小学科学《杠杆的科学》一课的教学._杠杆的科学小学科学
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小学科学《杠杆的科学》一课的教学
临湘市仪器电教站 沈福鑫
摘要：杠杆是小学科学和初中物理教科书都涉及到的教学内容，如何把握好两个阶段的教学要求，根据小学生的年龄特征和认知水平搞好小学科学《杠杆的科学》的教学，笔者提出关键是要以实验为突破口，一方面把握小学生科学学习特点，因势利导，另一方面是要鼓励儿童动手动脑。
关键词：杠杆的科学、动手探究、跷跷板实验、杠杆尺实验
《杠杆的科学》是教育科学出版社出版的小学科学六年级上册的内容，而上海科学技术出版社出版的八年级物理教科书中也有《科学探究：杠杆的平衡条件》这一课，两者虽然有相同或相近的教学内容，但是教学要求却有较大的差别：第一、科学概念表述不同：小学阶段只提到杠杆有三个点：用力点、支点和阻力点。初中阶段却提到杠杆有“一点、两力、两臂”：支点、动力、阻力、动力臂、阻力臂；小学阶段对杠杆分类是有的杠杆能省力，有的杠杆不省力，有的杠杆不省力也不费力。初中阶段对杠杆分类是有的杠杆能省力，有的杠杆能省距离，有的杠杆不省力也不费力。第二、科学探究要求不同：小学阶段只要求定性分析总结，初中阶段却要求定量分析总结。
如何搞好小学科学《杠杆的科学》这一节课的教学呢？教科书共3页，分为两部分：第一部分：认识杠杆，第二部分：研究杠杆的秘密。笔者认为，关键是要以实验为突破口，一方面把握小学生科学学习特点，因势利导，另一方面是要鼓励儿童动手动脑学科学。
一、把握小学生科学学习特点，因势利导
科学课程最基本的特点是从儿童身边的自然事物开始学习活动，以形成对自然进行探究的态度、技能和获取关于自然的知识。对第一部分认识杠杆的教学，教科书选用撬棍撬木箱这个情景开始这节课的研究，并通过对教科书中这张示意图的观察，让学生来认识杠杆的三个重要点（支点、用力点、阻力点）。笔者认为这个实例学生虽然可能见到过，但没有亲身的体验。然而，不少小学生在幼儿园中玩过跷跷板的游戏，如果课堂中设计一个跷跷板的实验或游戏作为学习桥梁，则既可帮助学生认识杠杆的三个重要点，又为学生过渡到探究杠杆的秘密激起兴趣，以便顺利完成该节课的教学目标。
另外，课本第四页跷跷板插图只是一种形式的跷跷板。仅仅看这幅跷跷板插图，学生会感到困惑：⑴这幅图结构繁杂，难于理解这个跷跷板与杠杆有怎样的关联？
⑵不容易找到支点，用力点，阻力点。
⑶图中的跷跷板是个等臂杠杆，不利于激发学生进一步探索杠杆省力与费力的秘密的兴趣。⑷小学生对自己玩过的跷跷板上升与下落的原因是什么难于理解
笔者认为，教学中宜增加另一幅跷跷板插图（见下面两幅图），化繁为简。
图A 图B 有长板凳时可以做一个板凳跷跷板游戏，或做一个跷跷板实验。这里介绍一个蜡烛跷跷板的实验。
1、实验器材：矿泉水瓶子2个、钢针2根、橡皮1块、蜡烛2支、杠杆尺1把、支架1个、钩码1盒、弹簧测力计1个、打火机1个。
2、实验装置及制作原理：
在橡皮块上十字交叉处穿上2根钢针，将轻重 不同的2支蜡烛固定在1根钢针两端，另1根钢针（轴）作为蜡烛跷跷板的转动支点。整个装置用矿 泉水瓶作支撑，实验装置如图1所示。
3、实验操作的过程：
⑴、对比撬石头和玩跷跷板游戏的图片，用蜡烛跷跷板的实验来认识杠杆的三个重
要位置：支点，用力点，阻力点。
⑵、引导观察实验现象： 图1 实验装置 ①较重的蜡烛可以撬起较轻的蜡烛；较轻的蜡烛也可以撬起较重的蜡烛； ②当熔化的蜡烛下滴时，蜡烛的重量变小会影响蜡烛跷跷板两端的升降； ③较重的蜡烛与较轻的蜡烛离支点的远近不同。
⑶、提出问题：蜡烛跷跷板上蜡烛的升降与什么因素有关？
⑷、假设与猜想：与蜡烛的轻重有关；与蜡烛离支点的远近有关。
4、该实验的优点：
①、器材易取，都是学生日常生活中常见的物品。②、制作的蜡烛跷跷板结构简单，形象直观，操作方便，学生很容易模仿制作，通过实验，学生对杠杆上的 “支点、用力点、阻力点”的概念更容易理解。③、蜡烛跷跷板实验富有动感，趣味兴强，学生通过观察实验现象，会产生多种疑问：为什么有时轻的一端能撬起重的一端？上升和下降与什么因素有关呢？„„这些问题能极大地激发学生的观察与探究欲望。
二、鼓励儿童通过动手动脑“学”科学
心理学研究表明，对于儿童来说，态度的形成需要实践的过程，技能的形成需要反复的模仿练习，而知识的获取主要通过感性经验的积累。
对本节课第二部分研究杠杆的秘密的教学，重点是创造条件鼓励所有学生动手实验，并引导学生动脑分析。
实验：用杠杆尺进一步探究杠杆的秘密
向学生介绍杠杆尺。杠杆尺上有均 匀的刻度，很方便在需要的位置挂上重
物，是科学研究的好材料，如图2所示。在使用前，先 应提醒学生将杠杆尺调到平衡状态。
1．探究用力点与阻力点在支点两侧的情形 图2 杠杆尺
通过对比，可以把挂在杠杆尺左边的钩码当成阻力，把挂在杠杆尺右边的钩码当成使用的力，支架中部的轴就是支点。这里要求在杠杆尺左右各选一个位置挂钩码，便于学生掌握也利于交流讨论。
学生可先在两端相同的位置挂两个钩码试用一下杠杆，然后分组讨论怎样用杠杆尺做实验，并计划一个合理的方法步骤收集数据。例如：先在代表阻力点的左端第2格处挂3个钩码，然后依次在表示用力点的右端的第1格，第2格，第3格，第4格，第5格，第6格挂上钩码，并作好记录。要求学生多做几次实验收集更多的实验数据，并将各小组收集的数据汇总在一起来进行 2 研究分析。
2．探究用力点与阻力点在支点同侧的情形
可以把挂在杠杆尺右边的钩码当成阻力，用细绳套在杠杆尺右边再挂上弹簧测力计的 挂钩，将向上提的力当成使用杠杆的力，支 架中部的轴就是支点。测量几组实验数据。
3．通过观察分析得出结论： 图3 用力点与阻力点在支点同侧的情形
跷跷板的升降与物体的重量和力点到支点的距离都有关系。
在用力点到支点的距离大于阻力点到支点的距离时，杠杆省力；
在用力点到支点的距离等于阻力点到支点的距时，杠杆不省力也不费力； 在用力点到支点的距离小于阻力点到支点的距离时，杠杆费力。
三、讨论、释疑与拓展：
⑴由上面的实验探究，请解释
跷跷板上为什么小孩能把大人撬起来？
图4
图5
图6⑵找出课本第四页跷跷板插图中杠杆的三个重要位置：支点，用力点，阻力点。⑶跷跷板只是杠杆的一种，生产与生活中你还见到过哪一些杠杆？
⑷找出生活中一些常见杠杆的三个重要位置：支点，用力点，阻力点。
图7
四、教学效果
本节课从玩跷跷板的游戏中引导学生学习杠杆原理，安排有3个实验，第一个实验，借助跷跷板实现突破（一是认识杠杆的三个重要的位置；二是向标准的杠杆模型过渡，探究杠杆的秘密），激发学生的学习热情和探究欲望。第二个探究用力点与阻力点在支点两侧的实验和第三个探究用力点与阻力点在支点同侧的实验，主要是让学生通过分析实验数据归纳总结出杠杆省力，费力和既不省力也不费力的规律，理解生产与生活中不同类型杠杆的原理。找出生活中一些常见杠杆的三个重要位置。实验的设计与安排，结合学生的认知水平，实现了较巧妙的转化与迁移，突破了教学难点，突出了教学重点，很好地完成了教学目标。
关于教学的深度，由于杠杆在初中物理中还要学习，没有提及力臂的概念和直杠杆与曲杠杆的比较，也没有具体提及力点到支点的距离如何计算；跷跷板上升与下落的原因只提及与力点到支点的距离和轻重有关，没有具体提及一端着地时会使这端实际作用于跷跷板端点的力会减小这种原因。
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