陳染

著名教育家陶行知講過一個著名的故事：有一位父親買了塊昂貴的金表，剛買回來沒多久，就被他5歲的孩子拆壞了，父親怒不可遏，將孩子狠狠地揍了一頓，后來，這位父親把事情告訴陶行知的時候，陶行知打趣地說，中國的愛迪生就被你打沒了。確實，像福特、愛迪生等偉大的發(fā)明家小時候都有拆解東西的經(jīng)歷。拆東西是孩子好奇心的體現(xiàn)，孩子看到手表嘀嗒嘀嗒地轉(zhuǎn)動，好奇表里到底有什么，就會想辦法把它拆開一探究竟。許多家長也有相似的煩惱，有時候我們給孩子的玩具買回家沒多久就被拆得支離破碎，有的家長會為此責罵孩子，這種行為會很大地打擊孩子的好奇心和學習積極性。

作為科技教師，我們可以將“拆解玩具”為主題開展創(chuàng)客活動。學生喜歡玩具，很多玩具還蘊含了不少有趣的科學原理，值得我們探究。當然，拆解的對象也不一定是玩具，其他合適的常見物品也是可以的。

科技學堂的STEM云教研“拆玩具，學科學”活動從整體上看是一個“編碼一解碼”的過程。我們選擇的玩具便是一個“編碼”的過程，玩具就像一個包裝巧妙的謎題，學生在玩具拆解的過程中完成對科學原理的“解碼”，找到這個謎題的答案。在解碼的過程中，學生通過探究活動不斷進行猜測和解答，逐步理解我們所要傳達的科學原理，這就是學生建構(gòu)起自己知識的過程。

從流程上看，我們可以將“拆玩琪，學科學”分為“體驗與觀察”“拆解與研究”和“分享與展示”3個環(huán)節(jié)。在體驗與觀察環(huán)節(jié)，學生需要充分了解和體驗玩具的玩法，在未拆開玩具的前提下，觀察外露的玩具結(jié)構(gòu)，猜想玩具的工作原理;在拆解與研究環(huán)節(jié)，學生拆開玩具，研究玩具的工作原理，驗證或修改自己在體驗與觀察環(huán)節(jié)提出的猜想，在分享與展示環(huán)節(jié)，學生總結(jié)這節(jié)課程所學到的知識，通過各種方式展示并向他人分享自己在課程中學到的知識，教師通過成果評估學生學過程中的收獲。

什么樣的玩具適合“拆玩具，學科學”的活動呢？我們可以遵循幾個簡單的原則：

●玩具的難度要適中，不能一眼就看穿原理，也不能拆解之后還搞不清原理;

●玩具的零件數(shù)量不要太多，能夠直觀表現(xiàn)2～3個物理現(xiàn)象即可;

●玩具安全性好，價格低廉。

除了這些必要的條件外，教師和學生熟悉的玩具更適合作為開展活動的材料。在STEM云教研活動的討論中，我們選擇“了大多數(shù)教師和學生都玩過的鐵皮青蛙作為拆解的內(nèi)容。

體驗與觀察

鐵皮青蛙是一款經(jīng)久不衰的玩具，轉(zhuǎn)動青蛙身上的旋桿，擰上發(fā)條，將青蛙放在地上，它就會自動地一步步向前跳。很多教師小時候都玩過鐵皮青蛙，甚至可能是唯一的童年玩具?；貞浺幌?，你小時候是否好奇過鐵皮青蛙是怎樣工作的，是否嘗試過拆開鐵皮青蛙，觀察里面的結(jié)構(gòu)呢？用我們小時候玩玩具的熱情引導學生體驗和觀察鐵皮青蛙吧！

在這個環(huán)節(jié)，學生分組活動，充分體驗鐵皮青蛙的玩法，教師設計相應學習單，讓學生把玩鐵皮青蛙的多種體驗寫在學習單上。例如，教師可以提出這樣的問題：

轉(zhuǎn)動旋桿的時候你看到什么？聽到什么？手感有什么變化？

●青蛙拿在手上有什么感受，它在什么時候才會跳起來？

通過這一系列問題，引導學生有意識地從視覺、聽覺、觸覺等多角度體驗鐵皮青蛙的玩法和感受。這種充分體驗將幫助學生對鐵皮青蛙的運行過程有全面的認識，在體驗的同時，教師還要引導學生思考鐵皮青蛙為什么會做出這樣的動作。

教師還需要引導學生對鐵皮青蛙進行全面的觀察，在不拆開玩具的前提下，觀察鐵皮青蛙的結(jié)構(gòu)。例如，我們可以從鐵皮青蛙腿部的孔洞中窺視到內(nèi)部結(jié)構(gòu)的小部分，我們可以看到鐵皮青蛙內(nèi)部安裝有彈簧，還可以發(fā)現(xiàn)當我們轉(zhuǎn)動旋桿時，內(nèi)部有一個零件會向上運動。

進行了充分的體驗和觀察之后，學生在學習單中寫下對鐵皮青蛙工作原理的猜想。這個環(huán)節(jié)我們體驗到的聲音、手感，觀察到的彈簧、移動的零件都應該作為學生作出猜想的依據(jù)。這一過程學生也許不能將全部收集到的證據(jù)用上，這是很正常的，我們可以讓學生將自己的疑惑寫在學習單中，并在下一個環(huán)節(jié)進行解答?？梢詫W生在這一階段的猜想作為課程的形成性評價。

拆解與研究

在這個環(huán)節(jié)，學生將拆解玩具，研究玩具每一個零件的作用和工作原理，以驗證自己提出的猜想。拆解鐵皮青蛙只需要尖嘴鉗就可以完成，但這個環(huán)節(jié)教師一定要特別注意學生安全，最好能為學生配備勞保手套等防護物資。

鐵皮青蛙的拆解并不難，但我們不要讓學生太快地把鐵皮青蛙拆得一千二凈，拆解的目的是為了研究，不明不白地將鐵皮青蛙拆散并沒有太大的意義。在這個環(huán)節(jié)，教師要引導學生邊拆解，邊提出問題，邊研究解決問題。怎樣做到邊拆解邊研究呢？我們可以通過比較的方式進行。

拆開了鐵皮青蛙的外殼后，擰一擰旋桿，觀察內(nèi)芯中有哪些結(jié)構(gòu)運動了，又是怎樣運動的。將鐵皮青蛙放在桌子上，我們觀察到青蛙依舊能夠一蹦一蹦向前跳，這說明青蛙的外殼與青蛙的運動沒有必然的聯(lián)系。

我們在第一個環(huán)節(jié)中觀察到鐵皮青蛙的內(nèi)部機構(gòu)中具有彈簧，學生對彈簧的作用進行了猜測。在這個階段，我們就要對猜測的結(jié)果進行驗證。取出彈簧，轉(zhuǎn)動旋桿，觀察內(nèi)芯與原來的運動方式有什么不同。我們發(fā)現(xiàn)，安裝彈簧時，轉(zhuǎn)動旋桿后蛙腿不會跳動，只有放到地上鐵皮青蛙才會跳起來;沒有安裝彈簧時，轉(zhuǎn)動旋桿松開手后，蛙腿會馬上開始跳動。通過比較，我們發(fā)現(xiàn)彈簧的作用是阻止發(fā)條快速釋放能量。接下來，教師要引導學生進一步思考和討論，為什么要阻止發(fā)條快速釋放能量呢？彈簧用到了什么原理能阻止發(fā)條能量釋放呢？我們能用別的什么材料替代彈簧嗎？通過提問和思考，學生主動思考玩具中每一個零件的作用，并將自己所想記錄在學習單中。

零件拆解出來后，學生要將零件保存好，以防丟失，這也是培養(yǎng)學生好習慣的一個細節(jié)。我們看到鐵皮青蛙由外殼、內(nèi)殼、蛙腿、發(fā)條、旋桿、齒輪、曲柄、軸、彈簧這些零件組成，它體現(xiàn)了不少有趣的物理原理：發(fā)條和彈簧的作用是彈性勢能和動能的相互轉(zhuǎn)換，齒輪產(chǎn)生加速作用，蛙腿體現(xiàn)的是杠桿原理……學生要清楚每一個零件的作用，并且能夠說明這些零件是怎樣組成鐵皮青蛙的。

分享與展示

學生通過拆解與研究環(huán)節(jié)搞清楚原理后，我們需要一種合適的方式讓學生將玩具的原理展示出來，以總結(jié)學習的成果。分享與展示環(huán)節(jié)可選用的方式有很多，由于鐵皮青蛙拆解之后會破壞它的連接結(jié)構(gòu)，無法安裝回去，我們不如用解剖的青蛙零件做一張思維導圖，直觀地呈現(xiàn)每一個部分的作用和關系。

制作鐵皮青蛙的思維導圖需要的材料和工具有A4紙、彩筆和藍泥膠，藍泥膠是很好地將零件粘貼在紙上的材料。在思維導圖中，我們依照運動的順序?qū)⒘慵灰徽迟N在紙上，并用箭頭標識出來：手轉(zhuǎn)動旋桿一旋桿帶動發(fā)條一發(fā)條帶動齒輪運轉(zhuǎn)一齒輪帶動曲柄將旋轉(zhuǎn)運動轉(zhuǎn)化為往復運動一曲柄帶動蛙腿運動一，彈簧儲存能量將蛙腿的連續(xù)跳動轉(zhuǎn)化為間歇運動，而這些零件都固定在鐵皮青蛙內(nèi)部的固定裝置上。

然后，我們在每一個零件旁邊寫下它的工作原理，并用更小的線條連接有相似原理的生活常見物品，將課程與生活聯(lián)系起來。在物品旁邊，我們還可以用箭頭標識出零件的細節(jié)部分，完善展衲容。

完成思維導圖后，教師可以讓學生用思維導圖向其他同學講解鐵皮青蛙的工作原理，也可以分小組評選最好的思維導圖。作品的完成圖也可以作為教師給學生的總結(jié)性評價。

玩具就像一個被層層包裝的禮物，我們將科學知識包裹進其中，學生通過體驗與觀察、拆解與研究、分享與展示3個階段，拆開層層的包裹，解開玩具科學原理的時候，一定會更加的難忘。