资源简介

发展科学思维 提高课堂实效小学科学教学设计
——以六年级上册《斜面》教学为例
【摘要】：
当今信息化时代，教师要善于运用信息技术手段，整合“智慧中小学”课程资源，进行教学的优化，学生在知识形成过程中促进核心素养的发展。在小学科学教学中，学生科学思维能力的培养是至关重要的，科学思维是四个核心素养的核心，科学课并不是单纯地做实验，而是重在有思维含量的有效探究，学生思维的发展是课堂的灵魂，为了提升学生的思维品质，让学生的科学核心素养落地，本文以《斜面》一课为例，分别从教学目标、教学重难点、学情分析、教学内容分析、教学策略、教学媒体与资源的选择与应用等方面进行分析，教学过程中以学生自主合作探究为主，留给学生充足的时间，通过独立思考以及小组合作的方式探索解疑，并截取智慧中小学课程资源中的视频弹簧测力计的使用方法以及在教学实践中创设能发展学生科学思维的问题和情境，不断关注学生的思维发展，以培养学生思维的主动性，发展学生的科学思维为目的，力求在教学过程中落实小学科学学科核心素养的培养。
【关键词】：
小学科学；科学思维；斜面；核心素养；智慧中小学课程资源
【正文】：
教学内容：
教科版小学科学六年级上册《工具与技术》单元的第二课
教学目标：
1、科学观念：通过模拟实验，知道利用斜面从上往下搬运物体和从下往上搬运物体能省力省时，认识到斜面在生活中的应用相当广泛。
2、科学思维：利用教师所提供的实验材料搭建斜面，完成指定的搬运任务，并且能以对比实验数据，证明猜测正确——斜面能省力。
3、探究实践：通过搭建斜面模拟从上往向下和从下向上搬运物体，对利用直接提升物体和斜面搬运物体所用力的大小进行计量，并对数据进行分析。
4、态度责任：愿意倾听其他同学的表达，乐于分享自己的观点，具有认识和研究斜面的兴趣，培养好奇心和合作探究的能力。
教学重点：
利用水槽、PVC线槽、正方形纸盒搭建一个斜面并进行模拟测试活动。
教学难点：
在模拟测试过程中能够观察、分析、对比数据，验证猜测，发现斜面的作用。
学情分析：
六年级学生对生活中的斜坡并不陌生，这些物体在生活中的运用随处可见。比如生活中常见的斜坡、小朋友游乐场的滑滑梯、灌溉用的沟渠等等。同时，教科书在三年级下册也有物体在斜面上的运动这一课的内容，斜面对于学生来说有一定的基础，但是关于斜面是一种简单机械的了解以及利用斜面是否真的省力这一知识还是十分欠缺的。因此，老师还需指导学生用实验数据来证明猜测得出结论——利用斜面省力。
教学内容分析：
通过上节课的学习，学生已经对本单元大课题“工具和技术”有了了解，第二课是聚焦到一种具体工具——斜面。教师提高实验材料，学生通过用PVC线槽和正方形纸盒建立斜面从上往下搬运一袋石子、一瓶水的活动，得出斜面从上至下可以省力的简单认知。通过创设生活中存在的情境，唤醒学生原有的生活经验，为后面的搬运物体科学探究打下基础。接着，利用正方形纸盒和PVC线槽搭建斜面，进行模拟实验。再通过对比上下两组数据，发现斜面搬运物体和提升物体之间的区别，得出省力的认知。接着展示生活中对斜面的应用出现在了方方面面。学生了解斜面的运用，感受斜面对生产、生活的深远影响，通过对比连筒运水和水渠运水认识到工具在解决实际问题的技术在不断提高和发展。
教学策略：
教法：问题发现、探究指导。
学法：自主探究、合作交流。
教学媒体与资源的选择与应用：
充分利用“智慧中小学”课程资源，利用信息化手段，以及依托教材、多媒体教室、希沃白板、实验室器材等媒体，借助希沃课件与展台进行教学资源的整合。在聚焦问题阶段，通过播放视频“竹筒引水”激发学生的探究兴趣，在探究阶段，截取“智慧中小学”课程中的现有资源弹簧测力计的使用方法以及希沃课件演示让学生回顾新旧知识的联系，接着利用希沃白板展台展示学生的记录单和数据，利用希沃屏填写每组利用斜面和直接提升物体的平均值，对比数据建构起斜面可以省力的认识，发展学生的科学思维，达到落实核心素养培养的目的。
教学准备：
PVC线槽、石块、水、水槽、弹簧测力计、带拉环的小袋子、纸盒、毛巾、教学课件、斜面记录单、斜面评价单、智慧中小学课程资源
教学过程：
一、聚焦：引入问题，思维开道
1. 出示连筒模型装置。
师：今天老师给大家带来了一个模型装置，有谁认识它 你的手举得最快请你来说。
生：连筒。
师：观察一下，你觉得它有什么作用？
生：农田庄稼灌溉。
师：是的，那今天让我们来认识一种古老的工具一连筒（播放视频）。
师：连筒是一种饮水工具，早在我国唐朝时期就已经开始盛行了，时至今日，我们在一些山区仍然能够见到连筒的影子，像这样倾斜放置的连筒，我们可以称它为斜面，斜面是一种简单机械。
生活中还见过哪些斜面？有什么作用？
学生回答，教师点评。
生：（预设：A 淋浴房里瓷砖铺成斜面以便让水流到下水道；B游乐场玩的滑梯；C残疾人专用的坡道；D往车上装货的时候会搭一块板；E有些房子的房顶是斜面，雨水可以沿着斜面流下来，不会积水）。
师：你是一个善于观察和思考的孩子。斜面到底有什么作用呢？今天我们就来学习斜面这一课。
【设计意图】由模型引入，唤醒学生对斜面的认知。让学生说一说，既可以帮助学生明确本课的学习任务，又可以了解学生的三年级物体在斜面上的运动知识掌握程度，为接下来的探究活动做准备，发散思维，深入思考。
二、探究：结合问题，思维辅助
师：对于斜面这种技术工具在实际中的效果我们可以进行测试和评价，测试的方法可以是模拟测试和实际测试。今天我们采用模拟测试的方法。在测试时，需要建立评价指标，评价的指标可多可少，今天我们确定1—2个评价指标来研究。
师：首先我们先来进行模拟测试。活动一：把物体从高处向低处搬运时斜面的作用，首先来设计实验。
（1）教师出示任务，学生读一读。
这是活动一的任务：
①将石块从高处沿斜面滑到低处。
②模拟连筒引水，将一瓶水从高处引到低处。
师：老师为大家准备了这些材料（出示实验材料）PVC线槽、纸盒、一瓶水、水槽、石块、毛巾（图片展示），同学们思考实验设计的要点：
用什么材料来模拟斜面？用什么材料来模拟被搬运的物品？
怎么来测试？
（2）谈话交流，引出评价指标。
为了评价完成任务，通常我们都会设立一些指标，如完成任务所用的时间、操作的难度等等。在将物体由高处A沿斜面滑到低处B的任务中，我们可以设定哪些评价指标呢？
（3）交流汇报。预设：
生1：把PVC线槽的一端搭在纸盒上，搭建斜面，用一袋石块模拟搬运的物品。测试方法是将石块由高处A沿斜面滑到低处B。评价的指标是能不能顺利抵达目的地和通行过程中是否需要要人为施加力、下滑速度是否快（省时）。（引导学生说完整）
生2：用PVC线槽搭建斜面，用水来模拟搬运的物品，测试方法是将一瓶水从高处引到低处，在低处用一个水槽把水接住。评价的指标是能否完成任务和通行过程中是否需要人为施加力。
师：现在我们知道了怎么来做这个测试，做这个测试需要注意的地方，请看温馨提示。
（4）教师出示实验要求，学生领取实验材料，进行实验。
师：小组开始测试，记得填写记录单。
师：哪个小组来按照上述的问题汇报你们组的测试结果？并回答是否顺利抵达目的地？在石块、水通行的过程中，需要人用力吗？下滑是否快速，原因是什么？物体靠什么力量下滑？斜面有什么作用？
生：利用斜面从高处往低处搬运物体，当达到一定的坡度时，物体通行过程中不需要人添加力，物体借助自身重力，就可以沿着滑道一直滑行到斜坡的底部。这一过程与人工搬运相比，要省时、省力。
活动二：搭建斜面模拟从下往上搬运物体
师：通过刚才的活动一我们知道了物体利用斜面从上往下滑省力，那物体利用斜面从低处搬到高处，斜面起什么作用呢？
同样，测试前我们需要定下评价指标。同学们认为应该如何评价利用斜面从下往上搬运的效果呢？
生：是否到达指定的目的地/是否用力、用力大小。
师：这是模拟测试的任务单和材料单，请同学们认真阅读，做好准备工作。
③将石块由低处B沿斜面缓缓地拖到高处A，用弹簧测力计测量力的大小；
④将石块由低处B缓缓地直接提升到高处A，用弹簧测力计测量力的大小。
实验材料：PVC线槽、纸盒、石块、测力计。
师：请一位同学上台演示，怎么做这个模拟测试？
师：看完这位同学的演示，你觉得有哪些地方需要改进？
（截取智慧中小学课程资源中的视频，如下）
师：同学们已经把这个测试要注意的事项补充的非常清晰了。
师：开始实验，完成的小组长将自己组的数据填写在黑板上。（利用希沃白板填写实验数据）
师：这是每个小组的实验数据，所有数据是不是都符合同学们得出的结论？你是怎么看出来的？
生：对比任务3和任务4，任务3的数据都比任务4的数据小，因此利用斜面从下往上搬运物体，省力。
师：通过测试，你认为斜面有什么作用？
生：斜面可以帮助我们搬运一些物品，并且具有省力的特点。利用斜面从下往上搬运物体比直接搬运物体要省力。
【设计意图】充分利用“智慧中小学”课程资源，回顾以前学过知识——弹簧测力计的使用方法，并用电脑视频演示了这一过程，激发学生对本课知识的探究欲望，活动一让学生体验利用斜面向下搬运物体很省力；活动二让学生通过数据发现沿斜面向上搬运物体也能省力。
三、研讨：发现问题，思维碰撞
1. 对比任务1和任务2，沿斜面向下搬运物体过程中是否需要额外施加力？
2. 对比任务3和任务4，物体从下往上搬运数据有什么不同？
汇总各小组情况，教师小结。
四、拓展：深入探讨，发散思维
提问：刀的哪个地方是斜面的应用，作用是什么？
师：因为斜面能够省力，所以它在生活中应用非常广泛。螺丝钉上有斜面吗？
师：跟我们刚才测试用的斜面一样吗？有什么区别吗？
生：不一样，斜面绕着钉转了几圈。
师：这就是变形的斜面。是否也会有省力的作用呢？动手操作，请各小组长上来领取材料，每位同学都试着拧一号螺丝钉，二号铁钉，三号铁钉，四号粗螺纹戳进木头中，感受一下用力。记得不要拧完，留足够的长度给组内其他同学体验。
师：哪种螺丝钉拧起来更省力？生：螺纹很密的螺丝钉更省力。
师：是的，螺丝钉钉尖和环绕的螺纹都是斜面，都能起到省力的作用，螺纹越密，斜面倾斜角度就越小，越省力。
师：拿出两张同高度，不同斜面长度的三角形纸片（纸斜面），让学生在铅笔上卷一卷，可以直观地看到斜面“卷”起来后就是螺纹状，同时斜面越长的螺纹越密集，反而更省力。
师：我们还可以在许多地方见到斜面的身影。同学们应该去过洈水，想问大家一个问题：为什么工人在修建大坝道路时，它不是沿着山脚直达山顶，而是要这样子绕上去？
生：公路利用斜面省力，车辆上山更轻松，安全……
【设计意图】通过前面的学习，学生容易观察发现螺丝钉上面有变形的斜面，但对其是否省力是存疑的，因此我准备了四种钉子，分别有钉尖有螺纹、有钉尖无螺纹、无钉尖无螺纹和无钉尖有螺纹，让学生在亲手操作中体验到省力的感觉，在劳动中了解技术与工程。
五、总结：回归生活，拓宽思维
师：同学们，通过今天这节课的学习，我们通过模拟测试的方法研究了斜面的作用，学会了制定评测指标来评价工具。你们有什么收获 完成学习评价单并说一说。
《斜面》学习评价表
评价项目 表现优秀 已经做到 继续努力
认识斜面，知道斜面是一种省力的简单机械
能否控制单一变量的探究实验并完成实验
运用对比、观察等方法得出科学实验结论、验证结论与猜测是否一致
了解斜面在生活中的应用
表现出对斜面研究的兴趣，愿意与他人分享自己的观点
师：学科学用科学，斜面在生活中的应用太广泛了，给我们的生活带来了很多便利。还有哪些地方应用到了斜面？请同学们调查一下并完成一份调研报告单。今天这节课我们就上到这里。
【设计意图】将斜面知识回归生活，学生掌握了科学知识，锻炼了自己分析、概况的能力，通过设计实验、做实验等提高了自己的探究实践能力，激发了学生学习科学的兴趣，凸显了“工具与技术促进人类社会发展”这一单元概念，促进了学生科学素养的提升。
六、板书设计：
斜 面 简单机械
七、教学评价与反思：
《斜面》是六年级上册技术与工具单元的第二课，教材中重点研究的是斜面作为一种搬运工具在搬运过程中的作用，学生通过从高处往低处搬运石头、引水活动，建立起斜面可以省力的认知，再通过工具测量用斜面搬运物体和直接提升之间的差异，对比数据建构起斜面省力的认知。综合起来学生可以发现，不管从高处往低处还是低处往高处搬运物体，斜面都是能省力的。正因如此，斜面在生活中应用非常广泛，教材拓展部分也列举了许多生活中斜面的应用例子，来巩固拓展学生对斜面的认识。
本节课的教学思路：首先聚焦板块通过模型，激发学生的学习兴趣，让学生初步感受斜面的作用以及斜面是一种简单机械。生活中见过哪些斜面？意识斜面就在身边，唤醒生活经验，为探究做好铺垫。探索板块由于单凭感受难以做出准确的判断，小组开始探究活动。活动一：发现物体在运行的过程中不需要人为添加力并且非常方便。活动二：引导学生分析数据，对比数据发现斜面省力。研讨板块，进行分析归纳，深入探讨。拓展板块，生活中的斜面、动手体验螺丝钉的省力过程以及带着知识回家找斜面，达到学以致用的目的以及同样是运水，连筒和水渠各自有什么特点？回到本单元课题工具与技术大单元。
在习近平总书记“要在教育双减中做好科学教育加法”重要指示下，为了实施有效的教学活动，在课堂教学中对学生进行科学思维的培养，我注重以下几点：
①动手操作，并借助信息技术手段，回顾新旧知识的形成。学生对学习的知识有所遗忘，通过利用智慧中小学课程资源播放弹簧测力计的使用方法，让每个学生都参与到探究活动过程中，从而感受到了知识的形成过程。
②爱科学、学科学、用科学，我注重科学概念的构建同时也关注概念和生活的联系。情境创设是真实的，从学生熟悉的连筒展开探究学习。为降低难度，做了模型，并在模型中初步建构斜面的概念。在活动一和活动二中，他们会遇到各种问题和考验，需要通过集体智慧解决出现的问题，培养学生的科学素养。在课堂上，学生通过模仿古人引水活动，真实体验古人巧妙利用自然材料发明引水系统，真切感受到古人的智慧不仅仅是停留在书本的插图中。
③贯彻新理念的同时注重科学素养中的探究思维，为学生提供材料，让学生经历了完整的探究过程，并突出了数据的采集、整理和分析，尤其是综合数据后在得到斜面省力的认知结论同时，还让学生认识到其中的一些规律，如斜面倾斜角度越小越省力、越省力斜面长度越长。在实际生活中，学生就会结合实际需求和情况选择不同的斜面，而不再一味追求省力。

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