從“擺的擺動快慢到底與什么因素有關(guān)”的教學(xué)談起

1、用數(shù)據(jù)不斷地修正自己的科學(xué)概念從“擺的擺動快慢到底與什么因素有關(guān)”的教學(xué)談起桐鄉(xiāng)市實驗小學(xué)教育集團(tuán)鳳鳴小學(xué)朱長林關(guān)于單擺的擺動快慢與什么因素有關(guān)的問題，對于五年級的學(xué)生來說，除了少數(shù)學(xué)生看到過機(jī)械擺鐘內(nèi)的擺以外，幾乎是沒有什么概念的。正因為如此，倒給我們的教學(xué)提供了一個比較整齊劃一的邏輯起點(diǎn)；使我們可以比較從容地按照科學(xué)探究的規(guī)律，引領(lǐng)學(xué)生構(gòu)建“擺的擺動快慢與擺長有關(guān)，擺長越長，擺動越慢，擺長越短，擺動越快；而與擺動幅度、擺錘重量無關(guān)”

2、這樣一個科學(xué)概念。而這一概念的構(gòu)建，卻是需要引領(lǐng)學(xué)生經(jīng)歷一個從籠統(tǒng)到逐步精確，從模糊到清晰的過程。本文試從教科版五下《機(jī)械擺鐘》、《擺的研究》、《做一個鐘擺》三個主題的教學(xué)，討論如何用自身觀測獲得的實驗數(shù)據(jù)，不斷地修正自己的認(rèn)識，構(gòu)建真正的科學(xué)概念，并在此基礎(chǔ)上經(jīng)歷一次對科學(xué)本質(zhì)的認(rèn)識。一、與擺幅關(guān)系，連續(xù)觀測中的副產(chǎn)品一、與擺幅關(guān)系，連續(xù)觀測中的副產(chǎn)品教材編寫者的設(shè)計，在《機(jī)械擺鐘》的教學(xué)中，引領(lǐng)學(xué)生建立“同一個擺，在自由擺動過程中，

3、其快慢是不變的”的概念，而沒有涉及擺的擺動快慢與什么因素有關(guān)的問題。我覺得將可能影響擺的擺動快慢的擺幅大小、擺錘重量、擺繩長短等三個因素全部放在《擺的研究》中去探究，不但課時容量太大，不易重復(fù)實驗；而如果采用教科書的設(shè)計，將擺幅這一因素通過討論，把它排除出去，又不符合實證原則。因而我認(rèn)為，可以將“擺幅大小是否對擺的擺動快慢有影響”的探究，融合鑲嵌在“擺在自由擺動過程中，快慢是否會發(fā)生變化”這一探究的過程中。如可以在“每隔10秒鐘記錄一次

4、擺動的次數(shù)”時，增加一項觀察內(nèi)容，就是擺動的幅度是否發(fā)生了變化。即將觀察記錄表從表1（教科書提供）改成表2即可。表1擺動次數(shù)的觀察記錄0～10秒10～20秒20～30秒30～40秒擺動次數(shù)表2擺動次數(shù)的觀察記錄0～10秒10～20秒20～30秒30～40秒擺動次數(shù)擺幅大小在實際教學(xué)中，通過對各實驗組表2中數(shù)據(jù)的匯總與分析，自然就能獲得“擺幅大小與擺的擺動快慢無關(guān)”的科學(xué)認(rèn)識。這樣一來，看似上述認(rèn)識來自研究擺的等時性研究的副產(chǎn)品，實際上不

5、但避免了脫離觀察數(shù)據(jù)，用思辨揭示科學(xué)規(guī)律的弊端，而且為在《擺的研究》教學(xué)中，集中探究擺錘重量、擺繩長短是否對擺動快慢產(chǎn)生影響打下堅實的基礎(chǔ)。二、與擺繩關(guān)系，多次重復(fù)觀測的結(jié)晶二、與擺繩關(guān)系，多次重復(fù)觀測的結(jié)晶由于我們通常把一個班級的學(xué)生分成12個實驗小組，匯總后的數(shù)據(jù)，就相當(dāng)于全班重復(fù)進(jìn)行36次實驗，因此，學(xué)生完全有理由根據(jù)科學(xué)探究的實證原則得出：“擺的擺動快慢與擺繩長度有關(guān)，擺繩越長，擺動越慢，擺繩越短，擺動越快；而與擺動幅度、擺錘重

6、量無關(guān)”的“正確”認(rèn)識，從而建立起自己的“科學(xué)概念”。當(dāng)然這個概念相對于真正的，關(guān)于擺的擺動快慢的科學(xué)概念，還是相當(dāng)模糊、籠統(tǒng)的。三、與擺長關(guān)系，舊概念失靈的新解釋三、與擺長關(guān)系，舊概念失靈的新解釋學(xué)生經(jīng)過《擺的研究》，已經(jīng)建立起有關(guān)擺的擺動快慢的初步概念，但是這個概念還是十分模糊的、籠統(tǒng)的概念，不是真正的科學(xué)概念。可是學(xué)生們卻覺得自己已經(jīng)發(fā)現(xiàn)科學(xué)規(guī)律，要是沒有與此不相符的事實、數(shù)據(jù)擺在他們面前，就很難促使學(xué)生在這一認(rèn)識的基礎(chǔ)上有所突破

7、，建立起真正的科學(xué)概念。正因為如此，在《擺的研究》教學(xué)之后，《做一個鐘擺》的起始階段，我們完全有必要引導(dǎo)學(xué)生設(shè)計這樣的實驗：以較短的（如5厘米）、相等的擺繩，用長短不一、且差別較大的（如分別為10厘米和30厘米），粗細(xì)、質(zhì)地相同的條形物做擺錘，做成擺繩相等的兩個擺（圖1），進(jìn)行實驗并用表5觀察記錄它們的擺動快慢。圖3表515秒鐘內(nèi)擺動次數(shù)記錄1號擺（擺錘長30厘米）2號擺（擺錘長10厘米）第一次第二次第三次實驗的結(jié)果，實驗數(shù)據(jù)肯定具有高