儿童亲历标准科学工具产生历程的价值探寻与实践研究

秦爱军

摘要：教科版小学科学教材中有“标准科学工具”的内容，本文尝试从让儿童亲历标准科学工具产生历程的角度开展教学，并从科学知识、科学方法、情感、社会技术这四个方面来探寻其中蕴含的教育价值。

关键词：亲历;标准科学工具;产生历程;价值探寻

中图分类号：G623     文献标志码：A     文章编号：1674-9324（2016）41-0278-03

一、前言

本文所指的标准科学工具是指用于计量物体长短、体积、轻重、温度等的物体，一般包括量筒、直尺、雨量器、弹簧测量计、温度计等。通过调查，笔者发现小学科学标准科学工具内容的教学流于表面，基本流程是观察认识、学习使用和练习操作。这样容易导致以下结果：

1.学生不明白工具为何有这样的结构。

师：请大家仔细观察弹簧测力计由哪几部分组成的？想想各部分有什么作用？

学生对照书本观察。

师：每一大格是多大的力，一小格是多大的力，最大测量范围是多少。

2.学生不理解工具材料为何这样选择。

师：用力慢慢拉弹簧，观察弹簧的形状有什么变化。拉力慢慢减小，弹簧的形状又有什么变化。试着说说弹簧测力计为什么能测量力的大小。

生：用力拉，弹簧伸得长，拉力小弹簧伸得短。

玩过弹簧的儿童都知道，橡皮筋也具有同样的特点，橡皮筋可以代替弹簧吗？两者特点完全一样吗？学生不得而知，也没有产生这样的疑问。

3.学生不明白工具为何这样使用。观察之后，课件出示“弹簧测力计测重力时的注意事项”后练习使用。

学生能做到按要求测量，但为什么读数时要平视？为什么要先检查指针是否对准“0”刻度？为什么要手拿提环？这些学生都不明白。

这样的教学效果并不是特别理想，学生对观察是缺乏兴趣的，他们只关注如何使用，对工具是如何产生的，为什么这样设计缺乏认知。

二、研究的模型图

三、教学实践

让儿童亲历标准科学工具产生历程是一种全新的尝试，在充分研读教材的基础上对教材进行拓展，引领学生通过选择材料、设计制作、进一步研发等“亲历探究”来更好地理解和掌握工具的使用，促进思维发展。

1.读透拓展教材。教师必须对教材有一个全方位的研读。初看教材，了解在教材中标准科学工具内容的分布，所处的地位;细品教材，阅读教师参考用书，读懂文本的每一句话，每一幅图，明确教学内容与教学目标之间的关系。反思教材，依据教学经验，按照学生实际情况反思教材设置的合理性和适用性，对教材质疑、调整、改进。拓展教材，思考能否用更有效的方法和器材来达成我们的教学目标，促进学生思维的发展。

2.设计研发学具。在对教材透彻理解整体把握的基础上，我们需要对教学目标重新定位，并设计和研发学具。如《测量力的大小》的技能目标：经历测力计产生、改良的过程。科学规范地使用测力计测量力的大小;情感目标：体会到工具的产生源自生活的需求，又能更好地为我们的生活服务。材料：橡皮筋、弹簧、铁架台、夹子，塑料板、记号笔、1袋米，3袋等重的沙子、记录纸、弹簧测力计。

如图所示：每袋米等重，每袋沙子也等重，米和沙子重量不同;在塑料板顶端装上挂钩挂橡皮筋和弹簧，橡皮筋和弹簧上可以钩住米袋和沙袋;夹子夹住记录纸固定在铁架台上;橡皮筋、弹簧有弹性，棉线几乎没有弹性;记号笔用于在记录纸上画记号。

3.引领“亲历”探究。“儿童亲历标准科学工具产生历程”实际上是模拟让儿童经历人类从生活需要出发，发明并慢慢改良工具的过程。由教师提供材料和学具，从生活中的某种需要出发，逐步引领孩子想出方法，进行探究，从而解决问题。《测量力的大小》一课笔者设计了由“猜测两个物体轻重，掂一掂比较”入手、“选择合适材料比较轻重”、“选择合适材料制作工具”、“观察认识弹簧测力计”、“学习使用”等环节，目的是让学生亲身感受到工具的产生和改良的过程，同时还能让学生更好认识和使用弹簧测力计。

4.指导实践操作。“儿童亲历标准科学工具产生历程”主要分三步走：首先对比工具，了解构造。引导学生把自制原始的工具和实验室的工具对比，发现区别。接着初次使用，反馈数据。然后掌握方法，再次使用。标准科学工具的操作使用有多项注意点，需要反复操作才可以掌握。

四、价值探寻

1.科学知识方面。

（1）在对比特性的基础上选择材料。工具的产生来自人们的生活需要，材料同样是人们在长期的生活中逐渐发现的。不同的材料有不同的特性。

出示一袋沙子和一袋米，师：猜一猜谁受到的重力更大？

生1：沙子重。生2：米重，看上去米更多。

师：你能用什么方法比较出来？生：电子秤、天平。

师：是个好办法，但是老师今天没有准备。

教师出示棉线、弹簧、橡皮筋，问学生选择哪种并说理由。

生1：我选橡皮筋，因为橡皮筋有弹力。生2：我选弹簧，因为弹簧也有弹性。

师：为什么不选择棉线呢？生：棉线没有弹力。

通过对比，弹簧和橡皮筋因为有弹力而胜出。

（2）在尝试测量的过程中认识结构。儿童亲历标准科学工具的产生历程，需要在使用粗糙自制工具测量的基础上进行对比，从而发现两者的异同。

师：我们用自制的简易温度计比较出了2种液体谁更热一些，大家对比观察实验室用的温度计，看看哪些小组获得的信息多。

组1：我们组发现温度计的刻度范围是0℃-100℃;每一大格是10℃，每一小格是1℃。能够很清楚地知道是多少度。

组2：温度计的刻度范围应该是-5℃-103℃，虽然没有标出数字，但是有刻度。

组3：我们发现刚刚拿到温度计时读书时23，手握住下面后厘米红色的东西慢慢升到32.温度计中间应该是空的。

组4：我们组还发现，温度计顶端有一个空的泡泡。

自制温度计只能大致测量出水温是冷、温和热，比较粗糙。在此基础上去发现实验室的温度计结构事半功倍。

（3）在明白结构的基础上正确使用。标准科学工具的正确使用不是一次指导就能够完全学会的，需要一个反复的、不断纠正的过程。建立在明白标准科学工具结构基础上的操作，更有利于学生掌握正确的操作技能。雨量器是用来收集降水的专用器具，通过配套量筒来测定降水量。气象站的雨量器要如何使用呢？为什么有一个不一样的量筒呢？通过观察，学生发现，接水的容器口子更大，大容器中的水倒入特制小量筒自然高度不同。

2.科学方法方面。

（1）在猜想后验证。在教学活动中，教师要让学生大胆猜想，仔细观察，谨慎思考，进行验证。

简易雨量器的选用需要透明直筒玻璃杯。大小不同的直筒玻璃杯测量出的降雨量都一样吗？学生高度怀疑，让学生带着这种猜想去进行验证。可以用洒水壶高空喷水模拟降雨，也可以雨天把这些容器放在室外测量水的高度。

通过实际测量，学生惊讶的同时明白了科学道理。

（2）在操作中发现。知识不能仅通过传授和模仿而来，必须要让学生成为一个小小的研究者，在实践操作中积极探究，主动学习。老师要给学生提供自主探究的条件，让他们自己“发现”知识。

活动1：先用橡皮筋比较出一袋沙子和一袋米的轻重;再用弹簧比较出一袋沙子和一袋米的轻重。

完成任务1的小组，用一袋米换取新的任务单和材料。

活动2：一边挂一边观察思考：

橡皮筋和弹簧都可以比出一袋米和沙子有多重，两种材料有不一样吗？学生顺着“探索—发现”的主线，分别对橡皮筋和弹簧进行探究，从实验记录单上寻找不同点，这样的学习是积极的，这样的探究能够真正激活学生的思维。

（3）在类比中联想。标准科学工具产生的历程往往伴随着举一反三，触类旁通。学生通过类比思维方法，沟通新旧知识联系，发现科学原理。

师：简易温度计只能大致区分出冷、温和热，普通温度计可以测量水的温度。通过课外收集资料你还知道有哪些温度计吗？

生1：测量体温的体温计，最小刻度0.1℃，量程35.0℃—42.0℃。

生2：测量气温有气温计，我家的气温计测量范围是-30℃—50℃。

生3：我家有数字温度计，很快就可以知道几度。

师：不接触物体可以测量温度吗？你觉得还有哪些先进的温度计？

教师出示购买来的温度计（如图）问：这也是温度计，一起来玩一玩。

科技发展日新月异，温度计这样的工具也是花样功能层出不穷。如上图的温度计，里面的液体密度随温度变化而变化，每一个玻璃球里所充的液体量不同，重量也就不同。气温上升，液体密度变小，较重的球慢慢沉到底部。学生明白其中的原理后，震惊不已。

3.情感方面价值的探寻。

（1）从计量单位源于人名中激发学生热情。标准科学工具的计量单位很多采用的是科学家的名字，比如牛顿、摄氏度等，学生充满了羡慕。教师继续拓展，用人名作为计量单位的还有哪些。此外，还可以告诉学生第一个发现某颗星星的人可以申请这颗星星的命名权。

（2）在亲历工具产生历程中体验成功。学生最喜欢实验，亲历标准科学工具产生历程，更能体会到探究的喜悦，如果这个探究是创新的，那么喜悦更巨大。

弹簧和橡皮筋都有弹性，都能够比较出一袋沙子和一袋米谁更重一些。但是两者有不同点吗？

学生对比记录纸上的刻度，发现：橡皮筋伸长间距不均匀，越来越大;弹簧的伸长间距基本相等。师：如果要做一个可以测量物体轻重的工具，你选择弹簧还是橡皮筋？说说理由。生：我选弹簧，因为弹簧伸长的距离基本相等。

本课教材的拓展活动中要求学生用橡皮筋作为制作简易测力计的材料，并没有指出橡皮筋和弹簧实质不同。通过这样的“创新发现”，学生体会到巨大的成功。

4.社会技术方面的价值探寻。新课标指出：科学技术促进了生产力的发展，为人类在更大范围、更深层次上认识并合理利用自然提供了可能，促进了人们的生产方式、生活方式和思维方式的变革。

（1）从纵横对比中发现优点。社会是不断发展的，社会的科学技术也是不断进步的。在儿童亲历标准科学工具产生历程之中，学生能较容易领悟这点。尺子发明以前人们是怎么测量长度的呢？手张开，大拇指和中指的距离是一尺;人的小臂上有尺骨，可以作为一肘……历史慢慢发展，科技慢慢进步，出现了统一的长度厘米、米等。长度的标准科学工具也日益丰富，三角板、直尺、米尺、布卷尺、钢卷尺……

（2）在发现不足后尝试改进。标准科学工具来源于生活需要，又服务于生活，在不断的使用中创新和完善改进。钟表的出现和创新就是如此。人们根据太阳掌握时间，日出而作，日落而息，利用光影计时;发明了水钟，用水测量时间;发明了机械摆钟;现代的计时工具更丰富多彩：秒表，石英钟……让儿童经历一个单元的工具产生、改进过程，学生能够深深体会到创新的魅力。

五、研究的成效

两年多的持续专研取得较好的效果，以此思路设计的教学，制作的教具获得好评。

1.更好地促进教师专业发展。首先促进教师对教材的有效研读，找出不足，有所突破，助力经典内容教学的再设计。其次促进教师对课堂的有效思考，让学生经历标准科学工具产生的历程源自课堂，服务于课堂。学具再设计，离不开教师对学生的思考和理解。另外也提升教师的创新设计能力，这是一个挑战！

2.更好地提升学生学习效率。首先提升了学生实验探究的有效性，学生的发现更具说服力，理解了如何使用，提升了学生对工具原理的认识深度和广度。其次提供了学生生动的创新榜样，对工具的一系列改进中，学生会看在眼里，用在手里，思在心里，他们会知道原来工具还可以有更好的突破，这就是学生创新教育的活素材。最后，提高学生的学习兴趣。从生活实际出发设置的一系列活动让儿童“亲历”标准科学工具的产生、改良的过程，学生趣味盎然。

标准科学工具产生历程蕴含了丰富的科学教育价值，以学生为本，让学生经历标准科学工具产生的历程，值得尝试。

参考文献：

[1]教育部.全日制义务教育科学（3-6年级）课程标准（实验稿）[M].北京：北京师范大学出版社，2002.

[2]教育部.义务教育初中科学课程标准（2011年版）解读[M].武汉：湖北教育出版社，2012.

Children Through the Standard Scientific Tools Produce Course Exploring and Practice of Research

QIN Ai-jun

（Jiande City Hangtou Central Primary School，Jiande，Zhejiang 311612，China）

Abstract：Teach edition of the elementary school science teaching material of the content of the "standard scientific tools"，this article tries to let children through standard teaching scientific tools to produce process point of view，and from the scientific knowledge，scientific method，emotional，social technology to education implied in the four aspects of value.

Key words：experience;standard scientific tools;produce process;exploration of value