1、四年级下册第五单元“开心游乐场”滑梯与摩擦力实验设计一、实验背景小学科学课程标准指出，小学科学是一门以培养学生科学素养为宗旨的课程，科学学习要以探究为核心，而实验教学就是培养学生学习兴趣、动手操作能力、观察能力、思维能力和创新能力的重要途径，这些能力的形成和发展正是探究式学习必不可少的，也是培养和提高学生科学素养的重要方面。科学探究的过程需要有创新能力，实验教学应该是师生富有个性化的创造过程，要使学生实现主动学习和主动发展，就必须置学生于自主探究、发现的实验中，主张学生在自主探索的实验中发现未知，因此，实验教学的实施离不开创新。滑梯与摩擦力选自小学科学大象版四年级下册第五单元“开心游乐场”的第
2、三课。教材以探究滑动摩擦力与哪些因素有关为主线，安排学生猜想、设计实验、实验探究、合作交流与质疑验证等教学过程，让学生主动探究摩擦力与接触面的粗糙程度、施加的压力大小的关系，学生主动参与，动手动脑，积极体验，亲历科学探究的过程，主动获取知识，领悟科学思想，学习科学方法，充分体现了学生的自主性和创造性。二、实验描述（一）创设情境，引入课题师：（播放滑梯的图片）滑梯是我们的老朋友了，今天这节课我们将滑梯搬进课堂来模拟我们玩滑梯的过程。师展示滑梯模型（斜面和盒子），将盒子从滑梯上方释放，盒子会滑下来，在滑梯表面铺上毛巾，再次从滑梯上方释放盒子，观察这次滑动与第一次的滑动有什么不同？生：第二次的滑动变
3、慢了。师：盒子放在铺有毛巾的滑梯上，为什么滑动会变慢？生1：与摩擦力有关。生2：因为毛巾表面粗糙，摩擦力更大。师：是的，在这个滑梯模型中，盒子与滑梯表面发生摩擦，有摩擦力的作用。结合刚才的演示以及我们玩滑梯的经验，思考：摩擦力对物体的运动有什么影响？生1：摩擦力会使滑动变慢。生2：摩擦力阻碍物体的运动。师：对，因此，我们把一个物体在另一个物体表面上滑动时，受到的阻碍滑动的力，叫做摩擦力。（二）提出问题，猜想假设师：摩擦力是有大小的，如何测量摩擦力的大小呢？（师播放测量摩擦力的操作视频，学生观看后，师强调使用弹簧测力计的注意事项。学生动手操作：用弹簧测力计拉动木块在桌面和毛巾上滑动，测量摩擦力的
4、大小。）师：在刚才的操作中，我们感知摩擦力有大有小。那么，摩擦力的大小可能与什么因素有关？请同学们进行猜想。生：我认为摩擦力的大小和地面有关，如果在光滑的地面推箱子就会很省力，如果地面很粗糙就很难推动。师：哦，你认为摩擦力的大小和接触面粗糙程度有关。很好，还有吗?生：我认为摩擦力和物体的重量有关，如果一个箱子非常重，那我们肯定就推不动。师：你认为摩擦力的大小和物体的重量有关。我们通过一个拉凳子的小游戏来体验一下，现在需要两名同学的配合。（拉凳子游戏：第一次，由1号同学拉空凳子；第二次，2号同学坐在凳子上，1号同学拉动凳子。）师：两次拉动凳子有什么感受？生：第二次拉起来很费劲。师：对，凳子变重时
5、，拉起来很费劲，就是因为产生的阻力-摩擦力变大。其实，物体重量对摩擦力有影响这一说法是不准确的，凳子变重其实是对地面的压力变大了，所以可以推测：物体压力大小对摩擦力大小有影响。（三）设计实验，实验验证探究一：摩擦力大小与接触面粗糙程度的关系师:刚才同学们提到两个可能的因素，这就需要我们用实验来一一验证。老师准备了一些器材，如果要研究摩擦力大小与接触面粗糙程度的关系，选择哪些材料呢？怎么设计实验呢？（小组讨论，设计实验）生1：我们组选择的接触面是纸板和砂纸，先把木块放到纸板上，用弹簧测力计拉动木块，看看测力计的示数；再把木块放到砂纸上，用弹簧测力计拉动，看测力计示数有什么变化。生2：我们组选择的
6、接触面是桌面和毛巾，把木块分别放在桌面和毛巾上，用测力计匀速拉动，记录测力计的示数。师：说得真棒！接下来，请各个小组合理分工进行实验，并做好实验记录。（小组实验后，进行成果展示，由各小组代表利用展台展示实验探究单，并进行讲解）得出结论：当物体压力相同时，接触面越粗糙，摩擦力越大。实验记录单（一）研究问题摩擦力的大小与接触面的粗糙程度有关猜想与假设接触面越 ，物体受到的摩擦力越 。接触面物体摩擦力（N）摩擦力的平均值（N）木块+（）个钩码木块+（）个钩码我们的结论：探究二：摩擦力大小与物体压力大小的关系师：结合上个实验的经验，如果探究摩擦力大小与物体压力大小的关系，实验中改变的条件是什么？不变的
7、条件是什么？生：改变的条件是物体压力大小，可以通过改变物体重量来改变物体压力。不变的条件是接触面。师：说得真详细！那么，这个实验选择哪些材料呢？怎么操作？生：我们组选择的接触面是桌面，先用弹簧测力计拉动木块，记录弹簧测力计的示数。再在木块上增加不同数量钩码，用测力计拉动放有钩码的木块，记录弹簧测力计的示数。师：很棒！描述得真完整！其他小组你们同意吗？有没有不同的想法？生：我们组选择的接触面是防水布，做法跟上个组类似。师：看来大家已经掌握了设计实验的原则。请各个小组进行实验，并做好实验记录。（小组实验后，进行成果展示，由各小组代表利用展台展示实验探究单，并进行讲解）得出结论：当接触面的粗糙程度相
8、同时，物体压力越大，摩擦力越大。实验记录单（二）研究问题摩擦力的大小与物体的压力大小有关猜想与假设压力越，物体受到的摩擦力越。接触面物体摩擦力（N）摩擦力的平均值（N）木块+（）个钩码木块+（）个钩码我们的结论：当相同时，（四）回顾反思，提炼方法师：通过实验，我们发现了接触面的粗糙程度、物体压力都会对摩擦力产生影响，所以摩擦力的大小与多个因素有关。那么，我们是用什么方法来研究摩擦力的呢？生：我们一次实验只研究一个因素，比如，当研究接触面粗糙程度对摩擦力的影响时，控制物体压力不变，选用不同粗糙程度的接触面进行研究。师：对，在研究某个因素时，只改变这个因素，要保证其他的因素保持不变，这样才能得出摩
9、擦力与这个因素之间的关系。思考：我们能把几个因素放在一起做实验吗？生：不能，如果接触面和物体压力都改变，我们就不能判断摩擦力到底是受哪个因素的影响了。师：说得真棒！所以当我们碰到多个因素都有可能会影响实验结果时，我们就可以把一个复杂的多因素问题，变成几个简单的单因素问题，进而分别进行研究。其实我们已经用过好多次这个方法了。想一想，以前有哪些实验用过这个方法？生1：研究种子发芽的实验用过这个方法。生2：摆的快慢与什么因素有关的实验中用过。师：看来你们对前面的知识记忆很深刻。这是一种很重要的科学研究方法，叫做“控制变量法”。（五）巧控摩擦，实际应用师：摩擦力无处不在，人们有时设法增大它，有时设法减
10、小它。生活中有哪些增大、减小摩擦的方法？（小组讨论，选出学习单中增大和减小摩擦力的例子）师：生活中还有哪些增大、减小摩擦的方法？请同学们课下寻找生活中其它应用摩擦力的例子。思维拓展：假如生活中没有摩擦力，世界将会怎样？生1：没有摩擦力，走路会打滑，我们会无法行走。生2：没有摩擦力，手会拿不起东西。.师：同学们很善于思考，善于联系生活实际。其实，科学和生活息息相关，当我们用心去观察和探索时，会发现生活中有很多的奇妙之处，也希望同学们多多利用学到的科学知识解答生活中的现象、解决生活中的问题。三、实验创新点1.滑梯模型的引入。在上课之初，教师展示滑梯模型并模拟滑滑梯的过程，不仅可以大大激发学生的学习
11、兴趣，而且有利于建构学生对摩擦力这一概念的认识。学生虽然都玩过滑梯，在生活中感受过摩擦力，但是学生对摩擦力的概念还是一知半解，在学生的前概念中关于摩擦力对物体运动状态的影响是什么还是很模糊。通过滑梯模型的演示，学生可以直观地看出摩擦力对物体运动状态的影响，进而加深对摩擦力概念的理解，有利于实现学生前概念的有效转变。2.小游戏启发学生有针对性进行猜想。在探究实验的猜想环节，学生一开始认为摩擦力的大小与物体重量有关，严格来说，这种说法是不准确的。通过拉凳子的真实体验，学生感受到凳子变重，拉起来更费力，而实际上凳子变重是凳子对地面的压力变大，凳子所受摩擦力变大，所以可以推测：物体压力大小对摩擦力大小
12、有影响。这一真实体验有助于学生基于已有的经验和所学知识，从现象和事件发生的条件、过程、原因等方面提出假设，有助于学生科学学科核心素养中科学探究与交流这一目标的达成。3.精选实验器材，小组间实验器材异质化。实验器材多样化，从生活中挖掘实验器材，如纸板、毛巾、防水布、砂纸这几种粗糙程度不同的接触面均取自生活，这样不仅拉近了科学实验与学生之间的距离，还增加了实验论证的可靠性。此外，小组间实验器材的设置略有差异，给学生自由选择的空间，最终各个小组验证能否有一致的发现，这不仅能激发学生的求知欲，充分调动学生的主观能动性，启发学生主动参与、自主探究，还有助于培养学生严谨认真、实事求是的探索精神，以及独立思
13、考、敢于质疑和善于反思的创新精神，符合科学学科核心素养中科学思维与创新、科学态度与责任两大目标的要求。四、实验效果评价（一）表现性评价关注学生学习行为表现，聚焦探究过程，主要包括独立解决问题、协作交流、自我调节、自我评价、行为习惯、课堂合作交流等方面的能力。学生参与课堂活动的评价可包含“自评、小组互评、教师评价、总评”四个方面，让学生对自己的学习状态有全面的了解，根据各项活动情况反馈，教师评价与学生评价相结合，可以在课堂最后阶段由组内交流完成评定工作，要求优秀占组员人数的15%，良好占组员人数的25%，合格以上占组员人数的60%以上，不合格占组员人数比例根据情况适当分配，对不合格同学建议给机会
14、补救。1.课堂学习评价表课堂学习评价表班级：姓名：评价项目评价标准评价等级自评小组评教师评综合评价情感态度能积极主动参与全部的探究活动主动提出设想，大胆提问探究兴趣浓厚合作交流能与组员相处融洽，合理分工能认真倾听组员的意见能与组员合作制定探究活动方案实践活动能明确每个阶段的探究目的及活动形式及时利用实验单记录探究过程对自己选择的主题有序进行实验，并及时记录总结课堂调查：书面写出你在学习本节课时所遇到的困难，向教师提出较合理的教学建议我这样评价我自己：伙伴眼里的我：老师的话：注：（1）表格中各项评价项目表现优秀得，表现良好得，表现一般得。（2）“我这样评价我自己”、“伙伴眼里的我”以及“老师的话
15、”都是针对课堂学习情况的概括性评判和描述。2.课堂小组协作学习评价表课堂小组协作学习评价表组别：组员：评价内容评价等级小组自评教师评综合评价小组成员间相处融洽，合理分工回答问题时组员间能发挥合作精神小组能合作制定探究活动方案小组能在规定时间内规范完成实验操作小组及时记录实验数据，有序填写实验单小组代表进行成果汇报时表达清晰自然，语言规范注：表格中各项评价内容表现优秀得，表现良好得，表现一般得。（二）测验性评价1.内容：（1）教材必备知识检测 （2）课时测试检测2.评价量规完成训练题目后，根据完成的数量与正确率评定等级.等级过程表现顶级棒必备知识全对且完成全部拓展题目优秀必备知识全对且完成大部分
16、拓展题目良好必备知识全对且能完成少数拓展题目合格必备知识全对继续努力必备知识有错五、实验反思本节课的设计是在课堂教学的实践和摸索中不断完善的，在这个过程中，笔者也有几点思考。科学课堂中体验式学习活动能够充分发挥学生的主体作用，打破枯燥乏味的学习氛围，使学生在“做中学、学中思”，是培养学生科学素养的有效途径。在本节课探究实验的猜想环节，学生一开始认为摩擦力的大小与物体重量有关，通过拉凳子的小游戏这一真实体验，学生感受到凳子变重，拉起来更费力，而凳子变重其实是凳子对地面的压力变大，进而推测摩擦力大小可能与物体压力有关。这一真实体验加深了学生对物体压力这一影响因素的理解。此外，在探究摩擦力大小与什么因素有关的实验中，学生亲历从提出问题、猜想假设、设计实验、实验操作、得出结论、反思交流这一系列科学探究的过程，学生在真实体验中，能够深刻认识到摩擦力大小与接触面粗糙程度和物体压力的具体关系。这样的学习活动不仅加深了学生对科学知识的理解，还有利于提升学生的思维能力，加强学生之间的合作和交流。
