2019-2020年教科版科学六上《杠杆的科学》教学指导

2019-2020年教科版科学六上《杠杆的科学》教学指导摘要：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6 ⑵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。附送：2019-2020年教科版科学六上《杠杆的科学》教学设计一、教学内容分析 《杠杆的科学》是教育科学出版社出版的义务教育课程标准实验教科书《科学》六年级上册第一单元《工具和机械》中的第二课时。本课专门引导学生认识杠杆，是认识杠杆、轮轴、滑轮及斜面等几类简单机械中的一部分。它分为两部分：1、认识杠杆；2、研究杠杆的秘密。其中第二个活动是重点，活动选择了杠杆尺作为研究材料，采用实验的方法，让学生经历运用杠杆尺开展实验研究活动，通过观察、实验、记录，以及对实验数据的分析来认识杠杆省力与不省力的规律，并在探究中认识到收集数据的重要性，发展学生利用数据来说明问题的能力。本课教材的安排正体现“科学学习要以探究为核心”的科学教育理念，教科书并没有直接告诉学生杠杆的工作规律，而是要求学生观察、实验、记录、分析等，这就为学生的合作探究活动提供了开放的探究空间，有利于学生自由地、创造性地展开活动，使学生的探究能力和科学素养得以提高。二、学生学习情况分析在生活中，学生使用工具来完成一些事情的经历也是很多的，这很大程度上来源于经验的积累。在学习本课前，通过前一节课《使用工具》的学习，学生在使用工具解决问题的实践中已经初步认识了什么是简单机械，但学生可能并不清楚或者没有思考过这些工具的工作原理。本课教材利用杠杆类工具在生活中运用最广泛、最直观的撬棍撬木箱的情景引入本节课的研究，学生有类似的生活经历，利于学生观察并引发思考。书中示意图对杠杆的用力点、支点、阻力点较直观，很清晰。两个活动安排有梯度。一是认识杠杆，先由撬棍引入杠杆的概念，然后分析杠杆的三个重要位置，接着引导学生分析了压水井的压杆、跷跷板工作时发挥作用的位置，并标出它们作为杠杆的三个点的位置，而后利用书中的图，对于身边的常用工具进行观察、分析，使学生对杠杆类工具有初步的认识能力。二是研究杠杆的秘密，在有了以上的基础后，利用杠杆尺研究杠杆工作的原理就十分容易了。学生通过实验，对实验数据的统计分析，得出杠杆工作的规律也就水到渠成。三、设计思想《科学课程标准》提出了“科学学习要以探究为核心”的科学教育理念。因此，小学科学课堂应以探究为基础，从培养学生的学习兴趣入手，不断激发学生的活力，引导他们理解、认识、探索、发现，促进学生主动获取知识，提高能力。本课的教学设计由生活入手，巧设疑问，激发兴趣，引导学生尽早进入学习状态。接着由学生的发言自然地引出撬棍和杠杆的概念，通过观察、寻找杠杆的三要素，从而初步认识了杠杆，通过辨别变形杠杆和寻找生活中的杠杆，加深对杠杆的认识。然后通过认识杠杆尺、调试杠杆尺、分组实验、统计数据、分析数据等系列活动，得出杠杆省力与费力的规律。最后通过“长短不同的两根杠杆撬石头”的讨论，进一步加深对杠杆省力与费力原理的理解，提高学生应用科学解决生活中实际问题的水平。四、教学目标 1、知识与技能：（1）杠杆有三个点：用力点、支点和阻力点。（2）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。（3）利用杠杆解决身边的事情。2、过程与方法：用杠杆做实验、收集并整理数据，分析认识杠杆省力、费力和不省力也不费力的规律。3、情感态度与价值观：体会到收集数据的重要意义，并且意识到相互合作的重要性。五、教学重点和难点教学重点：分析、整理数据，发现杠杆省力的原理。教学难点：（1）杠杆在生活中的变形应用；（2）能从众多看似杂乱的数据中，通过分析整理，发现杠杆省力的原理。六、学具准备给每组学生准备：杠杆尺、钩码一盒、实验记录表给全班学生准备：撬棍撬石头的图片、杠杆类和非杠杆类工具3—5种。给教师准备：课件。七、教学过程设计（一）、设疑引入1.如果遇到大石头挡在路中央，你有什么办法把它移开吗？学生思考，发表自己的做法。设计意图：由生活入手，巧设疑问，激发兴趣，容易进入学习状态。（二）、认识杠杆1.引出概念：（从学生的描述中引出）像这样的棍子人们叫它撬棍，把像撬棍这样的简单机械叫杠杆。让学生认识撬棍和杠杆。2.认识杠杆的三要素： （1）出示撬棍（课件展示撬棍的使用过程）。（2）师生归纳：杠杆三要素---用力点、支点、阻力点。找一找在图中的位置。学生观察，寻找，汇报。3.认识变形杠杆：出示摇水装置和跷跷板，思考：它们也是杠杆，三个点在什么位置？学生观察、思考、交流杠杆的三个点。4.辨别：出示羊角锤、老虎钳、剪刀、天平、锥子和擀面棍等。它们是杠杆吗？为什么？学生思考、辨别。5.生活中，你还见到过哪些工具也属于杠杆？学生交流，设计意图：从撬棍形式的杠杆到生活中变形、组合后的杠杆，有助于学生了解杠杆在生活中的其他形式的应用。（三）、研究杠杆的秘密1.认识杠杆尺：出示杠杆尺，问：它是杠杆吗？找一找支点，观察一下，它还有什么特点。学生观察描述。2.调试杠杆尺：在两端相同的位置挂相同的钩码。讨论：什么样的情况能说明用杠杆做事能省力，什么样的情况下不能省力？在试验中应该收集哪些数据来说明问题？学生尝试。分组讨论交流。3.分组实验。 学生实验，自主决定两端挂钩码的位置和数量（只在左右各选一个位置挂钩码）。当杠杆尺静止不动时（用力的一端刚好将重物一端撬起来），要把杠杆尺挂钩码的位置和数量记录下来。4.统计数据，汇报结果。设计意图：通过杠杆尺开展实验研究，让学生初步认识到杠杆是省力还是不省力与它的三个点之间的距离有关，并在探究中认识到收集数据的重要性，发展利用数据来说明问题的能力。5.分析数据，得出规律。师生共同讨论，分析数据，交流结果，得出规律。（1）用力点距支点远，阻力点距支点近，这种杠杆是省力杠杆。（2）用力点距支点近，阻力点距支点远，这种杠杆是费力杠杆。（3）用力点距支点的距离等于阻力点距支点距离，这种杠杆是不省力也不费杠杆。6.思考：我们是按怎样的方法步骤收集数据的？哪种方法更合理？设计意图：认识到收集数据的重要性，发现利用数据来说明问题的能力。（四）、拓展延伸出示长短不同的两根杠杆撬石头的课件，讨论：用短的这根能撬动吗？为什么？要求：使用今天得到的实验数据来解释这个为题。设计意图：加深对杠杆省力与费力原理的理解，提高学生的应用水平。八、教学小结通过这节课的学习你有什么收获？教学反思本课的教学设计具有以下两个特点： 一是做到科学与生活紧密结合。“从生活走向科学，让科学回归生活”，生活是科学教学取之不竭的资源库，也是一本学生具有亲身经历的活生生的教科书。在本教学设计中，教师由生活中常见问题“如果碰到大石头挡在路中央你有什么办法把它移开吗”入手，巧设疑问，激发了学生的学习兴趣，促使学生尽快进入学习状态，再从学生的讨论发言中顺势引出杠杆的科学概念；在认识了杠杆的三要素之后，让学生认识生活用具中的变形杠杆，出示部分生活工具让学生辨别是否属于杠杆，再到生活中找杠杆；在认识了杠杆的省力与费力的原理后，让学生运用所学知识解释生活现象。这些活动充分利用了生活中的资源，让孩子们在活动中学习。二是重视在实验中学科学。杠杆现象对六年级学生来说是屡见不鲜的，但孩子很少对其中进行过理性分析。有些孩子可能在生活中对杠杆有所理解，但是孩子的这种理解并不清晰，他们所建立的更多的是感性的经验而不是科学知识。本教学设计让学生通过杠杆尺开展实验研究，让学生初步认识到杠杆是省力还是不省力与它的三个点之间的距离有关，并在探究中认识到收集数据的重要性，发展学生利用数据来说明问题的能力。 小学教育资料好好学习，天天向上！第10页共10页