小学二年级科学《力的作用：让物体形状发生改变》探究式教案

小学二年级科学《力的作用：让物体形状发生改变》探究式教案

  一、设计理念与理论框架

  本教学设计立足于当代小学科学教育的前沿理念，以建构主义学习理论为核心指导，遵循《义务教育小学科学课程标准》的基本精神，深度融合STEM教育中的跨学科整合思想。设计旨在超越传统知识传授模式，将课堂重构为以学生为主体的探究社区。核心理论支撑包括：其一，概念转变理论，关注学生从“形状改变是物体自身特性”的前概念向“力是导致形状改变的原因”这一科学概念的转变；其二，具身认知理论，强调通过身体与材料的直接交互，将抽象的“力”的概念具体化、可感知化；其三，社会文化理论，重视学习共同体内的对话、协作与意义协商。本设计以“现象观察-问题驱动-实践探究-概念建构-迁移应用”为基本逻辑线索，力求在真实的、有意义的任务情境中，促进学生科学素养的全面发展，包括科学观念的初步形成、科学探究能力的系统培养、科学思维的深度训练以及科学态度与社会责任的潜移默化。

  二、学情分析

  本课教学对象为小学二年级学生，年龄约7-8岁。其认知与心理发展特征表现为：思维处于具体运算阶段初期，依赖具体事物和直观表象进行思考，逻辑推理能力初步发展但仍较弱；好奇心强，对周围世界充满探究欲望，尤其喜欢动手操作；注意力集中时间相对较短，易被新奇、动态的事物吸引；语言表达正在从情境性语言向连贯性语言发展，能进行简单的描述和解释，但系统性、准确性有待提升；具备初步的合作意识，但分工协作和有效交流的能力需要引导。

  在知识经验方面，学生通过日常生活，对物体形状的改变（如捏橡皮泥、弯曲吸管、拉伸皮筋）有丰富的感性经验，但这些经验往往是零散的、不自觉的。普遍存在的前概念可能包括：认为只有“软”的东西形状才能改变；认为是“手”或“人”让东西变了样，尚未抽象出“力”的作用；对形状改变的可恢复性（弹性）与不可恢复性（塑性）缺乏区分意识。这些前概念是本节课教学的重要起点和挑战点。因此，教学需通过精心设计的、层次分明的探究活动，引导学生从熟悉的经验出发，进行系统化、科学化的观察、操作与思考，促成概念的转变与建构。

  三、学习目标

  基于课程标准、学科核心概念及学情分析，设定以下三维学习目标：

  科学观念：

  1.通过大量动手操作活动，认识力可以使物体的形状发生改变。

  2.能辨别并初步描述不同物体在力的作用下形状改变的现象（如拉伸、弯曲、压缩、扭转等）。

  3.初步感知不同材料（如橡皮泥、弹簧、纸片）在力的作用下，形状改变的特点可能不同（如是否能恢复原状）。

  科学探究：

  1.能在教师指导下，围绕“怎样让物体的形状发生改变”和“不同物体形状改变的结果一样吗”等问题，提出简单的猜想。

  2.能利用常见的、安全的材料（橡皮泥、海绵、弹簧、橡皮筋、纸、吸管等），设计并进行简单的对比操作活动。

  3.学习运用多感官（看、摸）及简单工具（如直尺辅助观察）进行观察，并用图画、简单文字或口头语言记录、描述观察到的现象。

  4.能在小组内初步交流自己的发现，并尝试倾听和整合他人的信息。

  科学态度与社会责任：

  1.对物体形状可以改变的现象保持好奇心和探究热情，乐于参与动手实践活动。

  2.在探究活动中，初步养成认真观察、如实记录、基于证据发言的习惯。

  3.认识到安全使用力的重要性，不在他人身上或对易碎、危险物品施加力。

  4.初步体会到科学与技术（如利用形状改变原理制成的工具、玩具）对生活的联系和影响。

  四、教学重难点

  教学重点：通过一系列探究活动，亲身体验并归纳出力可以使物体的形状发生改变。

  教学难点：

  1.从具体操作（用手捏、拉、压）中抽象出“力”的作用这一概念。

  2.初步观察并尝试描述不同物体形状改变的差异性（如弹性与塑性）。

  突破策略：针对难点一，采用“动作体验-语言描述-符号表征”的渐进方式，先让学生充分做，再用“推、拉、压、扭”等动词描述动作，最后统一到“我们对物体用了力”这一表达上。针对难点二，提供对比鲜明的材料组（如橡皮筋与橡皮泥、弹簧与海绵），引导学生在观察现象差异的基础上进行初步分类，并使用“能弹回来/不能弹回来”等儿童化语言进行描述，避免过早引入专业术语。

  五、教学准备

  材料准备：

  1.分组实验材料（每4-6人一组）：橡皮泥（不同颜色）若干块、海绵块（小）、弹簧（拉力适中、安全）、橡皮筋（数根）、不同厚度的纸（如A4打印纸、卡纸）条、塑料吸管、黏土工具（可选）、记录单、彩色笔。

  2.教师演示材料：多媒体课件（含生活中形状改变现象的图片、视频，如弹簧秤工作、蹦床、捏面人、桥梁承重变形示意动画等）、一个篮球和一个充气不足的篮球、一块可以明显弯曲的塑料尺、魔术道具“记忆金属丝”（或类似可恢复形状的特殊材料）。

  3.环境与工具准备：平整的小组实验桌、材料收纳盒、安全提示标志（如“小心拉伸方向”图示）、实物投影仪用于展示学生记录。

  知识准备：教师需清晰掌握力学中形变的基本概念，了解常见材料的力学性质（弹性、塑性、脆性等），并能够用儿童可理解的语言进行类比和解释。同时，预想学生可能提出的各种问题及探究活动中可能出现的状况。

  安全预案：强调橡皮筋、弹簧等材料不得对准自己或他人弹射；使用工具时注意安全；提醒学生用力适度，避免损坏物品或造成伤害；保持实验区域整洁，防止滑倒。

  六、教学过程实施

  （一）情境激趣，问题聚焦（预计用时：8分钟）

  教师活动：

  1.魔术引入，制造认知冲突：教师出示一根“记忆金属丝”（或一段经过热处理可以定型的软铁丝），将其随意弯曲成不规则形状。然后神秘地说：“老师能让它自己变回原来的样子，你们信吗？”（可能伴有加热或特定触发动作，使其恢复直线状）。学生观察后，教师提问：“你看到了什么？它发生了什么变化？”

  2.联系生活，激活已有经验：播放一段简短的蒙太奇视频，内容包含：小朋友玩橡皮泥、蹦床上跳跃、拉弓射箭、压路机压路、纸箱被踩瘪。观看后提问：“在这些场景里，你都发现物体的什么共同特点发生了变化？”引导学生说出“形状变了”。

  3.聚焦核心问题，揭示课题：教师在黑板上用简笔画或贴图展示一个方形橡皮泥和一个圆形橡皮泥，提问：“这块方方的橡皮泥，怎么会变成圆球呢？是谁让它发生了改变？”鼓励学生自由发言。接着，总结并明确本课核心探究问题：“今天，我们就一起来研究‘是什么让物体的形状发生了改变’，以及‘不同的物体形状改变后有什么不一样’。”同时，清晰板书课题关键词：“形状改变？→力？”

  学生活动：

  1.观看教师“魔术”，感到惊奇并积极观察。

  2.观看生活视频，积极寻找并说出“形状改变”的共同现象。

  3.联系自己玩橡皮泥的经验，尝试回答教师的问题，可能会说“是手捏的”、“是用力了”。

  设计意图：通过“魔术”迅速吸引学生注意力，创设神秘有趣的学习情境，激发强烈的好奇心。生活视频将科学学习与学生的日常经验无缝对接，使其意识到科学就在身边。从具体现象中提炼出“形状改变”这一核心观察点，并自然引向对改变原因（力）的思考，为后续探究定向。

  （二）探究活动一：寻找“形状改变”的“推手”（预计用时：15分钟）

  教师活动：

  1.任务发布与安全提示：明确探究任务一：“请各小组利用材料盒里的物品（橡皮泥、海绵、纸、吸管），想办法让它们的形状发生改变。看哪组想到的办法多！”同时，出示安全提示，强调“用心感受你的动作，但注意安全，不要对着同学”。

  2.巡回指导与思维引导：教师深入各小组，进行差异化指导。对方法单一的小组，可提示：“除了用手捏，还能用身体的别的部位吗？能用桌上的工具帮忙吗？”对操作迅速的小组，可追问：“你刚才做了什么动作让它变了样？试试用不同的动作（拉、压、弯、扭）对待同一个东西，看看变化一样吗？”鼓励学生尝试多种方式。

  3.引导记录与表达：指导学生使用活动记录单第一部分。记录单设计为图文结合式：左边画有材料初始形状的简图，右边留空让学生画出改变后的形状，并配有关键词选择或填空，如“我用（手/脚/工具）____，做了（拉/压/弯/捏/扭）____的动作。”

  4.组织初步交流：邀请2-3个小组上台，借助实物投影展示他们的记录，并现场演示一两种改变形状的方法。教师引导学生关注描述中的动词。

  学生活动：

  1.以小组为单位，兴奋地开始尝试。可能会用手捏、搓橡皮泥；用手压、折海绵；用手弯、卷吸管；用手团、折纸。

  2.在尝试中，逐渐探索出更多方法：可能用胳膊压海绵，用下巴夹弯吸管，两人合作拉一张纸，用铅笔卷纸片等。

  3.边做边在记录单上画图、选择或填写关键词。

  4.小组代表上台展示，用语言描述：“我把橡皮泥‘捏’成了小蛇”、“我把吸管‘弯’成了直角”、“我们俩把纸‘拉’得有点变形了”。

  设计意图：这是一个开放性的探索阶段，旨在让学生通过充分的、多感官的动手操作，亲身体验到“要使物体形状改变，必须对其施加某种动作”。记录单的设计降低了文字书写的难度，突出了科学观察与表征的重点。交流环节聚焦于“动作描述”，是为从具体动作向抽象“力”的概念过渡做语言铺垫。安全提示融入探究伊始，培养良好的实验习惯。

  （三）概念建构与提炼：认识“力”的作用（预计用时：10分钟）

  教师活动：

  1.归纳动作，引入“力”的概念：教师在黑板上记录下学生说出的各种动词：捏、压、拉、弯、扭、搓、卷……然后提问：“同学们，当我们做这些动作的时候，我们的身体（手、脚等）和物体之间发生了什么？”允许学生自由表达。接着，教师进行总结性讲解：“当我们推、拉、压、扭一个物体时，我们对物体施加了‘力’。正是这个‘力’，让物体的形状发生了变化。”同时，用夸张的肢体动作配合讲解，并板书：“我们对物体施加力→物体形状改变”。

  2.反向提问，深化理解：教师举起一个篮球和一个瘪的篮球，提问：“这个篮球形状是圆的，这个瘪了的篮球形状变了。猜猜看，瘪了的篮球可能受到过什么力？”（可能是被压、被撞）。再拿起一根直尺，轻轻弯曲后问：“我现在松手，它弹回去了，这说明它刚才受到力了吗？”引导学生理解，即使形状恢复，改变的过程也证明了力的存在。

  3.巩固练习，判断举例：出示几张图片（如被风吹弯的小树、被重物压弯的木板、被捏扁的易拉罐），让学生判断：“图中，是什么物体对什么物体施加了力，导致了形状改变？”鼓励学生用“（风）对（小树）施加了力，小树的形状改变了”的句式回答。

  学生活动：

  1.观察黑板上的动词，思考教师的提问，可能回答“碰到它了”、“使劲了”、“用了劲”。

  2.倾听教师总结，跟随教师的肢体语言，初步理解“力”是导致形状改变的原因。

  3.观察实物和图片，积极思考并回答问题，尝试运用新学的句式进行表达。

  设计意图：此环节是完成从具体经验到科学概念飞跃的关键。通过归纳学生的操作动词，自然引出“力”的科学术语，并建立“动作-力-形变”的逻辑链条。通过正反例子和情境判断，帮助学生巩固“力导致形变”这一核心观念，并初步学习科学表述。教师的讲解在此处起到“点睛”和统合的作用。

  （四）探究活动二：比较形状改变的“结果”（预计用时：15分钟）

  教师活动：

  1.提出新问题，引发深度探究：“刚才我们发现力能让形状改变。现在，老师有个新问题：所有的物体形状改变后，当我们撤掉力，结果都一样吗？”出示橡皮筋和橡皮泥。“比如，拉橡皮筋和捏橡皮泥，松手后，你猜会怎样？”

  2.指导对比实验：分发对比材料组（橡皮筋vs.橡皮泥；弹簧vs.海绵）。发布探究任务二：“请分别对这两组材料施加力改变其形状，然后仔细观察，当你停止用力、松开手之后，它们发生了什么？把发现记录在记录单第二部分。”记录单设计为对比表格形式，有“用力时形状”、“松手后形状”的图画区，以及“我的发现”简短描述区。

  3.引导观察与分类：巡回指导，重点关注学生是否进行了“松手后”的观察。引导学生描述现象：“橡皮筋/弹簧是不是‘弹回去’、‘恢复’原样了？橡皮泥/海绵还能‘弹回去’吗？”鼓励学生用自己的话描述差异。

  4.组织研讨，形成初步结论：邀请小组分享发现。教师将学生的发现关键词写在黑板上，如“能弹回原样”、“不能弹回，保持新样子”。然后，教师进行提升总结：“像橡皮筋、弹簧这样，当力撤去后能恢复原来形状的性质，我们可以叫它‘弹性’；像橡皮泥这样，力撤去后不能自动恢复原来形状的性质，我们可以叫它‘塑性’。不同的材料，在力的作用下，形状改变的结果可能不同。”强调这只是初步了解，以后还会深入学习。

  学生活动：

  1.对教师提出的新问题产生好奇，进行猜测。

  2.小组合作，分别对两对材料进行拉、压等操作，并特别关注松手后的现象。他们会发现橡皮筋、弹簧会迅速恢复原状，而橡皮泥、海绵则基本保持变形后的状态。

  3.用图画和简单文字（如“弹回去了”、“还是扁的”）记录观察结果。

  4.参与全班研讨，分享自己的发现，倾听他人的描述，在教师引导下理解“弹性”和“塑性”的初步含义。

  设计意图：此环节将探究引向深入，从关注“改变过程”转向关注“改变结果的差异”，渗透了材料科学的基本思想。通过精心选择的对比材料，使现象差异非常明显，利于学生观察和比较。记录单引导了对比观察的焦点。教师的总结引入了“弹性”和“塑性”的初步概念，为学生的观察现象提供了科学的概括词汇，但不过分强调定义记忆，重在概念感知。

  （五）总结延伸，联系应用（预计用时：7分钟）

  教师活动：

  1.回顾梳理，形成概念图：带领学生一起回顾本节课的学习历程。利用板书或课件动态生成简易概念图：中心是“形状改变”，左侧箭头指向“原因：受到力（推、拉、压、扭…）”，右侧箭头指向“不同结果：弹性形变（可恢复）、塑性形变（不可恢复）”。请学生一起复述关键发现。

  2.生活应用与拓展：展示一组图片：沙发里的弹簧、汽车减震器、桥梁的伸缩缝、雕塑家的工作、和面做馒头。提问：“你能用今天学到的知识，解释一下这些生活和技术中的应用吗？”引导学生从“利用弹性”或“利用塑性”的角度进行简单分析。

  3.开放挑战，激发课后探究：布置一个趣味家庭小任务：“请回家后，当个‘小小发现家’，找一找家里哪些物品的设计或现象，用到了物体形状可以改变的原理？试着和爸爸妈妈讲讲你的发现。也可以尝试用橡皮泥捏一个你喜欢的造型。”

  4.整理器材，培养习惯：指导学生有序整理实验材料，物归原处，清理桌面。

  学生活动：

  1.跟随教师回顾，口头参与总结，强化本节课的核心概念。

  2.观看应用图片，积极思考并尝试解释，将课堂所学与广阔的生活世界联系起来。

  3.记录或聆听课后任务，对后续的探究活动充满期待。

  4.按要求整理实验器材。

  设计意图：通过系统的回顾与概念图梳理，帮助学生建构完整的知识框架，将零散的探究发现系统化。生活应用环节体现了科学的实用价值，增强了学习的意义感。开放性的课后任务将探究从课堂延伸到家庭，保持了学生科学探究的连续性，并鼓励了亲子科学互动。整理器材是科学课不可或缺的环节，培养了学生的责任感和良好的实验习惯。

  七、教学评价设计

  本课评价贯穿教学全过程，采用多维度的形成性评价为主，兼顾结果性评价。

  1.表现性评价：主要观察学生在两个核心探究活动中的参与度、操作规范性、观察的细致程度、与同伴的合作交流情况以及记录单的完成质量。教师通过巡回指导时的即时点评、小组展示时的鼓励与反馈来实现。

  2.对话性评价：通过师生、生生在问题聚焦、交流研讨等环节的问答与对话，评估学生对核心概念的理解程度、科学语言的运用能力和思维逻辑性。例如，对学生关于“力”和“形变结果”的回答进行追问和澄清。

  3.作品分析评价：对学生的探究记录单进行分析，评价其观察记录的客观性、准确性和完整性。记录单是学生思维过程和外显成果的重要载体。

  4.延伸性评价：通过课后家庭探究任务的反馈（可下次课简单分享），了解学生知识迁移和应用的能力，以及对科学探究保持兴趣的程度。

  评价标准应清晰、具体、符合二年级学生特点，以鼓励和发现闪光点为主，重在促进学生的学习与发展。

  八、板书设计

  板书采用图文结合、动态生成的方式，力求清晰、直观、结构化。

  主板书区域：

  形状改变了

  （简笔画：方橡皮泥→圆橡皮泥）

  ?

  ↓

  受到力

  （贴上或写出：推、拉、压、弯、扭…）

  ↓

  形状发生改变

  ↙↘