馬成海

摘 要 《風的能量》實驗教學，通過一次不成功的學生分組實驗，引發(fā)學生對實驗裝置的評估，為能達到測試風能與風速的關(guān)系，對改進裝置提出建議。如何上好實驗教學課，本人為達到這目標而不斷地實踐著，本文就是這次反思與改進過程。

關(guān)鍵詞 實驗教學 風能 風速 改進

中圖分類號：G623.6文獻標識碼：A

根據(jù)《小學科學課程標準》，小學科學課程是一門以培養(yǎng)學生科學素質(zhì)為宗旨的義務(wù)教育階段的核心課程，承擔了培養(yǎng)小學生科學素質(zhì)的責任，要求學生具備進行科學探究所必需的科學思維和方法，因此教材安排許多具有活動性質(zhì)的內(nèi)容，能夠最大限度地將科學探究活動過程呈現(xiàn)在課程中，符合教育家杜威提出“從做中學”的基本原則，讓學生經(jīng)歷實驗探究過程，掌握科學探究方法，提高分析問題及解決問題的能力。如何上好實驗課，本人為達到這目標而不斷地實踐著，現(xiàn)就六年級科學下冊21課《風的能量》實驗教學，談?wù)劮此寂c改進過程。

1教學背景

《風的能量》教學安排了兩個活動，其中活動1是風能的利用，除了書本提供的圖片外，我還收集了大量的圖片、風能發(fā)電等視頻，展示給學生看，生動形象的圖片、視頻，讓學生感受到生活中風能的廣泛應(yīng)用。

而活動2：風能小吊車，要求學生用常見材料做一個風能小吊車，利用風能把物體提起來，經(jīng)歷“風速大小是如何影響小吊車工作”的實驗探究過程，培養(yǎng)學生制作、實驗的能力。為了能在課堂上完成實驗探究，我布置了課前作業(yè)，參照課本52頁，四人合作小組做一個風能小吊車。第二天上課，同學們高興地拿出小吊車，做實驗時，卻出現(xiàn)了這樣的狀況：面對風扇送來的風，風車在自轉(zhuǎn)，小籃子卻一動不動，無法提起重物，或大風時把整個裝置吹倒了，沒有一個小組成功的，學生都非常沮喪，有些同學說風只有破壞作用了，沒有達到實驗的目標。我也急壞了，怎么會出現(xiàn)這樣的情況？

2評價反思

針對出現(xiàn)的情況，我馬上聯(lián)想起在第二單元《我是小小設(shè)計師》設(shè)計物品的五個基本流程，制作樣品后，還要評價與改進，于是我靈機一動，說：同學們，我們制作的小吊車，不能正常使用，找找原因，評估一下，四人小組再仔細觀察，討論原因所在。很快有小組匯報：風車只是穿在軸上，不能跟軸連動;重物太重了，風力提不起;礦泉水瓶太輕了，風一吹就倒;等等。綜合主要原因有：學生的風車是用正方形卡紙剪折而成的，中心穿孔再用雙面膠與轉(zhuǎn)軸粘貼，吹風時很容易轉(zhuǎn)開雙面膠，就形成自轉(zhuǎn)，不能把轉(zhuǎn)軸帶動，看起來風車轉(zhuǎn)得很快，但沒有實質(zhì)作用;用空礦泉水瓶做支架，雖然裝有水，但底部面積還是比較小，風扇大風時，還是比較容易被吹倒的。

繼“設(shè)計多功能文具”、“雞蛋包裝盒”、“長后擺雨傘”等設(shè)計后，無意之間，學生又經(jīng)歷一次制作物品的評價過程，是一次真正要用的實驗裝置，學生的觀察能力、分析能力、判斷能力進一步得到培養(yǎng)，增強評估意識，使學生在親歷探究活動的過程中體驗、感悟、內(nèi)化，感受學習科學的樂趣，增長獲取科學知識和進行科學探究的能力，培養(yǎng)尊重事實、善于質(zhì)疑的科學態(tài)度，發(fā)展創(chuàng)新思維。

3裝置改進

找到出問題的原因，如何改進？接下來同學們的方法可多了，有同學說，風車的轉(zhuǎn)孔能緊套軸就行了;可以用塑料片代替折紙做風車;用風扇葉直接做風車;用東西來夾住礦泉水瓶的底部，不讓它吹倒;可以用鐵架子做支架，穩(wěn)定……學生們充分發(fā)揮創(chuàng)新思維，方法聯(lián)系實際，確能改進原裝置。我布置學生利用課余時間，進行改進，確保能進行實驗為好。根據(jù)學生們的建議，為了能演示出效果，我也對本實驗裝置進行了如下的改進：

3.1風車的改進

同學用折紙做的風車，紙質(zhì)脆軟，很容易松動，軸孔是套不緊軸桿的，風車是帶動軸轉(zhuǎn)動的關(guān)鍵，風能轉(zhuǎn)化成機械能的傳遞橋梁，增大壓力從而增大摩擦力才能有效帶動，要用塑料、鋁片等硬質(zhì)的材料，打的孔不易損壞?？梢杂脧U舊的電風扇葉來代替，大小兩個備用，如圖1。

3.2底坐的改進

第二個主要問題是不穩(wěn)定，只要是礦泉水瓶底太小，根據(jù)穩(wěn)定性條件，可增大底面積，重心下降。用較大面積的槽鋼做底坐，用方形槽鋼做支撐桿，用電焊焊接，在支撐桿頂端橫向鉆孔，用于轉(zhuǎn)軸安裝，這樣一來，就做成了一個穩(wěn)定的支架，能足夠架起風扇葉、轉(zhuǎn)軸的重量，最大風力時都不易吹倒了，如圖2。

3.3轉(zhuǎn)軸的改進

風扇葉的轉(zhuǎn)孔是圓形的，轉(zhuǎn)軸也是圓的，如何能緊套住了？想了很多辦法，觀察風扇葉、轉(zhuǎn)軸結(jié)構(gòu)，原來它們有特殊的結(jié)構(gòu)，可以如圖3、圖形所示設(shè)計，風扇葉轉(zhuǎn)孔背面設(shè)計有凹陷位，而轉(zhuǎn)軸有凸卡位，兩位剛好相互咬合，再在前端用螺母擰緊，形成牢固結(jié)構(gòu)，扇葉轉(zhuǎn)動時保證能帶動轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動，實現(xiàn)風能向機械能轉(zhuǎn)化。還在轉(zhuǎn)軸與支架接觸的位置兩邊，上兩粒螺母，使轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動時固定在同一位置，不會左右移動。因為要用到多個螺母，所以整條轉(zhuǎn)軸是全絲型的，可以方便各個螺母的移動，如圖5。

3.4提籃的改進

原裝置用小紙合做提籃，雙繩承重，轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動繩子被卷起，由于是雙繩，可能會出現(xiàn)卷得不均勻，提籃也會出現(xiàn)高低不平衡的情況。改進為如圖所示，用礦泉水瓶下小部分做提籃，細鐵線做提環(huán)，一根棉線承重，使提籃始終保持豎直上下，提高平衡性。另外，轉(zhuǎn)軸上繩端如何固定？想了很多辦法，最后用螺母旋緊繩端的辦法，如圖6，把繩端壓在轉(zhuǎn)軸上，用螺母擰緊即可，這是非常方便而實用的方法。改進后小吊車裝置效果如圖7：

4實驗設(shè)計

用改進后的實驗裝置，再加上一把家庭落地風扇就可做如下實驗。

4.1探究風速與提起物體重量的關(guān)系，操作步驟：

（1）把小吊車裝置面對風扇，調(diào)試成統(tǒng)一高度，開動1檔，保持在能自動轉(zhuǎn)動的距離;（2）把適當（多些）回形針放入提籃，開動風扇，從多到少用鑷子取出，直到剛好能自動轉(zhuǎn)動，提起重物到高處，停止風扇，數(shù)數(shù)回形針個數(shù)，記錄在下表1，依次就可測出各檔位提起回形針的個數(shù)，得到“我的發(fā)現(xiàn)”。

4.2探究風扇葉大小與提起物體重量的關(guān)系，操作步驟：

（1）把小吊車的扇葉換成較?。ù螅?

（2）按上面步驟重做實驗，記錄數(shù)據(jù)設(shè)計如下表2：

（3）還可以做探究小吊車與風扇距離跟提起物體重量的關(guān)系，只要把小吊車向前或向后移，重做實驗即可。

5實驗創(chuàng)新——用風力發(fā)電機代替小吊車

有學生問：老師，風力發(fā)電機安裝在什么地方才能多發(fā)電？我說當然是常有風而且大風的地方了?！澳懿荒茏鰝€風力發(fā)電機？”我想，也可以用風力發(fā)電機發(fā)電來演示風速與風能的關(guān)系啊，設(shè)計方案：

（1）裝置原理：風能轉(zhuǎn)化為電能，風能越大，轉(zhuǎn)化成的電能越多。

（2）設(shè)計思路：把風力發(fā)電機發(fā)出的電，通過導線接入電燈，風速越大，電燈越亮，越多電能，也就風能越大。

（3）材料準備：風力發(fā)電機、扇葉、Led燈、電平等，如圖8。這些器材都可以從淘寶網(wǎng)上選購，注意各元件電壓要匹配。

（4）制作過程：開始時是用Led燈接入風力發(fā)電機，隨著風速變化，燈也暗亮變化，但具體的亮度是多少，不能數(shù)據(jù)化，想到音響的電平顯示燈，突然來了靈感，用電平顯示燈代替Led燈不就行了嗎？如圖9，可以實現(xiàn)通過數(shù)燈個數(shù)來具體判斷風能轉(zhuǎn)化成電能的多少。

6實驗效果

（1）改進后的小吊車，能順利完成所設(shè)計的實驗，容易操作，現(xiàn)象明顯，采集數(shù)據(jù)方便，使學生清楚地觀（下轉(zhuǎn)第127頁）（上接第110頁）察到風的能量有強度大小的區(qū)別，風速越大，提起的重物越多，風能就超大。

（2）用風力發(fā)電機代替小吊車，風能轉(zhuǎn)化成電能，再轉(zhuǎn)化成光能，操作更簡單，視覺效果，直觀明顯，能很好實現(xiàn)實驗?zāi)繕恕?/p>

7改進亮點

（1）小吊車裝置的改進，特別是風車、轉(zhuǎn)軸、支架的改進，方法巧妙合理，是實驗成功的關(guān)鍵，克服了不能帶動轉(zhuǎn)軸、易吹倒的現(xiàn)象，可以重復(fù)使用，演示效果好。

（2）用風力發(fā)電機代替小吊車，風能轉(zhuǎn)化成電能，更有實用性，安裝簡單，操作方便，讓學生拿著跑動也能發(fā)電，可以作為實驗室器材添置，建議教材改用此作活動內(nèi)容，據(jù)資料介紹，風力發(fā)電將是以后能源發(fā)展的趨勢。

8教學反思

（1）教材中實驗內(nèi)容，活動安排，大多與生活實際相關(guān)，器材也是就地取材，雖然簡單，但組裝后會出現(xiàn)不能實驗，或結(jié)果不正確的現(xiàn)象，會導致學生對科學產(chǎn)生懷疑，失去學習的興趣，老師要整合教材，帶領(lǐng)學生改進裝置，創(chuàng)新實驗。

（2）通過本次實驗教學，課堂上發(fā)現(xiàn)問題，關(guān)鍵是想辦法解決問題，充分發(fā)揮學生的主體作用，學有所用，再次經(jīng)歷對制作物品評價、改進，其實也是一次很好的探究活動，特別是對改進后，獲得的成功感、愉悅感可能是雙倍、多倍的。

（3）老師是課堂的設(shè)計者，學生的領(lǐng)路人，帶領(lǐng)學生開展探究活動，而學生的科學素質(zhì)是在各活動中才能得到培養(yǎng)的，在探究活動中，學生理解實驗原理，創(chuàng)新改進方法，養(yǎng)成探究意識、培養(yǎng)創(chuàng)新精神。

參考文獻

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