簧測(cè)力計(jì)的指針是否在“0”刻度。

生：拉動(dòng)方向要與斜坡平行，慢一點(diǎn)。

生：讀數(shù)時(shí)眼睛要平視指針。

師：真好，別忘了填寫實(shí)驗(yàn)記錄單。實(shí)驗(yàn)結(jié)束后，我們來分享你們的發(fā)現(xiàn)吧。

（小組合作實(shí)驗(yàn)。）

生：我們組直接提拉重物用力2 N，用長(zhǎng)斜坡提拉重物用力0.7 N，用短斜坡用力1.5 N，用長(zhǎng)斜坡比短斜坡更省力。

生：我們組也是相似的結(jié)果。

師：現(xiàn)在你們知道為什么南京長(zhǎng)江大橋的引橋不能縮短一點(diǎn)了嗎？

生：因?yàn)樘痰脑?，上橋比較費(fèi)力，引橋變長(zhǎng)，會(huì)更輕松一些。

師：在高度不變的情況下，斜面長(zhǎng)短變化了，什么因素也隨之改變了呢？

生：斜面坡度。

師：是呀，斜面坡度才是影響小車?yán)Φ母疽蛩?。你們能否告訴我，使用坡度大的斜面省力多還是使用坡度小的斜面省力多？

生：使用坡度小的斜面省力多。

評(píng)析：學(xué)生按照自主設(shè)計(jì)的方案進(jìn)行實(shí)驗(yàn)、收集數(shù)據(jù)、整理發(fā)現(xiàn)、交流分享，規(guī)范而有序。學(xué)生的思維從“使用斜面省力”的較淺層面上升到“使用坡度小的斜面省力多”的更深層面。

片段三：探究變形的斜面

師：（出示圖片）這有兩個(gè)螺絲釘，它們粗細(xì)、長(zhǎng)短都相同，你能看出它們的區(qū)別嗎？

生：螺紋的疏密不同。

師：如果用同樣的螺絲刀擰進(jìn)相同的木板里，哪個(gè)更輕松呢？為什么？

（學(xué)生思考并嘗試回答。）

師：為了揭開這個(gè)秘密，我們進(jìn)行一個(gè)有趣的小活動(dòng)。老師給每個(gè)人都帶來了一根小棒（帶螺紋的木棒，此螺紋由直角三角形紙片的斜邊卷成，尾部用雙面膠稍微黏合），它和螺絲釘有沒有相似的地方？

生：都有螺紋。

師：同桌兩個(gè)人的螺紋一樣嗎？

生：不一樣，有疏有密。

師：順著小棒下面的“小尾巴”，把螺紋伸展開來，你能發(fā)現(xiàn)什么？

生：原來是高度一樣，長(zhǎng)短不同的斜面。

師：現(xiàn)在能告訴我，這兩個(gè)螺絲釘，哪個(gè)擰起來更輕松了嗎？

生：螺紋密集的擰起來更輕松，因?yàn)槿绻煺归_，它的斜面坡度比較小，使用坡度小的斜面省力多。

師：螺紋這種斜面跟我們之前看到的斜面一樣嗎？

生：不一樣，螺紋不是筆直的斜面，是變形的斜面。

評(píng)析：打開小棒螺紋，展開的螺紋化身為已知的斜面，幫助學(xué)生實(shí)現(xiàn)了抽象思維的“可視化”。在一問一答之間，學(xué)生發(fā)現(xiàn)螺紋是變形的斜面。這里的自制教具解決了學(xué)生思維的難點(diǎn)，是幫助學(xué)生實(shí)現(xiàn)思維進(jìn)階的好辦法。

師：變形的斜面在生活中還有很多，簡(jiǎn)單介紹紅酒開瓶器、刀刃、臺(tái)階等。（出示圖片）這里為什么一定要做成旋轉(zhuǎn)樓梯呢？不能搭一個(gè)長(zhǎng)斜坡嗎？

生：空間不夠。

師：是的，在空間受限的情況下，往往變形的斜面更能解決問題。（出示圖片）南浦大橋是上海的著名建筑，連接了浦東和浦西，帶動(dòng)了兩岸的經(jīng)濟(jì)繁榮。它為什么要建成這樣呢？

生：因?yàn)榭臻g有限，做成螺旋狀，能有效地減小斜面坡度，上橋更輕松些。

評(píng)析：教師以分析南浦大橋的引橋設(shè)計(jì)作為結(jié)尾，學(xué)以致用，呼應(yīng)了導(dǎo)入部分的南京長(zhǎng)江大橋引橋，而且問題難度已然升級(jí)。

總 ?評(píng)

1.設(shè)置情境，聚焦思維新起點(diǎn)

高年段的教學(xué)也需要形象的情境來促進(jìn)思維起點(diǎn)的生發(fā)。本課借助“建引橋”這一工程情境來認(rèn)識(shí)斜面概念，讓學(xué)生依次解決“為什么要建設(shè)引橋”“引橋能不能縮短”“南浦大橋?yàn)槭裁唇ǔ蛇@樣”等問題，讓學(xué)生在真實(shí)的工程情境中感受簡(jiǎn)單機(jī)械的作用，完成全課學(xué)習(xí)。

2.問題導(dǎo)向，推動(dòng)思維進(jìn)階發(fā)展

學(xué)生思維進(jìn)階的實(shí)現(xiàn)往往在于教師有意識(shí)的設(shè)計(jì)和引導(dǎo)。本課的幾個(gè)關(guān)鍵問題推動(dòng)了兒童思維的逐步發(fā)展：“為什么建設(shè)引橋”問題，引導(dǎo)兒童設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，了解了使用斜面省力的原理;“引橋能不能縮短”問題，引導(dǎo)兒童展開探究，明確了使用坡度小的斜面省力多;“螺絲釘?shù)穆菁y”問題，引導(dǎo)兒童將抽象的思維具體化，理解了變形斜面的概念，從而解決了南浦大橋形狀為何如此設(shè)計(jì)的問題。

3.發(fā)現(xiàn)兒童，實(shí)施有意義的建構(gòu)

教學(xué)就是在經(jīng)驗(yàn)的有效生長(zhǎng)過程中，幫助學(xué)生實(shí)施有意義的建構(gòu)的過程，而有意義的建構(gòu)，往往基于對(duì)兒童的了解和發(fā)現(xiàn)。本課的活動(dòng)，完整的科學(xué)探究過程使學(xué)生體會(huì)到了嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)精神，有層次的問題設(shè)置讓學(xué)生實(shí)現(xiàn)了認(rèn)知的深入發(fā)展。這樣的教學(xué)，在“發(fā)現(xiàn)兒童”的基礎(chǔ)上有效實(shí)現(xiàn)了“兒童發(fā)現(xiàn)”。