專題學習8科學小制作的教育價值

1、專題學習8 科學小制作的教育價值【主題內(nèi)涵】美國國家科學教育標準指出：學科學是一個積極主動的過程。學科學是學生們自己要實踐的事，而不是由別人來代替?！皠邮帧钡膶嵺`活動自不可少，但這還不夠，學生們還必須有“動腦”的理性體驗。以活動為載體是科學課程標準實驗教材的顯著特點，這里的活動有著各種各樣的形式，其中科學小制作是常見的活動類型，如在教科版科學教材中就有“造一艘小船”“制作指南針”“制作我們的小樂器”“制作我的小房間”、“制作氣球小車”等內(nèi)容。這些大量的科學小制作活動旨在讓學生動手動腦學科學，它承載著科學教育中科學與技術的內(nèi)容要求和功能，在科學小制作活動中，學生通過完成帶有技術目標的任務這樣親身

2、經(jīng)歷，提高解決技術問題的能力和技術設計的能力，包括確定一個簡單的問題、提出解決方案、實施提出的解決方案、對產(chǎn)品或設計的評價、針對問題或設計和解決方案進行交流，增強對科學與技術的理解?？茖W小制作一般結合某個研究專題進行，鼓勵學生利用身邊廢舊物品等簡單材料搞科學小制作，以促進學生運用所學知識，發(fā)展操作技能和情趣。如何通過制作，讓學生在“做”的過程中，多種器官協(xié)調(diào)作用，動手、動眼、動口、動腦，在做中學，促進學生的心智技能和動作技能協(xié)調(diào)發(fā)展，則是科學課有別于手工制作課的重要特征?！奥?，會忘記；看，能記??；做，才能學會?！睉撜f，技術設計與科學探究是一種平行的活動。我們要根據(jù)學生的已有經(jīng)驗，充分挖掘教材

3、的技術設計內(nèi)涵和教學活動的教育價值，在課堂中讓學生既動手又動腦，使學生進一步理解科學、技術與社會的關系，樂于用學到的科學知識改善生活，以提升科學素養(yǎng)?！景咐枋雠c評析】案例1：像火箭那樣啟動小車教學片斷1：情境創(chuàng)設的有效性課的開始，師從口袋摸出三個氣球。問：“誰幫老師吹大這三個氣球？”三位學生上臺吹氣球。有位學生很容易就把氣球吹起來了，而有位學生臉都吹紅了，氣球還是吹不大。下面的學生開始笑了起來。師接過三個氣球，指著一位氣球吹得最大的學生說：“看來吹氣球還有學問的，大家都發(fā)現(xiàn)你吹氣球的功夫特好，可以給大家介紹其中的經(jīng)驗嗎？”這位學生煞有經(jīng)驗：“吹氣球前要先將氣球拉一拉，然后憋一口氣用勁吹，剛開

4、始吹的時候可能特花力氣，只要吹大一點點，后來就好吹了?！苯處熥穯枴鞍褮馇蛳壤焕哪康氖菫榱耸裁?？”學生答到：“讓氣球更有彈性，更加容易吹大。”此時，教師開始吹氣球：一個氣球，兩個氣球，在說話的同時故意放了一個氣球。生笑。師：怎么了？生：氣球飛了。師：氣球飛了，它又是怎樣飛的呢？生靜默。于是，老師再放掉一個氣球，提醒學生看仔細。生：老師把氣球放了，氣球就飛了。生：因為氣球漏氣了，它就飛了。生：氣球在空中亂飛。生：氣球在空中劃了道弧線。生：氣球像烏賊那樣倒退著走（多形象的比喻）。師：老師又沒給氣球任何動力，氣球是靠什么飛起來的呢？生：氣球的氣噴出來，氣球就飛起來了。生：氣球靠氣流的沖擊力飛行的。

5、生：氣流從氣球口噴出來，氣球就倒飛起來了。師：讓我們來研究研究氣球的運動規(guī)律吧。教師課件演示，學習什么是反沖。在生動的問題情境中，活動開始了，學生形象地描述氣球“漏氣”而產(chǎn)生的運動狀況，如氣球的運動在空中“劃弧線”、氣球會倒飛氣球的運動和空氣有關，而且運動速度快，軌跡不規(guī)則，這是多么引人入勝的場面啊！教師補充用課件進行反沖的演示,充分發(fā)揮現(xiàn)代教育媒體的作用，并達到良好的教學效果。為學生下一步利用氣球的反沖原理制作小車活動奠定認知基礎。教學片斷2：方案設計的思維性師：（出示小車）在小車上裝上氣球，做一輛氣球小車，我們需要解決哪些問題？生：怎樣把氣球綁在小車上。生：怎樣讓小車不亂跑。師：你所說的亂

6、跑是什么意思？生：氣球在空中是亂跑的。師：（課件出示下列兩個問題）除了剛才大家討論的問題外，還有這么些問題值得研究：先吹氣球還是先綁氣球？怎樣讓小車開得又快、又遠、又直？小車的運動速度、運動長度、運動方向各與什么有關？生小組討論2分鐘后匯報。學生設計的方案有：1、氣球要先吹大，再裝到車子上，因為氣球放車子上以后就不好吹了；2、先將氣球綁在車子上以防氣球漏氣，再吹大氣球；3、先綁氣球再吹氣球，怎樣讓氣球綁好又容易吹，暫時保密；4、氣球的出氣管必須水平，這樣才能給小車更大的動力；要讓小車快速運動，氣球一定要吹大；小車要開的久，氣球也要吹大。這是一個針對問題提出解決的方案的過程。學生會根據(jù)已有的知識

7、，通過討論制定一個研究計劃，也是一個動手之前先動腦的一個“心理歷程”。在教師的幫助下，計劃就這樣被展開了，四種不同的方案意味著有多種不同的解決方法。此過程對學生來說是要完成一個挑戰(zhàn)性的任務，而只有在學生明確自己的研究方向時，后續(xù)的“動手做”活動才會成為一個不斷發(fā)現(xiàn)問題、解決問題、學生思維不斷推進的一個過程。教學片斷3：制作過程的探究性制作活動開始了：組A：開始的時候，他們小車的氣球很快就漏氣了，而且氣流排放沒有一定的方向，小車根本無法向前走，怎么辦呢？他們開始各抒己見，認真地討論了起來。組B：“管子太粗，管子太粗”怎么把管子弄細呢？怎么讓里面的氣源源不斷呢？組C：“開起來了，開起來了”，孩子興

8、奮的叫起來，可是一下子小車又停了下來，怎么回事呢？他們開始認真地思索起來。組D：派了一個人東走走，老師上去了解了下，原來他是出來“取經(jīng)”的，回來后，“取經(jīng)”的同學開始做匯報，小組討論方案，他們說這是“吸取精華、剔除糟粕”。組E：他們發(fā)現(xiàn)材料不夠，他們想到了新的材料，于是材料員就上來找老師了。組F：他們的小車一直打圈圈，就不前進，怎么回事呀？有的小組開始比賽了，為什么同樣的設計，我們會輸呢？我們還有哪些地方可以改進呢？這個過程持續(xù)了10分鐘。在實施提出的方案的過程中，學生做著、想著，不斷地修正著，他們的“產(chǎn)品”慢慢地出爐了。他們將相互合作，他們在相互啟發(fā)，當然，有的小組會因它組的做法而改變自己原

9、先的方案，可謂取長補短吧！此時，教師更應該引導學生權衡制作過程中的制約因素，比如材料的自身方面。教學片斷4：交流評價的啟發(fā)性成果展示會開始了，教師總共請了4組學生上臺匯報，每一組都有一個代表發(fā)言。第一組代表：我們給氣球小車取了個名字，叫大力神號，請看大力神號的表演。演示，氣球吹得很大，可惜一下子氣就用光了。（生笑）生（建議）：因為你們的氣漏得太快了，應該想辦法讓氣漏得慢點。第一組代表：謝謝。我們發(fā)現(xiàn)汽車運動的方向和吸管的方向關系最大，要讓車子水平直線運動，吸管必須水平，并且和車身成一條直線。（生鼓掌。）第二組代表：請大家先看我們小組小車的表演，（生演示，小車穩(wěn)穩(wěn)地開了六米多，生鼓掌。）歡迎大家

10、提出問題。生（問）：我覺得你們吸管的設計很怪，說說為什么這么做吧。第二組：這是我們的小車在設計上的一個重大創(chuàng)意，看我們吸管的形狀，它像一個“豎折”的筆畫，為什么這么設計呢？我們在開始研究中遇到了一個問題，氣球吹大后老是會貼著地面，這樣就會產(chǎn)生很大的摩擦，阻礙小車的前進，氣球吹的越大，摩擦也越厲害，有些時候還把車輪都卡住了。為了克服這個困難，我們小組進行了好幾次的改進實驗，最終我們選擇了這種方案。氣球吹得再大，都不會影響小車運動。（生鼓掌。）第三組代表：我們的小車“紅色雙響炮”隆重登場。我們的車子用了兩個氣球，主要目的是增加氣流量，讓小車開的更快，更遠。（生表演。）我們小組也有一個重要的研究發(fā)現(xiàn)

11、，那就是氣球吹大，不一定就跑遠，還要學會控制，要讓氣流慢慢出去，而不是一下子用光。我們小組碰到的問題是我們發(fā)現(xiàn)氣球氣少的時候比氣多的時候速度快，不知道這是為什么，希望得到大家的幫助。生（自信地）：我可以幫你們解決這個問題，這是因為氣球小車氣多的時候都是在剛開始跑的階段，氣少的時候是后來階段，車子在這個過程中本來就有越來越快的特點，所以你們看到的這是一個錯覺。生（反駁）：我不同意你的觀點，我們小組也研究了這一問題，兩輛車子裝兩個氣球，一個吹大點，一個吹小點，雖然最后吹大點的比吹小點的跑的遠，但是一起跑的時候，吹小的就是比吹大的快，這和我們原來的想法截然相反。我們小組討論認為，這是因為大氣球的空氣

12、阻力比小氣球大，所以慢了。生：我同意后一種意見，不過，我個人認為，這除了和氣球的空氣阻力有關系外，和氣球本身的彈力也有關系，氣球吹的最大的時候，超過一定限度時，皮很薄，彈力較小，不能產(chǎn)生很大的動力；氣球吹的小一點，它的彈力反而大。生：我認為這些因素對小車的運動都有影響，很多事情都是互相影響、綜合作用的結果。師：是的，很多事情都是互相影響、綜合作用的結果，其關系也是錯綜復雜的。我們的氣球小車里面也有不少復雜的問題值得我們研究，希望同學們課后還能繼續(xù)探究這些問題。這是一個成果展示會，更是一個相互交流評價以期發(fā)現(xiàn)問題、提升產(chǎn)品質(zhì)量的研討會。學生將從中得到啟發(fā)、得到評定、分享成功的喜悅。影響小車運動速

13、度的原因是多方面的，盡管孩子的交流和相互評價、補充不能完全解決這一問題，但是，這一過程的經(jīng)歷，充分發(fā)揮了孩子的創(chuàng)造力、想象力，對于促進孩子的思維發(fā)展，促進孩子科學素養(yǎng)的提高無疑是十分有意義的。每個孩子對問題的分析都不是憑空的，都是有憑有據(jù)的。從學生匯報的內(nèi)容中，我們不難看出，他們的思維活動不再局限在小車的制作上，也不只停留在對反沖的理解層面上?？梢哉f，技術與科學相比，它更能激發(fā)孩子的創(chuàng)造力。教學片斷5：技術設計的后續(xù)性師出示火箭發(fā)射的圖片，播放學校建校慶典模型火箭發(fā)射的錄像。師：反沖小車與火箭有什么相同的地方嗎？生：他們都是用了反沖的原理。師：我們能把小車和氣球放在一起，我們能把氣球和火箭放在

14、一起嗎？生異口同聲：氣球火箭。師：對，氣球火箭期待著你們?nèi)パ芯恐圃?，明年的學校周年慶典，但愿能看到我們同學設計的氣球火箭給學校帶來的祝福。反沖的氣球同樣反沖著學生的思維，將制作氣球小車拓展到制作火箭，這是教師精心設計的后續(xù)探究活動，引發(fā)他們課后更多的探究，促進理解科學、技術與社會的關系。技術設計是可以遷移的，但更重要的是，對本產(chǎn)品的研究要不斷修正和完善，而不停留于課堂的那“一點點”收獲。案例2：學生為什么做不起來制作我們的小樂器是在這樣的情境中展開的：教師用各種材料制作的小樂器演奏著美妙的音樂，學生被優(yōu)美的樂曲聲吸引著，教師一一介紹小樂器的名稱，如笛子、小葫蘆絲、排簫等，然后說：“剛才老師演奏

15、的樂器都是用一些身邊的材料制作而成的。這節(jié)課，我們自己動手制作一件小樂器?！睂W生歡呼雀躍，拍手叫好。于是，教師在投影屏幕上打出所提供的材料名稱：第一組是5個啤酒瓶、水、筷子；第二組是橡皮筋、紙杯；第三組是長短顏色各異的鋼管若干，并對材料進行介紹。然后，教師在屏幕打出“友情提醒”：一，小組商量好，選擇一組樂器；二，想辦法是這些材料發(fā)出聲音；三，想辦法是這些材料發(fā)出高低不同的聲音，嘗試演奏一曲簡單的樂曲；四、8分鐘后，大家聽下來向全班同學展示成果。教師一聲令下：開始吧！學生像砸了鍋似的，組長趕緊上臺領自己組喜歡的材料，組內(nèi)小朋友迫不及待打開樂器，叮叮冬冬敲了起來。事情并不那么如意，學生敲著，聽者，

16、很快發(fā)現(xiàn)“不好玩”，能使材料發(fā)出聲音，卻難以使它發(fā)出高低不同的聲音，更不能演奏音樂。于是，他們開始走動，想看看同伴是怎么做的。8分鐘過去了，沒有一組達到要求。教師以為時間不夠，又暗暗延遲了7分鐘。該到展示的時間了，教師急了，學生也急了光有“原型啟示”是不夠的，光給時間動手也是不夠的。讓我們回看第一個案例，不難發(fā)現(xiàn)技術設計的源泉在于打開學生的思維，使學生的思維卷入設計之中。而打開思維的需要科學知識和經(jīng)驗的鋪墊、需要明確一個解決問題的方案，此方案應該是有針對性的。如果學生還不明白聲音的高低和材料的長短有關，他在有限的課堂中不能完成任務，更不會有創(chuàng)意設計。案例3：一個完整的科技制作活動在學完“電”單

17、元的內(nèi)容后，教師設計了一個“應用與設計”的活動。教學步驟如下：1、教師告知學生，各小組將運用所學知識設計一件電器或給自制的“房子”模型（可用一般運輸用的紙盒制作）安裝家庭照明用電系統(tǒng)。2、學生分組討論各自的計劃。3、各組根據(jù)計劃設計清晰的電路圖，并與教師和全班同學分享，接受提問以及建設性或批判性的建議。4、各組收集所需材料，按設計圖組裝成最后產(chǎn)品，作必要的測試和修改，最后送交電路設計展覽評選。教師可邀請其他教師或高年級同學組成評委小組，同時邀請家長參觀展覽，由評委評選出最佳設計獎，并頒發(fā)證書。綜觀上述的三個案例，有幾點還需強調(diào)：1、科學制作活動的設計要將科學探究、過程與方法、情感態(tài)度價值觀、科

18、學知識三個維度的目標有機結合起來，突出對技術設計的要求，而不僅僅是技能方面。尤其是讓學生獲得科學與技術的關系?？v觀案例1的課堂教學的整個過程，我們不難發(fā)現(xiàn)孩子的收獲是多元的。對學生的要求更多的是理解科學概念和發(fā)展探究能力，而不是簡單的、機械的動手操作?！昂芏嗍虑槎际腔ハ嘤绊?、綜合作用的結果?！彪m然是一句不怎么驚人的話，但它卻體現(xiàn)了孩子世界觀上的一種認識，這應該是小學科學教育告別學科本位的重要成果。2、動手做的過程要以學生的思維能力發(fā)展為重點，案例1的教學方式不是單純的學習有關氣球小車的制作技能，也不是單純的學習有關反沖的知識，而是在科學探究的背景下展開相關活動的：問題情境討論制定設計方案動手制

19、作成果交流展示明確后續(xù)探究活動，而這些活動均以學生的思維發(fā)展為主線，學生的思維經(jīng)歷了理論學習、頭腦風暴、實踐運用、相互評價與修正、產(chǎn)生新問題等過程，在此過程中，教學的基本方式不是演示和證明科學事實和概念，而是開展充分的技術設計活動，注重活動前的方案制定和預測，活動中的運用證據(jù)和做出解釋，活動后的交流匯報與論爭，強調(diào)探究的延續(xù)性，注意將課內(nèi)的研究活動延伸到課外。而這些活動過程都將以學生的思維推進作為支撐的?！締栴}討論】1、評價學生的作品，對作品外觀的標致性和的技術設計的創(chuàng)意性你更側重哪一面？2、科學小制作教學與學校的科技活動緊密聯(lián)系，教學中如何將兩者相結合？3、案例體驗：教學是通過學生的口琴演奏

20、開始的，教師引導學生整理他們關于口琴的疑惑。學生對口琴為什么會發(fā)出高低不同的聲音的問題發(fā)生興趣，教學在學生拆開口琴的研究中，理解了口琴發(fā)音的高低是有規(guī)律的，長的銅片發(fā)出聲音低，短的銅片發(fā)出的聲音高。教師接著又帶領學生研究鋼琴的發(fā)音原理。學生興趣盎然。學生從鋼琴又聯(lián)想到古箏、二胡、小提琴等。這是，教師演示了用啤酒瓶加水制作的小樂器演奏學生熟悉的歡樂頌。此時，學生躍躍欲試，教師“欲擒故縱”，先讓學生解釋其中的道理，然后每小組領取材料，模仿做了一樣啤酒瓶小樂器，在課堂里演奏著。有人提出了不同的設計思路，認為要將解釋變?yōu)閷ζ【破堪l(fā)出美妙音樂的原因推測，為學生創(chuàng)造“類比或遷移”思維活動的空間。也有人提出

21、教師就不該再演示啤酒瓶，而是直接提供啤酒瓶和水，讓學生根據(jù)發(fā)音原理自行設計樂器。你認為該怎樣設計較為合理？【資料鏈接】：1、關于動作技能與心智技能。什么是科學技能？實質(zhì)就是在用科學知識解決問題的過程中表現(xiàn)出來的動作方式或操作順序。這種動作方式或操作順序可以分為兩類。第一類是外部動作方式，稱為動作技能，也叫運動技能。其特點是在腦外借助于外部動作進行，必須由視覺或動覺來控制；其對象是具有一定物質(zhì)形式的客體，屬于實際活動的范疇；其結構必須從實際出發(fā)，不能省略和簡縮。第二類是內(nèi)部動作方式，稱為心智技能，也叫智力技能。其特點是在腦內(nèi)借助于內(nèi)部語言進行，不必由視覺或動覺來控制；其對象是具有一定觀念形式的客體，屬于認知活動的范疇；其結構可以高度省略和簡縮。動作技能和心智技能雖有差別，但互相制約：心智技能常常要借助于動手操作，而動作技能也常常需要動腦思考。所以。兩者的聯(lián)系就表現(xiàn)為手腦結合。當今國際上流行的“動手動腦做科學”的科學教育理論和實踐，就是建立在現(xiàn)代腦神經(jīng)科學、心理科學和教育科學對科學技能的認識上的。節(jié)選自科學（3-6年級）課程標準解讀，湖北教育出版社2002年版2、科學探究僅僅是動手做嗎？探究強調(diào)動手做“hands-on”,但更強調(diào)動腦筋（minds-on）。畢竟，真正的學習并非發(fā)