“问题引领涉及而上体验创造”的特色教学研究——以“爬绳小猴”科技制作课为例 论文.docx

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1、“问题引领涉及而上体验创造”的特色教学研究以“爬绳小猴”科技制作课为例摘要：在科技制作课教学中如何利用物理知识制作益智玩具来启发学生的创新思维，让学生的脑洞大开，利用己学知识，教师通过问题引领，促使学生积极探索,教师引领大方向，让学生猜想，探究，设计合理性方案，教师为学生准备分级实验器材，涉及而上，应需而出，每一次的器材在教师的引领下，逐步逐级解决问题，遇到新的问题，教师进一步启发学生思考，促使学生改进方案，教师适当提供可能预见的适当器材，每一步的恰当设计和成功的尝试都将极大的促进学生的探索热情,在这种欲望，猜想，设计，试验，改进，再设计，再验证的探索过程让学生体验创造性的劳动。关键词：问题引

2、领，涉及而上，体验创造，特色教学物理是一门以实验为基础的学科，科学技术是第一生产力，让学生学以致用，利用理论知识解决实际问题为生产生活服务，真正达到学以致用。笔者在乡村少年宫和青少年活动中心志愿服务长达8年的科技实践制作课中积累一定的经验，担任7年的科技辅导员在培养学生的创新思维方面也积累一定的经验。这种创造性的劳动就是教师引领下的教学活动，区别于往常的教师讲解玩具的步骤，学生按部就班的组装器材，学生只学会了拼装玩具，初中的学生已经有一定的生活经验和一定的摩擦力的知识做储备，但是讲解玩具的组装步骤恰恰缺失学生要思考的东西，对于玩具为何要这样设计？为何这样的设计就可以上爬？上爬的原理是什么等问题

3、，如果教师在教学活动中通过问题引领，要让学生多思考几个为什么，学生就会多一些自己的想法，同时也会对物理知识的运用有更深入的认识，学生创新思维能力也能得到很好的的锻炼，教师引领探索的方向，让学生设计方案，适当提供分级实验器材检验学生方案的可行性，让体验创造性的劳动过程，从而提高了学生的创新能力。下面就以关于摩擦力应用的会爬绳小猴的益智玩具科技小制作为例来阐述问题引领涉及而上体验创造特色教学。第一阶段是让学生观察生活，总结结论，探寻规律，做好理论知识铺垫。对于初中或者小学的学生先通过魔术表演一听话的木头人，引入新课，教师展示魔术玩具，说它可以听你的话，让木头人沿绳下滑，学生喊停它就可以停下，上课时

4、，教师可以选一名学生来演示，教师悄悄交代如何操作，只需拉紧绳子就可以听，放松绳子，它就可以下滑。极大的激发学习的好奇心，学生迫切想知道谜底，想知道它的奥秘，这时教师再展示木头人的内部截面图一曲孔。学生很是疑惑，为何曲孔就可以实现“听话呢？为了对比，教师再拿出弯曲程度不同的木头人让学生体验，直孔或者接近直的孔无法实现“停止，只有曲孔的木头人才会听话工带着问题教师引入新概念-摩擦力，这里牵扯到两种摩擦力，一种是静摩擦力,一种是滑动摩擦力，另外还牵扯到最大静摩擦力等概念。教师在介绍过两种摩擦力的概念后，再让学生联想生活中有没有摩擦力呢？体现在哪些地方？让学生举例，教师挑选几个常见的例子，比如手拿比较

5、贵重的物品时候，手都不自觉的握紧它，为了防止手中的物品脱落，也可以带上手套来防滑等。教师可以让学生模拟被“抢物,其本能反应是把物抓紧、握紧。教师引导学生分析原因，握紧就可以增大挤压物体的力一压力，可以增大最大静摩擦力，要使物体下落或被抢走，必须克服最大静摩擦力，让它发生相对运动，正在下滑的物体，增大压力，也可以使它停下来，这样学生知道动静摩擦力可以相互的转化的，还让学生知道最大静摩擦力与压力有关和摩擦系数有关。最后通过联系生活中的拔河比赛，如何挑选队员（胖的、重的，瘦的等），如何挑选鞋子等，并说明理由，达到学以致用。第二阶段，问题引领，涉及而上，应需而出体验创造的”爬绳小猴”益智玩具的教学教学

6、的片断分为六个阶段，有思考，有启发，有猜想，有动手实验，有理论结合实际，有创新体验，有改进空间，有开放性讨论的激发等等。全程利用的是涉及而上的实验器材，通过问题的引领，让学生体验创造性的劳动过程。下面通过这个有关摩擦力的益智玩具的教学片断来诠释问题引领涉及而上分级实验器材来体验创造的奥妙。教学片断：（爬绳小猴的设计）一、如何抱紧不动（创设）师：要把小猴的手臂固定在猴身上，如何固定？（如图2）生：绑定。师：至少绑几处?数学知识两点决定一条直线。图2生：两处。师：除了绑定，还可以怎样实现更为美观？（教师展现轴承）生：用两个轴承固定。（如图3）师：如何实现抱杆、绳？回想小孩爬树。生：把它夹在两手臂之

7、间。师：怎样抱紧？（如图4所示）生：把双手握在一起。师：怎样握在一起？（绳或橡皮筋）生：用橡皮筋把两手绑在一起。师演示学生提议，展示给学生观看。师：可是还是松，怎么办？如图5所示。生：塞一些布片。师：很好，为了夹紧，可以夹上摩擦片，这是专用的止滑片。（师展示分级实验器材）。师：为了很好的止滑，可以放几片？怎么放置？生：两片，前后各一片，对称放置。师按照学生的想法，在两臂之间夹上摩擦片。师：当我们用力过猛时，止滑片就会滑走，怎么办?生：固定住。师：很好，用什么固定？生：用轴承固定。师：怎么做？生：在手臂上打孔，止滑片打孔，再用轴承固定。师：按照你们的设计，试一试，看看能否实现抱紧不动。绳子放置哪

8、两者之间你们觉得比较合适？为什么？生：（思考后）放置在手臂和中间固定摩擦片轴承之间比较合适，这两者之间夹的比较紧。师：还有要补充的吗？生：绳子不容易跑掉。生：方便上滑。（教师提供打好孔的分级器材，组装，展示，静止时，摩擦片夹紧绳子，可以实现静止不动，当用力推动小猴子，小猴子可以沿绳滑动。）评议这里如何抱紧不动，通过问题引领，让学生了解它是利用了静摩擦力的大小与压力大小和接触面的粗糙程度有关。压紧、用橡皮筋缠紧都是为了增大压力从而增大摩擦力，塞上布片也减小间隙从而达到抱紧的效果，布片也有增大接触面的粗糙程度从而达到增大摩擦力的作用，而布片换成专用的摩擦片增大摩擦力的效果更好,这里教师根据学生设计

9、所需提供涉及而上的实验器材来检验学生的设计效果，让学生体验创造性的劳动过程，手持猴身用力拉绳时容易把摩擦片带走，通过问题的引领让学生借鉴手臂的固定来解决“带走”问题，也让学生学以致用，让学生体验一下知识迁移的成就感。二、如何实现停止（创设）师：这里用到哪些摩擦力的知识。生：静摩擦力和滑动摩擦力。师：抱紧静止时，猴受到的是什么摩擦力？受力情况如何？生：静摩擦力，还有重力，二者相等。师：用力推小猴沿绳运动时是什么摩擦力？生：滑动摩擦力。师：从静止到滑动要满足什么条件?生：要克服最大静摩擦力。师：最大静摩擦力与什么有关?生：与正压力和接触面的粗糙程度有关。师：现在从静止到运动，只要克服最大静摩擦力即

10、可。回想小孩爬树是手驱动还是后退驱动？生：腿驱动师：我们也来设计后腿驱动的小猴子，那如何实现由运动到停止呢？即由滑动摩擦力转到静摩擦力。生思考_一一师：回顾摩擦表演中听话的木头人，如何实现听话的，从动到停？生：拉紧绳子时可以停止，放松绳子，木头人下滑。师：拉紧绳子，有什么奥秘?利用什么物理原理？生：因为孔是曲的，拉紧绳子，使得绳子对木头人的压力增大了，也就是增大了最大静摩擦力，拉的越紧，压力越大，最大静摩擦力越大，猴子就越容易停止。师：这里是要实现手臂抱紧不动，后腿驱动设计，如何设计出曲孔呢？后腿如何停止呢？生思考，教师引导，演示曲孔。师：为何曲孔能实现拉紧绳子压力变大呢？怎样设计实验演示一下

11、？生思考，教师展示分级实验器材：在黑板上吸附三只飞镖，模拟曲孔。师：如何做曲孔？两点决定一条直线，要是曲孔至少需要几只飞镖？生：三只。师：这是三只飞镖如何放置，绳子如何放置？如何移动一只飞镖让绳如木头人里绳那样弯曲？生思考，尝试，最后如图9所示。生：在两个飞镖的同一侧放置一根绳子，再用第三只飞镖放置在绳的另一侧，并且置于前两镖之间，向前两只飞镖中垂线上移动。师：猜想一下，拉绳时，哪只飞镖先倾倒？倒向哪个方向？这说明了什么？生：中间的，说明受力大。向绳的弯曲的内侧倾倒。师：两头的飞镖位置不动，改变中间飞镖的侧移距离，用同样的力拉绳，看看何种情况下，绳易倒？说明什么？生：侧移距离越大，越易倒，说明

12、受到的压力越大。师：压力越大？对听话的木头人会怎样呢？生：越容易停下来。师拿出不同程度侧移距离的同样的木头人，让学生演示，再拿出比较轻的木头人它，的孔几乎接近直线，让学生演示，看看能否听话。师：对比几种情况，你能得出什么样的结论？省曲孔越曲，越易停下来，轻轻一拉就可实现停止在空中。师：能否把孔设计的特别“曲？生：（疑惑）。师：任何设计过与不及都不好，太过弯曲的话，木头人下滑时受的阻力过大，不易下滑。师：这里的小猴子任何实现停止，这里没有曲孔，怎么设计？生：设置三个柱子。师：很好，可以用轴承代替柱子，前手臂已经有了一个轴承固定摩擦片了，这里还需要两个轴承，怎么设置？生：可以放置在后腿上。师：为了

13、防止手臂中绳跑脱，可以把绳子放置哪里的？生：放置在手和摩擦片的固定轴之间。师演示放置。师：上端的绳子夹在小猴的手与手臂上固定轴之间，下方的绳子如何绕？学生跃跃欲试，争相讨论。师：这里需要放置摩擦片吗？生：不需要。师：为何？生：这里只需拉紧绳子，绳就会相对后腿停下来，（相对静止）。评议从魔术表演到利用物理知识揭秘谜底，让学生对物理有更深刻的认识，/教师通过问题的引领让学生联想魔术玩具的原理来解决猴子由运动到停止的问题，教师通过提供涉及而上的磁镖等器材来演示曲孔“拐点”受力效果，给学生知识迁移做好铺垫，通过应需而出的实验器材让学生利用轴承创造“曲孔从而实现小猴由“运动”到“停止”的功能。前后呼应，

14、魔术激发兴趣，揭开谜底再认知识，到利用轴承来创造曲孔达到停止利用知识，整个过程教师通过问题引领，让学生体验创造性的劳动过程，让学生实现知识的迁移，达到深层次的学以致用，从而促进学生核心素养的提升。三、如何实现上爬教师演示，师一只手拿住小猴子的身子（即手臂也不动），一只手拉后腿的的绳子。师：猴子要后腿驱动，后腿也要相对在猴身可以转动，腿与身体连接处需要几个轴承？生：一个。师：很好，按照你们的设计，现在来仔细观察，当拉紧后腿的绳子时，腿有何变化?绳子如何变化？生：绳与后腿轴接触处的绳是相对后腿不动的，用力拉时，绳子有被拉直的趋势,就迫使后腿伸直，而与后腿接触的绳子相对后轴不动。这样手与腿之间的绳就

15、变长To师：变长的绳子哪里来的？（教师多演示几次，累积效应，让学生观察到上方的绳子变短了）生：手臂上方的。师：为什么？生：因为上方的绳子变短了。师：不错，观察很仔细，我们看到用力拉绳子时，绳子相对手臂滑动，相当于小猴上滑，也就是上爬。评议学生在思考问题时，学生往往容易思维定势，对于累计效应问题的时候，教师多演示几遍，让学生发现问题症结所在一观察到上方的绳子变短了。让学生学会观察的同时，也能深入思考，同时能解释相关现象的成因，这样学生的观察、思考、运用知识的能力得到锻炼。四、如何实现连续驱动（即连续上爬）但是问题是，拉一次腿可以伸直，但是收不回来，不能实现连续上爬？怎么办？生：一一（思考中）师：

16、小孩爬树时，双腿不断“曲伸”一驱动，实现上爬，这里没有肌肉，如何曲伸呢？生：拉绳一一可以实现伸。师：弯曲回来，怎么实现？什么能拉直了还能自动弹回来呢？生：橡皮筋。师：聪明，怎么放置呢？（教师拿出橡皮筋）生：套在手臂和后腿上。教师按照学生提议套上橡皮筋，新的问题出现了。橡皮筋会滑走。师：但是在拉伸时，橡皮筋容易跑掉，怎么办？生：固定。师：如何固定橡皮筋，还要轴承吗？评议让学生观察生活中小孩爬树、爬杆的视频来类比迁移，猜想小猴爬绳需要怎么做，比如抱紧、驱动等问题就很容易提出合理的解决方案，对于出现的问题然后提出改进方案，再来验证，再有新问题出现，再改进，然后再验证，让学生体验创造劳动过程。教师的问

17、题不是用是或者否，对于错就能回答的，让学生有深入思考的过程，这样学生创新思维能力得到很好的锻炼。学生发现手臂的上面处容易向内侧滑（即向猴身处滑的趋势），在曲腿时，腿的下面容易向外侧滑，在伸腿的时候，容易向内侧滑。师：如何解决？生：用东西挡住来防滑。用轴承来挡吗？师：有点麻烦，而且轴承多了不稳定，还有简单的办法吗？生思考一一生：两边用东西挡住，是相当与增高两边，师：中间就低了，逆向思考一下，不改变两边的高度，把中间的怎么办？怎么做？生：中间变低，在中间挖一个缺口。师：如何挖，在哪里挖最合适呢？生：（思考后回答）上臂在上面，下腿在下面。师：在手臂的上方刻有一个缺口，腿的下面也刻有一个缺口，只要把橡

18、皮筋置于缺口中，它就不会跑了。师：橡皮筋如何放置呢？生：一师：看看橡皮筋置于轴承的何位置比较有利？实践是检验真理的唯一标准，让我们试试。（教师拿出带缺口的手和腿，重新组装，演示）师：为了加大弹回的速度，可以怎么办？生：可以多用几根橡皮筋。师：一般我们选用两到三条即可，这样，腿部就相当于有了肌肉一样，可以实现外力拉伸后自动弯曲回来。从而实现驱动。如图15所示。为了方便拉绳，可以在绳两头加上拉环。教师演示，学生观看，分析原理。评议对于学生常见的经验，学生提出解决方案，对于相对性的问题解决方案，学生不容易想到，教师可以点拨一下，学生很快就能恍然大悟，利用相对性原理，反其道而行，从逆向思考解决方案，学

19、生的逆向思维也得到很好的启发。全程都是通过教师问题引领，提供涉及而上、应需而出的实验器材让学生的设计得到及时的检验，让学生瞬时感受创造的乐趣和成就感。五、总结原理拉伸的时候，也就是拉紧绳子时，绳子相对腿不动，而拉伸的过程中，相当于把两手向上推动，摩擦片与绳子之间就变成了滑动摩擦力。上面的绳子缩短了，这样就实现了上爬，当停止拉紧的动作，绳子松时，绳子与腿上轴承之间的摩擦力变小,（甚至是滚动摩擦力，特别小）。手臂处的摩擦片与绳子之间就变成了静摩擦力，没有较大的推力作用，小猴子可以停在手臂绳子处的位置，而腿部在“橡皮筋”肌肉的作用下弹回，靠近手臂处。当下一次再拉伸绳子时，腿部的绳子相对静止，绳子在拉

20、力作用下，绳子有被拉直的趋势，腿部的绳子相对于轴承不动，腿与手臂的之间的绳子被拉长，相当于手臂被向上拉了，手臂上面的绳子缩短，实现的又一次的上爬。这就是上爬的原理，在一拉一松的过程中，轻松实现上爬的过程。六、分组动手组装，展示、交流、比赛，分享经验。师：你们想体验自己的设计吗？生：想师：下面大家就来组装一下，看看谁先组装好，看看谁的小猴只爬的快?生动手组装，教师指导有困难的学生，此过程重点让学生体验理论与实际的差距，在此过程中，学生动手能力得到锻炼。学生组装完毕，学生演示，交流，小组比赛，分享经验，玩具送给学生。让学生有机会再深入研究。评议对于组装实验的玩具，学生在理解了原理以及各部分的设计意

21、图后，让学生动手自己组装实验器材，锻炼学生的动手能力及协调能力。让学生在组装的时候，更能深刻理解器材各部分的设计意图，有利于学生发现一些问题，进而产生一些改进的想法，也有利于提升学生发现问题并能解决问题的能力。组织小组展示、交流、比赛，激发学生荣誉感及责任感，培养学生积极探索的兴趣，让学生组装的同时收获成功的喜悦。第三阶段：开放性的设计，问题挑战，改进玩具，更多功能，更益智。问题1：如何实现侧向爬？让学生思考，把绳子水平放置，同样的操作，小猴子可以侧向爬。学生尝试，演示。问题2：假设不放摩擦片，其余部分重新组装回去，这时候，小猴子还能爬到绳子上面吗？试一试，为什么？学生尝试，不能成功，学生寻找

22、原因。解释现象。-不能抱紧，只有滑动摩擦力，无法静止在某处，不能保住每次的上爬的成果，就像井底之蛙，跳一次出不了井，跳一百次也出不了井，还是会落后井底。问题3：如何实现小猴后退？学生会猜想把摩擦片放置在后腿上，曲线拐柱的轴承放置在手臂上，腿固定，手驱动，让学生试一试，看看能否成功，不满意的地方如何改进。问题4：如何同时实现既能前进又能后退？学生猜想，教师鼓励，回家改进，试试，用两根绳，两个装置，一根绳实现上爬，一根绳实现后退。手和腿都分开，试试。问题5：生活中有这样的模型，它在生活生产带来哪些服务。你对现有的这些设备有哪些确定，如何改进，你能创新出一个物品吗？生猜蜘蛛侠，高空他救自救逃生装置，

23、逃生设备等的辅助设施。问题6：开放性讨论一假设我们的生活中没有摩擦力，我们的生活将会怎样？从衣食用行等等方方面面来讨论。评议对于一项科技小制作的玩具的实践课，教师并不仅仅让学生学会如何组装它，如何玩它，而要让学生在组装时思考为什么？学会哪些物理知识？组装时，受到哪些启发，产生哪些想法有想改进的点子，教师启发学生思考，获得了哪些体验，学生参与思考过程中，思维能力得到哪些锻炼，教师通过问题引领，教师提供应需而出的分级实验器材，让学生猜想，让假设快速得到检验，让学生遇到问题，能积极思考，勇于设计，提出合理解决方案，在学生体验创造性劳动的过程同时提升核物理心素养。总之，在这样的教学过程中，教师给学生指引方向，通过问题引领，给学生搭建思维平台，教师提供涉及而上的器材及时检验学生设计，让学生体会到创造性的劳动，极大的激发了学生探索奥秘的动力和热情，开放性问题给学生留有极大的思维空间，激发学生的创新思维能力，促进学生科学探究能力和核心素养的提升。