1、同材求异，发展求异思维研究滑轮组作用实验设计长兴县夹浦镇中心小学 曹菊峰一、设计意图：科学探究活动中，材料的供给会给学生创设提出问题的情境，而同种材料的不同组合，有时会造成学生认知更深深入，思维碰撞更强烈。本实验设计根据课堂的实际、教学的实际，挖掘实验材料的价值，以引导学生提出问题并积极地开展研究。在材料中求异，寻找求异的切入点，让材料更好地引领着课堂探究，发展学生的求异思维，便于学生更全面地建构科学概念。二、实验内容：研究滑轮组的作用三、实验目标：1.通过实验，全面了解滑轮组的作用2.能组装不同形式的滑轮组，经历“采集证据，验证假设”的探究过程。3.培养实事求是的实验态度，感受合作探究的重要
2、性四、实验器材：两个单滑轮、绳子、钩码、记录单五、实验流程：研究最简单的滑轮组作用1.教师按教材要求演示组装方法2.学生预测作用，交流：改变方向？省力？3.怎样证明呢？交流实验方法和注意点4. 领取材料，组装滑轮组，采集数据，验证假设。滑轮组提升直接提升（单位：N） 第一次 第二次 第三次 选择数据1N1.5N2N我的发现5汇报交流数据，分析数据，得出结论：滑轮组改变用力方向，省力。6.教师质疑：滑轮组只能这样组装吗？还有其它的组装方式吗？小组合作再次尝试其它组装方式。7学生上台展示其它组合方式，对比演示，观察并说说和之前的区别：滑轮组不同的组装方式，作用一样吗？引导交流：连接方式不同；不能改
3、变用力方向8.预测作用并再次展开研究滑轮组提升直接提升（单位：N） 第一次 第二次 第三次 选择数据1N1.5N2N我的发现8.交流数据，对比数据，得出此滑轮组更加省力。9.教师小结滑轮组的作用。六、实验分析、反思1.理性分析曾上过几次滑轮组 ，按教材和教师用书上的意见设计第一个实验时，学生很快都能较顺利地完成实验探究，采集到真实的数据，滑轮组的作用很容易就可以得出。因为用两个单滑轮来组装最简单的滑轮组，绕绳方便，绳子也不会掉落。但教材上第二个实验用四个滑轮来组装滑轮组，就显得费力，一不留神绳子就脱落，所花时间较多，再加上最后的“小个子战胜大力士”游戏体验活动，一节课的时间根本不可能完成。总感
4、觉时间匆匆，学生的探究也匆匆，对滑轮组的认识也匆匆而过。况且很多小组在完成第一个实验活动后，总会尝试地去摸索其它的组装方式，因为课堂时间的关系，我便把其它的组装方式放在课后研讨，课堂上并没有马上去探究。这对学生来说，滑轮组作用的概念建构是不完整的。或者可以说，我们只和学生探究建构了一半的科学概念，而当学生很有兴趣再去解决时，我们却戛然而止。针对以上实际情况，我把本课的实验探究活动分为 2 个课时，第一课时充分探究简单的滑轮组，第二课时探究稍复杂的滑轮组。滑轮组的作用得出后，我并没有马上停止，因为材料结构之间具有多种组合关系。为了留给学生发现新问题的恰当空间，我采取的是引导学生对实验材料进行了求
5、异处理，寻找求异的突破口：“滑轮组不同的组装方式，作用一样吗？”，学生通过对材料的操作、摆弄和思考，在结构中求异，殊途同归，形成对滑轮组作用的正确认识，学生的思维又推向另一个高潮，从而提高探究实效。显然，这样的求异处理，不仅使学生掌握了所学知识，更重要的是将有创造性的问题深入了学生的头脑。学生通过独立支配具有求异结构的材料，不但获得了通向科学概念需要的感性材料，而且不断产生新构思，寻求新方法，大大拓宽了学生求异思维的空间，有效提高了思维的深度。2.再度反思这样设计实验以后，学生通过探究，对滑轮组的作用形成了更完整、全面的认识。但当我重新审视滑轮组以后，却发现对滑轮组一课应该重新定位。滑轮组省力
6、是因为有了动滑轮的存在，滑轮组组数越多越省力是因为动滑轮的个数变多了。滑轮组能改变用力方向是因为有定滑轮的存在（虽然有些组装方式使物体运动方向和用力方向一致，整体上看没有改变用力方向，但细细研究方向还是改变了，只是最后的改变使物体运动方向和用力方向一致） 。基于六年级学生的认知特点及实验的可操作性，是否可以把本课的实验设计强化突出建构“滑轮组省力”这一思维发展点呢？即滑轮组为什么省力，省力跟什么因素有关，而弱化“改变用力方向”这一科学概念呢？如果仅仅建构了科学概念，而缺乏体验活动，学生所建立的概念也不会太深刻。教材上的“小个子战胜大力士”游戏体验活动，虽然蕴含了滑轮组省力的原理，但与真正的滑轮
7、组直观上缺乏必然的联系，需要教师的分析才能够明白，是否能设计组装一个复杂的滑轮组让学生直接体验滑轮组省力呢？根据以上二点思考，我又再度提出以下改进策略。八、改进策略第一课时实验设计突出滑轮组省力与动滑轮的连接方式有关，第二课时实验设计突出滑轮组省力与动滑轮个数有关。实验流程：一、组装滑轮组1小组合作组装滑轮组，并把组装方式在记录单上画下来。2黑板板贴，展示各种滑轮组3.将滑轮组进行归类，并说说这样分的理由，引导出滑轮组的其中一个作用。预设：（1）改变用力方向；不能改变用力方向（2）绳子从定滑轮开始连接；绳子从动滑轮开始连接三、研究滑轮组的作用1.请学生上台直接提起一袋书和用滑轮组提起（教师的演
8、示教具滑轮组）说说感受2.我们的感受和直觉能成为证据吗？那怎么样才能获得证据？做实验又能得到怎样的证据呢？小组讨论3汇报实验方法，板书：“实验”“证据（数据） ”“分析数据”4讨论数据的选择（1）取平均数（2）取中位数（3）取众数（4）出示数据，选择并说说理由1.5N,1.8N,2.1N;1.5N,1.5N,1.7N;1.5N,1.5N,4.8N（5）取数仍会存在误差。A B5领取材料，学生活动直接提升（单位：N）滑轮组 A 提升 滑轮组 B 提升1N1.5N2N我的发现6.汇报数据，分析数据（1）小组汇报（2）全班展示，讨论分析：滑轮组能省力，我们的猜测是成立的。滑轮组为什么会省力？省力多少又跟什么因素有关呢？ 7.总结滑轮组的作用
