跨越到教材之外

来源 :湖北教育·科学课 | 被引量 : 0次 | 上传用户:lvy_yvl2009
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  课程资源开发的起点在哪儿?是教材的内容,还是学生的需要?这是科学教师常常要思考的一个问题。
  一、课程开发背景
  通常,教材中涉及“时间的测量”内容时会选择日晷、沙漏或钟摆等素材,有没有别的素材也能够体现时间测量的本质呢?
  开发课程资源时,教师不妨跨越到教材之外,更多地关注生活中的科技产品,关注祖国灿烂的古代科技文明,适时地将这些素材引入课堂,让学生在日常的科学课上体会到传统科学技术的魅力,并通过与现代科技的对比意识到科技的进步与发展,再从科技史的脉络体悟科学本质的精要。
  基于这个思路,我开发了《一炷香燃烧多长时间》这一课。
  “一炷香”材料虽然很简单,可仔细琢磨,其中却隐含着深厚的内涵:由于香是学生常见的材料,他们会因此意识到身边的材料常常包含着科学,他们也会因此以更大的兴趣投入到探究活动中,从而在观察、体验、交流和测试中感悟和思考,享受发现的乐趣。
  二、教学目標分析
  由于“一炷香”材料相对简单,教师不必担心材料会对学生造成不良影响,可以就学生的思路与他们展开真诚的对话,让他们从中感受到自己与材料对话的价值。本课我设定了如下几项主要教学目标:
  1.培养学生的科学思维
  科学课堂上的探究不是简单的动手做,而是在思维指导下的动手做。学生科学探究的过程实际上是一个思维发展的过程,教师要着力发展他们的科学思维能力,如动手之前的规划、设计能力,动手过程中的自我调控能力,动手之后的分析反思能力等。这其中,最重要的是动手之前的周密规划和设计能力,因为这反映的是一个人的科学思维水平。
  “一炷香燃烧多长时间”这个问题,有很多方法可以获得相关的数据,我希望这节课中,学生不仅仅满足于用一种方法获得数据,而是在众多方法中,学习选取一种更经济、更科学、效率更高的方法,而不是一种“笨”方法,从而指向发展学生的科学思维。
  2.意识到数据的作用和意义
  测量一炷香燃烧多长时间,无论是测量过程还是测量结果都离不开数据。要获得准确的实验数据,涉及正确选择测量工具,科学开展测量,更包含着数据计算和理性思维。教师要引导学生意识到,理性分析数据对得出科学结论至关重要。
  3.渗透科技始终在不断发展的思想
  我国古代曾经广泛使用一炷香来计时,课堂上我们不能仅限于让学生知道这一点,还要让学生意识到,即使足够细心、认真,用一炷香计时仍然是不够精确的,有很多因素会影响测量一炷香燃烧的时间。人们追求精准、减少误差、消除误差的心理,促进了科学的进步与发展。
  三、教学流程设计
  1.从古代测量时间的工具引入
  在本课之前,学生已经了解到一些时间和生活的关系,他们通过观察与时间有关的物品、器具和现象,知道时间如何影响着人们的生活。
  上课伊始,我让学生认识、了解一些常见的、古代的计时工具。我准备了四幅图(日晷、漏壶、沙漏和英国的巨石阵)问学生是否认识,至于学生能否答出来,并不重要,主要是让他们了解到这四样东西都是古代人测量时间的工具。
  古代人除了用这些器具来测量时间,还会用什么来测量时间呢?还会怎样描述“一段时间”呢?我给学生看一幅图,图中有表示“一盏茶的工夫”的茶碗,表示“一炷香的工夫”的香炉,表示“一顿饭的工夫”的饭碗等,这些都是古代描述时间的方式。其中,一炷香计时对学生来说更为常见、更能理解且材料更容易得到,不过,现在的孩子见到的一炷香,多是庙宇、祭祀场合,他们未必知道它是中国古代常用的计时工具。
  2.讨论如何测量一炷香燃烧多长时间
  在和学生讨论“燃香计时”的方法时,我会问这样一个关键问题:所谓“一炷香的工夫”大概是多久呢?学生很容易理解把香点燃一直到这炷香完全烧完,就叫“一炷香的工夫”,但这相当于现在的多长时间呢?怎样测量出一炷香燃烧的时间呢?这两个问题是本课的核心问题,由此,教学转入测量过程。
  以往,当我提出“怎样测出一炷香燃烧的时间”后,学生通常回答:最简单的方法就是把一炷香点燃,开始计时,然后等这一炷香燃烧完,停止计时,看前后花了多长时间。如果用这样的测量方法上课,这一节课就失去了教学意义。
  在这里,我精心设计了一个更有挑战性的问题:怎样在较短的时间内测量出一炷香燃烧的时间?这就迫使学生思考测量的方法,思考方法的可行性和注意事项,思考结果的科学性,这其实是在培养学生的科学思维能力。
  这里,教师还要有一个预案——如果学生回答不出来、讨论不出来,怎么办?我准备了这样一组启发性的问题:
  (1)怎么让燃烧的时间缩短一半?时间缩短一半最简单的方法就是两端同时燃烧。
  (2)怎么让燃烧的时间缩短为四分之一的时间?有了第一个问题的基础,学生很容易认识到把一炷香平均分成四段,只燃烧其中的一段。
  (3)能不能在一两分钟内测量出一炷香燃烧多长时间?这个问题实际上指向了另外一种较快测量一炷香燃烧时间的方法:先测量这炷香的长度,然后花1分钟烧掉一小段,根据烧掉的那段长度占整炷香的份额,用数学的方法计算出整炷香燃烧需要多长时间。这里就用到了数学的方法。
  整个讨论过程实际上就是设计的过程,两类方法孰优孰劣,需要学生自己去比较、权衡,他们要计划好测量步骤,规划好记录要点,设计好测量流程,盘算好安全要素,如怎样点火、怎样灭火等。
  3.实际测量一炷香的燃烧时间
  我给每组学生准备好一炷香、一个计时器、一个打火机、一个装着细沙的果冻壳,让他们自己去测量,并在测量结束后把数据汇报给我。
  我为学生准备了两种表格,实际上是两种方法,让学生自己选择其中的一种方法:
  方法一:测量一炷香的总长度→将一炷香平均分成几段→燃烧其中一段,测量所需的时间→计算整炷香燃烧的时间。
  方法二:测量一炷香的总长度→燃烧一段时间(1分钟)→测量燃烧后剩下的长度→计算整柱香燃烧的时间。
  学生测量结束之后,我让他们把计算出来的一炷香燃烧所需的时间汇总到课件上。
  4.如何面对差异如此巨大的数据
  相同的一炷香,起始的长度基本是一样的(同一个盒子里面拿出来的),但由于每个小组用的测量方法不同,测量出来的数据也不同。即便是同样的测量方法,测量出来的数据也不相同。
  当数据呈现在PPT上时,学生立刻发现同样品种的香燃烧时间不一样长:最短的三十几分钟,最长的达到七十分钟。这时,我及时抛出一个问题:看到这些不一样的数据有什么想法呢?学生围绕数据不同展开深入讨论。
  事实上,一炷香燃烧多长时间本身就没有标准答案,即便是古人燃香计时,也只是表示一个大致的时间段。考虑到一炷香制作的材料、工艺不同,以及测量方法、影响香燃烧因素的不同,几乎可以断定结果不一。
  既然结果明知不一,为什么还要学生测量呢?
  我的目的就是让学生意识到,探究活动中有诸多影响结果的因素,在探究时应该主动考虑到这些因素并加以避免,力求使结果更加准确。学生对这些因素考虑得越多,对结果的把握就越好。
  5.体验科技的发展和进步
  因为对时间测量的要求是精确、准确、恒定,所以我进一步发问:如果现在还用一炷香来计时,你觉得有哪些缺点?现代人怎样计时?这便引导学生用发展的眼光来看待这个问题。
  现代人不会再用燃香来计时了,因为用一炷香计时有明显缺点——不方便、不安全、不连贯、不准确。
  课的最后,我给学生读了一段计时工具发展的资料:从原始人“日”“夜”时间概念的建立,到古人的立竿测影、日晷、影钟、水钟、铜壶滴漏、沙漏,再到现代机械化的钟表、原子钟。阅读资料使学生对计时工具追求精确、小巧、便利的发展趋势有了更加深刻的了解。
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