专题学习8科学小制作的教育价值

1、专题学习8 科学小制作的教育价值【主题内涵】美国国家科学教育标准指出：学科学是一个积极主动的过程。学科学是学生们自己要实践的事，而不是由别人来代替。“动手”的实践活动自不可少，但这还不够，学生们还必须有“动脑”的理性体验。以活动为载体是科学课程标准实验教材的显著特点，这里的活动有着各种各样的形式，其中科学小制作是常见的活动类型，如在教科版科学教材中就有“造一艘小船”“制作指南针”“制作我们的小乐器”“制作我的小房间”、“制作气球小车”等内容。这些大量的科学小制作活动旨在让学生动手动脑学科学，它承载着科学教育中科学与技术的内容要求和功能，在科学小制作活动中，学生通过完成带有技术目标的任务这样亲身

2、经历，提高解决技术问题的能力和技术设计的能力，包括确定一个简单的问题、提出解决方案、实施提出的解决方案、对产品或设计的评价、针对问题或设计和解决方案进行交流，增强对科学与技术的理解。科学小制作一般结合某个研究专题进行，鼓励学生利用身边废旧物品等简单材料搞科学小制作，以促进学生运用所学知识，发展操作技能和情趣。如何通过制作，让学生在“做”的过程中，多种器官协调作用，动手、动眼、动口、动脑，在做中学，促进学生的心智技能和动作技能协调发展，则是科学课有别于手工制作课的重要特征。“听，会忘记；看，能记住；做，才能学会。”应该说，技术设计与科学探究是一种平行的活动。我们要根据学生的已有经验，充分挖掘教材

3、的技术设计内涵和教学活动的教育价值，在课堂中让学生既动手又动脑，使学生进一步理解科学、技术与社会的关系，乐于用学到的科学知识改善生活，以提升科学素养。【案例描述与评析】案例1：像火箭那样启动小车教学片断1：情境创设的有效性课的开始，师从口袋摸出三个气球。问：“谁帮老师吹大这三个气球？”三位学生上台吹气球。有位学生很容易就把气球吹起来了，而有位学生脸都吹红了，气球还是吹不大。下面的学生开始笑了起来。师接过三个气球，指着一位气球吹得最大的学生说：“看来吹气球还有学问的，大家都发现你吹气球的功夫特好，可以给大家介绍其中的经验吗？”这位学生煞有经验：“吹气球前要先将气球拉一拉，然后憋一口气用劲吹，刚开

4、始吹的时候可能特花力气，只要吹大一点点，后来就好吹了。”教师追问“把气球先拉一拉的目的是为了什么？”学生答到：“让气球更有弹性，更加容易吹大。”此时，教师开始吹气球：一个气球，两个气球，在说话的同时故意放了一个气球。生笑。师：怎么了？生：气球飞了。师：气球飞了，它又是怎样飞的呢？生静默。于是，老师再放掉一个气球，提醒学生看仔细。生：老师把气球放了，气球就飞了。生：因为气球漏气了，它就飞了。生：气球在空中乱飞。生：气球在空中划了道弧线。生：气球像乌贼那样倒退着走（多形象的比喻）。师：老师又没给气球任何动力，气球是靠什么飞起来的呢？生：气球的气喷出来，气球就飞起来了。生：气球靠气流的冲击力飞行的。

5、生：气流从气球口喷出来，气球就倒飞起来了。师：让我们来研究研究气球的运动规律吧。教师课件演示，学习什么是反冲。在生动的问题情境中，活动开始了，学生形象地描述气球“漏气”而产生的运动状况，如气球的运动在空中“划弧线”、气球会倒飞气球的运动和空气有关，而且运动速度快，轨迹不规则，这是多么引人入胜的场面啊！教师补充用课件进行反冲的演示,充分发挥现代教育媒体的作用，并达到良好的教学效果。为学生下一步利用气球的反冲原理制作小车活动奠定认知基础。教学片断2：方案设计的思维性师：（出示小车）在小车上装上气球，做一辆气球小车，我们需要解决哪些问题？生：怎样把气球绑在小车上。生：怎样让小车不乱跑。师：你所说的乱

6、跑是什么意思？生：气球在空中是乱跑的。师：（课件出示下列两个问题）除了刚才大家讨论的问题外，还有这么些问题值得研究：先吹气球还是先绑气球？怎样让小车开得又快、又远、又直？小车的运动速度、运动长度、运动方向各与什么有关？生小组讨论2分钟后汇报。学生设计的方案有：1、气球要先吹大，再装到车子上，因为气球放车子上以后就不好吹了；2、先将气球绑在车子上以防气球漏气，再吹大气球；3、先绑气球再吹气球，怎样让气球绑好又容易吹，暂时保密；4、气球的出气管必须水平，这样才能给小车更大的动力；要让小车快速运动，气球一定要吹大；小车要开的久，气球也要吹大。这是一个针对问题提出解决的方案的过程。学生会根据已有的知识

7、，通过讨论制定一个研究计划，也是一个动手之前先动脑的一个“心理历程”。在教师的帮助下，计划就这样被展开了，四种不同的方案意味着有多种不同的解决方法。此过程对学生来说是要完成一个挑战性的任务，而只有在学生明确自己的研究方向时，后续的“动手做”活动才会成为一个不断发现问题、解决问题、学生思维不断推进的一个过程。教学片断3：制作过程的探究性制作活动开始了：组A：开始的时候，他们小车的气球很快就漏气了，而且气流排放没有一定的方向，小车根本无法向前走，怎么办呢？他们开始各抒己见，认真地讨论了起来。组B：“管子太粗，管子太粗”怎么把管子弄细呢？怎么让里面的气源源不断呢？组C：“开起来了，开起来了”，孩子兴

8、奋的叫起来，可是一下子小车又停了下来，怎么回事呢？他们开始认真地思索起来。组D：派了一个人东走走，老师上去了解了下，原来他是出来“取经”的，回来后，“取经”的同学开始做汇报，小组讨论方案，他们说这是“吸取精华、剔除糟粕”。组E：他们发现材料不够，他们想到了新的材料，于是材料员就上来找老师了。组F：他们的小车一直打圈圈，就不前进，怎么回事呀？有的小组开始比赛了，为什么同样的设计，我们会输呢？我们还有哪些地方可以改进呢？这个过程持续了10分钟。在实施提出的方案的过程中，学生做着、想着，不断地修正着，他们的“产品”慢慢地出炉了。他们将相互合作，他们在相互启发，当然，有的小组会因它组的做法而改变自己原

9、先的方案，可谓取长补短吧！此时，教师更应该引导学生权衡制作过程中的制约因素，比如材料的自身方面。教学片断4：交流评价的启发性成果展示会开始了，教师总共请了4组学生上台汇报，每一组都有一个代表发言。第一组代表：我们给气球小车取了个名字，叫大力神号，请看大力神号的表演。演示，气球吹得很大，可惜一下子气就用光了。（生笑）生（建议）：因为你们的气漏得太快了，应该想办法让气漏得慢点。第一组代表：谢谢。我们发现汽车运动的方向和吸管的方向关系最大，要让车子水平直线运动，吸管必须水平，并且和车身成一条直线。（生鼓掌。）第二组代表：请大家先看我们小组小车的表演，（生演示，小车稳稳地开了六米多，生鼓掌。）欢迎大家

10、提出问题。生（问）：我觉得你们吸管的设计很怪，说说为什么这么做吧。第二组：这是我们的小车在设计上的一个重大创意，看我们吸管的形状，它像一个“竖折”的笔画，为什么这么设计呢？我们在开始研究中遇到了一个问题，气球吹大后老是会贴着地面，这样就会产生很大的摩擦，阻碍小车的前进，气球吹的越大，摩擦也越厉害，有些时候还把车轮都卡住了。为了克服这个困难，我们小组进行了好几次的改进实验，最终我们选择了这种方案。气球吹得再大，都不会影响小车运动。（生鼓掌。）第三组代表：我们的小车“红色双响炮”隆重登场。我们的车子用了两个气球，主要目的是增加气流量，让小车开的更快，更远。（生表演。）我们小组也有一个重要的研究发现

11、，那就是气球吹大，不一定就跑远，还要学会控制，要让气流慢慢出去，而不是一下子用光。我们小组碰到的问题是我们发现气球气少的时候比气多的时候速度快，不知道这是为什么，希望得到大家的帮助。生（自信地）：我可以帮你们解决这个问题，这是因为气球小车气多的时候都是在刚开始跑的阶段，气少的时候是后来阶段，车子在这个过程中本来就有越来越快的特点，所以你们看到的这是一个错觉。生（反驳）：我不同意你的观点，我们小组也研究了这一问题，两辆车子装两个气球，一个吹大点，一个吹小点，虽然最后吹大点的比吹小点的跑的远，但是一起跑的时候，吹小的就是比吹大的快，这和我们原来的想法截然相反。我们小组讨论认为，这是因为大气球的空气

12、阻力比小气球大，所以慢了。生：我同意后一种意见，不过，我个人认为，这除了和气球的空气阻力有关系外，和气球本身的弹力也有关系，气球吹的最大的时候，超过一定限度时，皮很薄，弹力较小，不能产生很大的动力；气球吹的小一点，它的弹力反而大。生：我认为这些因素对小车的运动都有影响，很多事情都是互相影响、综合作用的结果。师：是的，很多事情都是互相影响、综合作用的结果，其关系也是错综复杂的。我们的气球小车里面也有不少复杂的问题值得我们研究，希望同学们课后还能继续探究这些问题。这是一个成果展示会，更是一个相互交流评价以期发现问题、提升产品质量的研讨会。学生将从中得到启发、得到评定、分享成功的喜悦。影响小车运动速

13、度的原因是多方面的，尽管孩子的交流和相互评价、补充不能完全解决这一问题，但是，这一过程的经历，充分发挥了孩子的创造力、想象力，对于促进孩子的思维发展，促进孩子科学素养的提高无疑是十分有意义的。每个孩子对问题的分析都不是凭空的，都是有凭有据的。从学生汇报的内容中，我们不难看出，他们的思维活动不再局限在小车的制作上，也不只停留在对反冲的理解层面上。可以说，技术与科学相比，它更能激发孩子的创造力。教学片断5：技术设计的后续性师出示火箭发射的图片，播放学校建校庆典模型火箭发射的录像。师：反冲小车与火箭有什么相同的地方吗？生：他们都是用了反冲的原理。师：我们能把小车和气球放在一起，我们能把气球和火箭放在

14、一起吗？生异口同声：气球火箭。师：对，气球火箭期待着你们去研究制造，明年的学校周年庆典，但愿能看到我们同学设计的气球火箭给学校带来的祝福。反冲的气球同样反冲着学生的思维，将制作气球小车拓展到制作火箭，这是教师精心设计的后续探究活动，引发他们课后更多的探究，促进理解科学、技术与社会的关系。技术设计是可以迁移的，但更重要的是，对本产品的研究要不断修正和完善，而不停留于课堂的那“一点点”收获。案例2：学生为什么做不起来制作我们的小乐器是在这样的情境中展开的：教师用各种材料制作的小乐器演奏着美妙的音乐，学生被优美的乐曲声吸引着，教师一一介绍小乐器的名称，如笛子、小葫芦丝、排箫等，然后说：“刚才老师演奏

15、的乐器都是用一些身边的材料制作而成的。这节课，我们自己动手制作一件小乐器。”学生欢呼雀跃，拍手叫好。于是，教师在投影屏幕上打出所提供的材料名称：第一组是5个啤酒瓶、水、筷子；第二组是橡皮筋、纸杯；第三组是长短颜色各异的钢管若干，并对材料进行介绍。然后，教师在屏幕打出“友情提醒”：一，小组商量好，选择一组乐器；二，想办法是这些材料发出声音；三，想办法是这些材料发出高低不同的声音，尝试演奏一曲简单的乐曲；四、8分钟后，大家听下来向全班同学展示成果。教师一声令下：开始吧！学生像砸了锅似的，组长赶紧上台领自己组喜欢的材料，组内小朋友迫不及待打开乐器，叮叮冬冬敲了起来。事情并不那么如意，学生敲着，听者，

16、很快发现“不好玩”，能使材料发出声音，却难以使它发出高低不同的声音，更不能演奏音乐。于是，他们开始走动，想看看同伴是怎么做的。8分钟过去了，没有一组达到要求。教师以为时间不够，又暗暗延迟了7分钟。该到展示的时间了，教师急了，学生也急了光有“原型启示”是不够的，光给时间动手也是不够的。让我们回看第一个案例，不难发现技术设计的源泉在于打开学生的思维，使学生的思维卷入设计之中。而打开思维的需要科学知识和经验的铺垫、需要明确一个解决问题的方案，此方案应该是有针对性的。如果学生还不明白声音的高低和材料的长短有关，他在有限的课堂中不能完成任务，更不会有创意设计。案例3：一个完整的科技制作活动在学完“电”单

17、元的内容后，教师设计了一个“应用与设计”的活动。教学步骤如下：1、教师告知学生，各小组将运用所学知识设计一件电器或给自制的“房子”模型（可用一般运输用的纸盒制作）安装家庭照明用电系统。2、学生分组讨论各自的计划。3、各组根据计划设计清晰的电路图，并与教师和全班同学分享，接受提问以及建设性或批判性的建议。4、各组收集所需材料，按设计图组装成最后产品，作必要的测试和修改，最后送交电路设计展览评选。教师可邀请其他教师或高年级同学组成评委小组，同时邀请家长参观展览，由评委评选出最佳设计奖，并颁发证书。综观上述的三个案例，有几点还需强调：1、科学制作活动的设计要将科学探究、过程与方法、情感态度价值观、科

18、学知识三个维度的目标有机结合起来，突出对技术设计的要求，而不仅仅是技能方面。尤其是让学生获得科学与技术的关系。纵观案例1的课堂教学的整个过程，我们不难发现孩子的收获是多元的。对学生的要求更多的是理解科学概念和发展探究能力，而不是简单的、机械的动手操作。“很多事情都是互相影响、综合作用的结果。”虽然是一句不怎么惊人的话，但它却体现了孩子世界观上的一种认识，这应该是小学科学教育告别学科本位的重要成果。2、动手做的过程要以学生的思维能力发展为重点，案例1的教学方式不是单纯的学习有关气球小车的制作技能，也不是单纯的学习有关反冲的知识，而是在科学探究的背景下展开相关活动的：问题情境讨论制定设计方案动手制

19、作成果交流展示明确后续探究活动，而这些活动均以学生的思维发展为主线，学生的思维经历了理论学习、头脑风暴、实践运用、相互评价与修正、产生新问题等过程，在此过程中，教学的基本方式不是演示和证明科学事实和概念，而是开展充分的技术设计活动，注重活动前的方案制定和预测，活动中的运用证据和做出解释，活动后的交流汇报与论争，强调探究的延续性，注意将课内的研究活动延伸到课外。而这些活动过程都将以学生的思维推进作为支撑的。【问题讨论】1、评价学生的作品，对作品外观的标致性和的技术设计的创意性你更侧重哪一面？2、科学小制作教学与学校的科技活动紧密联系，教学中如何将两者相结合？3、案例体验：教学是通过学生的口琴演奏

20、开始的，教师引导学生整理他们关于口琴的疑惑。学生对口琴为什么会发出高低不同的声音的问题发生兴趣，教学在学生拆开口琴的研究中，理解了口琴发音的高低是有规律的，长的铜片发出声音低，短的铜片发出的声音高。教师接着又带领学生研究钢琴的发音原理。学生兴趣盎然。学生从钢琴又联想到古筝、二胡、小提琴等。这是，教师演示了用啤酒瓶加水制作的小乐器演奏学生熟悉的欢乐颂。此时，学生跃跃欲试，教师“欲擒故纵”，先让学生解释其中的道理，然后每小组领取材料，模仿做了一样啤酒瓶小乐器，在课堂里演奏着。有人提出了不同的设计思路，认为要将解释变为对啤酒瓶发出美妙音乐的原因推测，为学生创造“类比或迁移”思维活动的空间。也有人提出

21、教师就不该再演示啤酒瓶，而是直接提供啤酒瓶和水，让学生根据发音原理自行设计乐器。你认为该怎样设计较为合理？【资料链接】：1、关于动作技能与心智技能。什么是科学技能？实质就是在用科学知识解决问题的过程中表现出来的动作方式或操作顺序。这种动作方式或操作顺序可以分为两类。第一类是外部动作方式，称为动作技能，也叫运动技能。其特点是在脑外借助于外部动作进行，必须由视觉或动觉来控制；其对象是具有一定物质形式的客体，属于实际活动的范畴；其结构必须从实际出发，不能省略和简缩。第二类是内部动作方式，称为心智技能，也叫智力技能。其特点是在脑内借助于内部语言进行，不必由视觉或动觉来控制；其对象是具有一定观念形式的客体，属于认知活动的范畴；其结构可以高度省略和简缩。动作技能和心智技能虽有差别，但互相制约：心智技能常常要借助于动手操作，而动作技能也常常需要动脑思考。所以。两者的联系就表现为手脑结合。当今国际上流行的“动手动脑做科学”的科学教育理论和实践，就是建立在现代脑神经科学、心理科学和教育科学对科学技能的认识上的。节选自科学（3-6年级）课程标准解读，湖北教育出版社2002年版2、科学探究仅仅是动手做吗？探究强调动手做“hands-on”,但更强调动脑筋（minds-on）。毕竟，真正的学习并非发