小学五年级科学滑梯与摩擦力探究式教学设计

小学五年级科学滑梯与摩擦力探究式教学设计一、教学设计的整体构想本课选自大象版科学五年级上册，属于物质科学领域中运动与力的内容板块。摩擦力是学生在生活中时时能够感受到却难以用科学语言描述的一种力，滑梯恰好是学生最熟悉、最喜爱的游戏设施，把滑梯作为研究摩擦力大小的真实情境，既能让抽象的科学概念落地，又能让学生体会到科学就在身边。整节课以探究滑梯上滑得快慢的秘密为主线，引导学生经历提出问题、作出假设、设计实验、搜集证据、得出结论、交流反思的完整探究过程，同时渗透控制变量的实验思想，为后续学习力与运动的关系打下基础。二、课标依据与学情分析（一）课标依据《义务教育科学课程标准》明确指出，小学科学课程要以探究实践为主要学习方式，倡导学生像科学家一样思考和工作。课程标准在学习内容中提出：知道日常生活中存在摩擦力，摩擦力的大小与接触面的光滑程度等因素有关；能针对具体情境提出可探究的问题，设计简单的对比实验，控制变量，用测量工具获取数据，并用比较清楚的语言描述自己的发现。本课正是落实上述要求的典型课例，教学中要舍得把时间留给学生动手，让数据说话，让证据支撑结论。（二）学情分析五年级学生已经学习过力的初步知识，知道力可以改变物体的运动状态，能使用弹簧测力计测量力的大小。在生活中，学生对滑梯滑行有丰富的经验，有的学生甚至无意识地说出过“裤子滑得快”“湿的滑梯滑得快”这类朴素判断，这正是本课最宝贵的教学起点。但学生的经验是零散的、感性的，他们并不清楚摩擦力这个概念，更不具备把生活现象转化为科学问题的能力。从思维水平看，五年级学生正处于从具体运算向形式运算过渡的阶段，能够在教师支架引导下理解控制变量法，但独立设计公平实验仍有困难，常见的问题是一次改变多个条件、没有重复测量、凭感觉判断快慢而不用数据。因此本课的教学支架应当搭建在实验设计与数据处理两个关键环节上。（三）教学环境预设本课适合在科学实验室开展，四人一组为宜。若实验室条件有限，普通教室移动课桌椅后同样可以完成，因为主要器材是木板、毛巾、滑梯模型、小车与弹簧测力计，布置与回收都较为方便。三、教学目标（一）科学观念知道一个物体在另一个物体表面上滑动时，接触面之间会产生一种阻碍滑动的力，这种力叫摩擦力。知道摩擦力的大小与接触面的粗糙程度有关，接触面越粗糙，摩擦力越大；接触面越光滑，摩擦力越小。同时初步知道接触面上的压力大小也会影响摩擦力。（二）科学思维能从玩滑梯的生活现象中提炼出可探究的科学问题，能依据已有经验对影响滑下快慢的因素作出有依据的假设，能对多组实验数据进行比较、归纳，得出与证据一致的结论，能对与自己假设不符的实验结果保持开放态度。（三）探究实践能利用木板、毛巾、小车、弹簧测力计等材料搭建模拟滑梯的斜面装置，能设计并实施控制单一变量的对比实验，能规范使用弹簧测力计沿斜面匀速拉动小车并读取数据，能做到重复测量取平均值，减小实验误差。（四）态度责任乐于分享玩滑梯的真实体验，愿意倾听同伴的不同观点并尊重实验事实，在小组合作中主动承担分工职责。通过讨论生活中增大与减小摩擦力的实例，初步形成用科学知识改善生活的意识，树立玩滑梯的安全观念。四、教学重难点教学重点是认识摩擦力的存在，通过模拟实验探究接触面粗糙程度对摩擦力大小的影响。教学难点有两处。其一是把滑梯上滑得快慢的生活问题转化为接触面粗糙程度影响摩擦力大小的科学问题，这需要教师在学生发散表达之后进行聚焦和提纯。其二是控制变量思想的落实，学生容易在改变斜面铺设材料的同时不自觉改变斜面坡度，需要借助坡度固定装置和量角器予以规范。五、教学准备教师准备：多媒体课件，内容为各种滑梯的照片与慢放视频；弹簧测力计、钩码若干；一块长木板、一块短木板、一条毛巾、一块砂纸、一块铺有保鲜膜的光面板；演示用的大斜面装置一套；记录用大表格一张贴在黑板上。小组准备：每组一套实验材料，包括带定滑轮的长木板一块、小车一辆、弹簧测力计一支、毛巾一块、砂纸一小块、量角器一个、实验记录单每人一张。课前检查每组弹簧测力计的指针是否能够归零。课前布置学生完成一项生活小调查：回忆自己玩滑梯的经历，想一想有哪些因素可能让滑行的快慢不一样，用一两句话写在科学笔记本上。六、教学过程（一）情境导入：从一座滑梯说起上课伊始，教师播放一段短视频：校园里孩子们在滑梯上玩耍，有的孩子滑得飞快，有的孩子卡在半途要手脚并用才能下去。视频定格在一个孩子滑到一半停住的画面上。教师顺势发问：同样是这座滑梯，同样的玩法，为什么有的小伙伴一冲到底，有的却被卡在半路？学生依据课前调查自由发言。预计会出现这样一些回答：滑得快的人穿的衣服料子滑；滑得慢的裤子摩擦力大；滑梯上有水就滑得快；重的人滑得快，也有人说轻的人滑得快；滑梯陡就滑得快。这些回答水平不一、甚至彼此矛盾，恰恰是本课的真实学情起点。教师把学生的猜想即时写在黑板上，不做对错评判，只归类整理成几类：跟滑梯本身有关，跟玩的人有关，跟接触的表面有关。接着教师追问：这些说法谁对谁错？光靠争论行不行？学生自然得出结论：要做实验验证。设计意图：用慢镜头定格的“卡在半路”画面制造认知冲突，把学生藏在经验里的零散说法全部掏出来，形成问题串。不评判对错是保护表达勇气，归类整理是为后面聚焦问题做准备。（二）提出问题：让猜想变成可以研究的问题教师引导学生把生活语言改造为科学问题。比如“裤子滑得快”说成书面语言是：接触面的光滑程度会影响滑动的快慢吗？“重的人滑得快”转化为：物体的轻重会影响滑动的快慢吗？“滑梯陡滑得快”转化为：斜面的坡度会影响滑动的快慢吗？师生共同筛选，明确一节课不可能研究完所有问题，本节课聚焦最有争议、最好操作的问题：接触面的粗糙程度对滑动的快慢有没有影响？如果有，是什么样的影响？教师板书课题：滑梯与摩擦力。设计意图：从“畅所欲言”到“聚焦问题”，完成从生活问题到科学问题的第一次转化。让学生参与选问题的过程，他们才会认同这个实验是“我要做的”，而不是“老师要我做的”。（三）建立概念：给“那种挡路的力”一个名字教师演示：把小车放在水平桌面上，轻轻一推，小车滑行一段距离后慢慢停下来。提问：小车为什么没能一直滑下去？是什么让它停下来的？学生能说出“地面拦着它”“有阻力”等表达。教师趁势引出：一个物体在另一个物体的表面上滑动时，在两个物体的接触面上会产生一种阻碍滑动的力，这种力叫作摩擦力。板书：摩擦力。请学生分组做指尖体验活动：把手按在桌面上向前推，感受手底的阻力；再把书压在手上增加压力推，对比两次阻力的不同；再在毛巾上推一次。学生用语言描述“推起来费劲”“底下一双看不见的手在拽着”。教师小结：摩擦力无处不在。刚才体验中那只“看不见的手”，就是滑梯上把人卡住的元凶，也正是我们马上要揭开面目的对象。设计意图：摩擦力是看不见摸不着的力，先用水平面小车的停驻现象引出概念，再用指尖体验建立身体记忆，概念才有根。这一步不贪多，只求学生知道摩擦力的名字和它的大致方向是阻碍滑动。（四）作出假设：让猜想说得出理由各小组围绕聚焦的问题讨论半分钟，然后派代表陈述假设，要求用“我认为……因为……”的句式表达。典型假设一：我认为接触面越粗糙，滑得越慢，因为推桌面时粗糙的地方更费劲。典型假设二：我认为接触面对快慢没有影响，因为我穿不同的裤子好像滑得都差不多，只要用力蹬都能下去。教师再次不评判，只记录假设。明确告诉学生：假设可以不一样，甚至大部分假设可能是错的，这都不要紧，科学家也经常猜错，关键是实验说了算。（五）设计实验：把公平写进方案教师出示每组实验材料，提问：没有真滑梯，没有真人，怎么用这些材料模拟滑梯？学生很容易想到用木板搭一个斜面，小车代替滑行的人。接着进入核心讨论：要研究接触面粗糙程度的影响，我们要改变什么？哪些必须保持不变？师生共同梳理出实验方案：改变斜面上铺的材料，依次用木板原面、毛巾面、砂纸面三种；保持不变的是斜面的坡度和斜面的长度、小车的重量与位置、同一支弹簧测力计。教师用“换桌布比干净，桌子、人数、菜量都不能变”的生活比喻强化控制变量的公平性。关于怎么测快慢与大小，本课使用弹簧测力计沿斜面匀速拉动小车，读取拉力值。教师示范操作要领：弹簧测力计使用前调零；拉力方向与斜面平行；在小车匀速滑动时读数，不能忽快忽慢时读数；每种接触面重复测三次，记录后求平均数。坡度统一用量角器调至约二十五度，教师巡视每组搭建。各组填写实验计划表，包括研究的问题、改变的量、不变的量、预测结果。教师抽查两组口头汇报，发现问题当场修正。设计意图：这一环节是本课思维含量最高的地方。让学生先说、教师再补，宁可课堂慢一点，也要让控制变量的思想由学生自己说出来、自己写下来。一招花式比喻胜过十次空洞叮嘱，这是多年听课评课反复验证过的经验。（六）动手探究：用数据作证各组按方案开始实验。组内分工：一人操作拉车，一人读数，一人记录，一人负责监督坡度不变、材料铺平，每测一种材料轮换岗位。教师巡视重点关注三类问题：第一种，读数方法不对，小车静止时就读数。应对办法是扶着学生之手带他找到匀速滑动的手感，让他看到指针稳定的位置。第二种，铺毛巾时毛巾褶皱或左右摇晃，导致数值忽高忽低。应对办法是指导学生用胶带固定四角铺平。第三种，小组只测一次就填数。应对办法是提醒实验偶然误差的存在，坚持三次重复再平均。各组完成自己的记录表之后，把小木面、毛巾面、砂纸面三个平均数据用磁贴贴到黑板上的班级汇总表里。设计意图：真实的探究一定有忙乱和波折，教师要管住嘴、管住手，忍住不代劳，只解决方法和公平的问题。数据汇总到黑板，一幅全班的证据图就形成了，这是后续归纳的共同素材。（七）分析数据：让数字自己开口全班共同观察汇总表。教师提出问题串帮助学生读图读表：每一种接触面，各组得到的数据大致处于什么区间？不同组之间有没有明显矛盾的数？如果有，最可能的原因会是什么？从木板到砂纸再到毛巾，拉力数值呈现怎样的变化趋势？拉力大说明阻碍滑动的摩擦力大还是小？拉力大意味着小车在滑梯上更容易滑下去还是更难滑下去？学生在讨论中逐步达成共识：砂纸和毛巾面上的拉力明显大于光滑木面，说明接触面越粗糙，滑动时的摩擦力越大，小车越难被拉动，真人从这样的滑梯上滑下来也就越慢；接触面越光滑，摩擦力越小，滑得越快。教师引导学生回到当初的假设，逐一对照验证。学生发现“穿裤子的料子确实影响快慢”得到了支持，“快慢和衣着无关”的说法被推翻了。教师特意让假设被推翻的学生说一说心情，告诉他推翻猜想同样是科学的胜利，许多重大发现在起步时也走的是这条被否定的路。师生共同用一句通顺的话概括结论，写在结论栏：在斜面上，物体与接触面之间的摩擦力大小与接触面的粗糙程度有关，接触面越粗糙，摩擦力越大；接触面越光滑，摩擦力越小。（八）拓展深化：滑梯上的另一场辩论教师抛出本课第二个讨论点：课前还有同学说“重的人滑得快、轻的人滑得慢”，这是否与摩擦力有关？教师演示对比：同一斜面上，空小车与装上钩码加重的小车，分别测量拉力，发现重物所需拉力更大，即压力越大摩擦力越大。教师进一步解释：人坐上滑梯，体重越大压在滑梯上的力越大，摩擦力也越大，但滑下来的快慢还受更多因素影响，这个问题留作课后有兴趣的同学继续探究。随后播放一段冬季结冰路面行人摔跤与给路面撒沙的视频，引导学生用刚刚建立的摩擦力知识解释：人在冰面摔倒是因为冰面光滑摩擦力小；撒沙子是人为让接触面变粗糙、把摩擦力变大。再举反方向例子：体操运动员往手上抹镁粉、鞋底做花纹，都是为了增大摩擦；给门轴加润滑油、滑梯表面抛光打蜡，则是为了减小摩擦。安全渗透：为什么玩滑梯不能头朝下滑、不能衣着尼龙绸类过于光滑的裤子？因为摩擦过小、速度失控容易出危险；滑梯雨后湿滑说明接触面有变化，也要暂停使用。学生由此认识到科学知识与自身安全息息相关。（九）课堂小结：回望探究之路教师带领学生回顾本节课的学习路径：从滑梯快慢不一的现象出发——提出接触面是否影响快慢的问题——作出基于生活经验的假设——设计公平对比实验——用多次测量取平均的办法取得数据——从全班的数字里归纳出接触面越粗糙摩擦力越大的结论——并用它解释生活现象、指导安全行为。整节课学生扮演了小小科学家的角色。最后一分钟，学生用一句话完成当堂出口卡：今天我学到的关于摩擦力的知识是什么，我还有什么问题想知道。教师收取卡片，作为下节课前的学情依据。七、板书设计板书采用中间、左右三栏结构。中间栏顶部板书课题“滑梯与摩擦力”，其下是本课核心概念：摩擦力——物体相互接触并滑动时，接触面之间阻碍滑动的力。再往下是本课结论：接触面越粗糙，摩擦力越大；接触面越光滑，摩擦力越小。左栏逐条记录学生开课时提出的所有猜想，验证后逐一打上勾或叉，做到有始有终。右栏记录本课关键方法：控制变量、重复三次取平均、数据说话。留白处贴上各组实验数据磁贴。八、作业设计基础作业：完成实验记录单背面的三道生活应用题，分别涉及鞋底花纹、雪天撒盐、滑冰鞋的光滑刀刃，要求学生用摩擦力知识解释其中的道理。实践作业：回家找一处安全的滑梯或斜坡，穿两条不同面料的裤子分别体验两次滑行，把感受写成两至三句观察日记，注意安全须由家长陪同。选做作业：有能力的同学可以设计实验研究“物体的轻重是否影响滑梯滑行速度”