美国小学科学课堂教学的典型案例分析

打开文本图片集

摘 要 美国佛罗里达州科学、技术、工程和数学研究中心学习项目长年为该州的科学教师提供专业发展培训，其开发的科学课堂教学设计十分成熟。本文将选用其中一节典型的科学课进行介绍，并分析对我国小学科学课教学的启示，以期对我国的科学课教学有所借鉴。

关键词 科学课 教学设计 案例

中图分类号：G424 文献标识码：A DOI：10.16400/j.cnki.kjdkx.2017.12.068

Abstract The Florida State Center for Science， Technology， Engineering， and Mathematics Studies program has provided professional development training for state science teachers for years and has developed a well-designed science classroom. This article will choose one of the typical science classes to introduce and analyze the enlightenment of science teaching in elementary schools in our country with a view to our country"s science teaching.

Keywords science course； teaching design； case

“FCR–STEMLearn”是佛罗里达州科学、技术、工程和数学研究中心学习项目的缩写，该项目由美国佛罗里达州的科学、技术、工程和数学研究中心与佛罗里达州的67个学区，以及三个农村教育联盟共同开发的一个中小学数学和科学教师的专业发展项目。到目前为止，该项目已经在佛罗里达州为2000多名数学和科学教师提供专业发展培训。培训项目组邀请了相关科学家、数学家和教师一起研发培训内容，其开发的科学教学设计案例具有很好的借鉴意义。本文的教学案例选用其中一节典型的科学课进行介绍，主题是小学五年级的科学课程“摩擦力”，并分析其对我国中小学科学课教学的启示。

1 摩擦力科学课教学设计

本节摩擦力科学课堂的教学设计主要分为四个部分：摩擦力概念的提出、实验探究、教师组织总结研究成果、学生评价。

1.1 提出摩擦力的概念

教师向学生提问“运动为什么停止？”并把这个问题板书在圆圈内，画上几个分支，把学生的答案写在分支上，如图1所示。[1]学生如果没有思路，教师可以引导学生对这个问题进行思考：“比如我们如何能让行驶的汽车停下来？”最终得出这种让运动停止的力，称为摩擦力。引导学生思考生活中摩擦力的例子，例如：两只手搓动时的摩擦力，自行车的刹车也是利用摩擦力。让学生回家试试把自行车翻过来，用手来蹬轮子，达到一定速度后刹车，感受刹车制动时的摩擦力。

1.2 实验探究

实验前先和学生讨论如何增大与减小摩擦力，通过生活中的实例，比如打蜡的地板和岩石，拉动空的马车和装满书的马车，引导学生提出摩擦力的大小与接触面的粗糙程度以及压力大小有关。把全班分成几个小组进行实验，每个小组三到四个学生。研究的主题是摩擦力是如何增大和减少的？

实验器材包括：几辆不同款式的小汽车、泡沫板、沙滩巾、胶带、尺子，几本厚的书（叠起来大约一英尺高），两套教材（相同尺寸），一个摩擦力数据采集表，如表1。

研究问题1：“小车在光滑还是粗糙的接触面上移动得更快？”

实验的准备工作：向学生说明我们选用的光滑轨道是泡沫板，粗糙的轨道是包上沙滩巾的泡沫板。首先，让学生在泡沫板的一端放置一摞书（约1英尺高），形成一个“斜坡”。（可以在另一端放置一块砖头或重物，以防止木板滑落。）其次，为了使结果更准确，小汽车要选速度差不多的。可以让几辆小车从坡道一起滑下比较下哪两辆小车的速度最接近。把小车一起放在坡道顶端，一位学生拉着小车绳子，松开绳子让它们在坡道上运动起来，反复几次，找到速度最接近的两辆小车。接下来布置光滑和粗糙跑道。用沙滩巾盖住泡沫板的左侧，并用胶带固定住，以防止滑落。这样泡沫板上就出现两个轨道，一条泡沫板的光滑跑道和一条沙滩巾的粗糙跑道。

实验开始：首先让学生在表格上写下猜测结果，小车在光滑接触面和在粗糙接触面上哪个运动得更快？接着让两辆小车开始比赛，用米尺测量出发位置，保证出发高度相同，同时松开拉着小车的小绳以保证出发时间相同。要求学生在数据采集表上写出观察结果，内容包括哪辆小车运动得更快，光滑接触面和粗糙接触面哪个摩擦力更大。

研究问题二：“用食指在书桌上移动一本教科书会比移动两本更容易吗？”

给学生做示范如何将课本移过书桌，跟第一组活动一样，先让学生完成数据采集表里的预测部分，预测用食指移动一本书是否比两本更容易，以及同样只推一本书，在桌上比在铺上沙滩巾的桌上是否更容易。提醒学生把观察结果记录在数据采集表上。组织学生进行小组讨论，分享他们的观察結果。通过实验结果得出更重的书需要花费更多的力量来推动，鼓励学生思考物体的重量与物体移动速度快慢的关系，从而得出摩擦力与压力之间的关系。

1.3 教师组织总结研究成果

让小组代表发言分享实验结果，教师引导学生得出本节课的实验结论。分析第一个实验时让学生把关注点放在汽车与轨道接触面之间的摩擦，得出接触面粗糙程度与摩擦力之间的关系。鼓励学生从第二个实验中思考摩擦力与压力之间的关系。在黑板上列出摩擦力大小的两个决定因素：接触面粗糙程度与压力大小。

教师指出摩擦在我们日常生活中扮演着重要的角色。有时我们会试图增加摩擦力，有时则想减少摩擦力。让学生思考生活中的例子，哪些体育项目为了获得更好的成绩需要增大或减少摩擦力。可以举这些实例：体操运动员为了减小手和高低杠的摩擦会在手上抹一些粉末；鞋子上的防滑钉让足球运动员跑动起来更稳；雪车选手要想滑得更远需要减小摩擦，奥运会的游泳运动员为了减少摩擦需要剃光胳膊和腿以加快速度。

1.4 学生评价

学生评价包括总结性评价和形成性评价。要求学生写一个简短的体育新闻，新闻内容主要是关于某项运动中摩擦力所起到的作用。包括精彩的运动图片以及四到六个描述摩擦力是如何影响运动员在这项运动中的表现的句子，把学生写的文章展示在公告栏上。另外让学生完成课后作业。教师将根据学生的文章和课后作业给出总结性评价。形成性评价则是教师在上课期间定期停下来问学生各种问题以了解学生是否理解了相关的概念。并根据学生完成实验研究任务的进程和完成度来评价他们的能力。最后利用协同合作能力量化表对学生与他人合作的能力进行评估。

2 教学案例的启示

2.1 设计探究记录表

美国的课堂通常每个小组会分发探究记录表，记录表是教师引导学生完成课堂研究任务的有力助手。例如这个摩擦力的教学案例的数据采集表，内容包括三个部分，猜测结果、记录结果和拓展思考。记录表十分明确地展示了学生在课堂上需要完成的内容，填好记录表也就基本完成了课堂任务。这个记录表的设计从一定程度上减轻了教师的负担，提升了课堂效率。在我们的教学中，一般没有特地去设计记录表，通常让学生按照书上的表格来记录数据，虽然节约了资源，容易出现学生对研究课题不明确，对教师提的问题还没有深入思考就进入了下一个环节。因此在课堂上可以为学生准备实验探究记录表作为探究活动的提纲。

2.2 利用思维导图培养发散思维能力

著名心理学家吉尔福特在《智力的三个维度》中指出：“發散思维是创造思维的主要组成部分；人的创造力主要依靠发散思维。”[2]本教学案例中在涉及到运动因为什么停止这个核心问题时，通过画一张简单的思维导图巧妙地引导学生思考。利用导图围绕一个问题寻求多种答案，并最终对这些答案进行分析。

2.3 从做中学，培养学生实验技能

虽然本节课实验探究的内容看起来并不多，好像并不需要太多的时间，但本节课计划的学时为两个课时。这一点可以看出美国的科学课堂是很愿意花时间让学生进行实验操作的，相比较来说中国的课堂往往安排得更紧凑，老师经常留给学生做实验探究的时间比较短。通常为了能顺利完成教学任务，很难做到完全放手让学生去做实验，教师干预较多。如果是同样的实验内容，国内的老师在器材的选择上一般不会给更多的选择，比如这个实验通常就直接给学生同一种型号的小车，免得学生在这上面犯错，浪费时间。同时也就让学生失去了更多的体验以及对科学研究方法的实践。在教学中最好能尽量地放手让学生去经历实验过程，不过多地干预，真正体验科学研究的历程，培养学生的实验技能。

2.4 注重过程性评价

本节课的学生评价不仅有总结性评价更有形成性评价，关注对学生课堂学习过程的评价。形成性评价是对学生在课堂中对教师呈现的内容的理解程度和进行探究任务过程中表现出来的能力和不足进行评价。教师通过在课堂上不断向学生提问，收集学生达成目标的程度，这样可以让教师了解学生当下的成就水平，以便在课堂上更好地激励学生。同时形成性评价也为教师改进教学策略和进度安排提供了依据，有益于因材施教。[3]我们的课堂教师对形成性评价的应用较少，评价以课后作业的分数为主。教师的提问并不多，缺少对学生的关注。好像提高了效率，但是容易出现学生对知识点吸收不好的情况没有被及时发现。教师应在教学过程中实施评价性评价，发挥其改善学生学习的作用。

参考文献

[1] Friction Time .[EB/OL]. http：//www.cpalms.org/Public/PreviewResourceLesson/Preview/76454.

[2] 彭娟英.基于思维导图的初中生发散思维培养研究[D].曲阜师范大学，2012：5.

[3] 赵德成.教学中的形成性评价：是什么及如何推进[J].管理与评价，2013（3）：47-51.