董宇

《斜坡的启示》是《神奇的机械》单元的第3课，属于课程标准中“技术与工程”领域“工具是一种物化的技术”的相关内容。这个单元围绕着简单机械展开，学生在动手探究的基础上认识杠杆、滑轮、斜面等常见的简单机械。本课以南京长江大桥的引桥为出发点，以南浦大桥的螺旋形引桥为落脚点，有层次地设计了3个探究活动：为什么要建设引桥，引桥能不能缩短，螺纹疏密不同的螺丝钉哪个拧起来更轻松。同时，以探究拉力大小与坡度的关系为例，让学生亲身经历完整的探究过程。

片段一：创设工程情境，探究使用斜面省力

师：同学们，2018年南京发生了一件很重要的事，你们能记起来吗？（播放视频：南京长江大桥恢复通车）南京长江大桥是南京的标志性建筑，在中国桥梁史和世界桥梁史上都具有重要意义。老师带来了一段阅读资料（出示课件），你们有什么感兴趣的地方吗？

生：除了正桥以外的部分是什么？叫什么？

师：有人能回答这个问题吗？

生：那个部分是连接正桥和路堤的桥，叫引桥。

师：（出示正桥模型）为什么要建设引桥？在正桥上架个吊车，把人和车直接拉上来不行吗？

生：不方便，太麻烦了。

生：效率太低，会造成拥堵。

师：建引桥仅仅是为了方便和提高效率吗？引桥实质上就是个斜坡，它到底对桥有什么帮助呢？今天我们就一探究竟。

评析：教师以刚刚恢复通车的南京长江大桥作为导入，通过创设工程问题的具体情境引入课题，快速了解学生的前概念，成功聚焦学生的思维，设计巧妙。

师：利用这些材料，怎样还原车上桥的情境呢？

（教师出示材料：桥墩、斜坡、小车，请一位学生上台组装实验材料。）

师：小车从地面开到正桥上来需要多少力？用到什么工具？

生：弹簧测力计。

师：是的，老师会再提供个弹簧测力计给你。这个实验要怎么设计？

生：做个对比实验，看是直接提拉重物用的力小，还是借助斜坡用的力小。

（教师请一位学生演示实验，并强调注意事项。）

师：现在谁来告诉我，为什么要建引桥？

生：因为使用斜坡比直接提拉重物省力。

师：实际上，生活中的斜坡就是科学上的斜面，斜面是一种简单机械，可以省力。（出示图片）为什么要搭块板子把油桶滚上去呢？为什么不直接抱上去？

生：使用斜面省力。

评析：工程情境的现场还原，可以达到以下效果：一方面，学生根据已有材料设计对比实验，验证使用斜坡比直接提拉重物省力;另一方面，学生能在观察演示实验的过程中把握实验操作的注意事项，为下一个实验顺利展开打好基础。

片段二：寻找拉力与坡度的关系

师：（出示图片）谁帮老师算一下，南京长江大桥的引桥有多长？

生：3012米。

师：引桥竟然大约是正桥的两倍长，太浪费了吧！能不能缩短一点？

（学生思考。）

师：如果提供这些材料给你，你能把实验方案画下来吗？

（教师出示材料：桥墩、斜坡、小车、弹簧测力计，学生交流并画方案。）

师：哪个组分享一下你们设计的实验方案？

生：使用长斜坡和短斜坡，分别测量小车的拉力。

师：大家赞同吗？还有什么要补充的吗？

生：大桥的高度保持不变。

评析：画实验方案既是思维整理过程的呈现，又能确保实验的可行性，避免了空想与不切实际，让思维训练落到实处。

师：看来大家达成了一致。在实验操作过程中有什么要注意的吗？

生：在测量之前，检查弹簧测力计的指针是否在“0”刻度。

生：拉动方向要与斜坡平行，慢一点。

生：读数时眼睛要平视指针。

师：真好，别忘了填写实验记录单。实验结束后，我们来分享你们的发现吧。

（小组合作实验。）

生：我们组直接提拉重物用力2 N，用长斜坡提拉重物用力0.7 N，用短斜坡用力1.5 N，用长斜坡比短斜坡更省力。

生：我们组也是相似的结果。

师：现在你们知道为什么南京长江大桥的引桥不能缩短一点了吗？

生：因为太短的话，上桥比较费力，引桥变长，会更轻松一些。

师：在高度不变的情况下，斜面长短变化了，什么因素也随之改变了呢？

生：斜面坡度。

师：是呀，斜面坡度才是影响小车拉力的根本因素。你们能否告诉我，使用坡度大的斜面省力多还是使用坡度小的斜面省力多？

生：使用坡度小的斜面省力多。

评析：学生按照自主设计的方案进行实验、收集数据、整理发现、交流分享，规范而有序。学生的思维从“使用斜面省力”的较浅层面上升到“使用坡度小的斜面省力多”的更深层面。

片段三：探究变形的斜面

师：（出示图片）这有两个螺丝钉，它们粗细、长短都相同，你能看出它们的区别吗？

生：螺纹的疏密不同。

师：如果用同样的螺丝刀拧进相同的木板里，哪个更轻松呢？为什么？

（学生思考并尝试回答。）

师：为了揭开这个秘密，我们进行一个有趣的小活动。老师给每个人都带来了一根小棒（带螺纹的木棒，此螺纹由直角三角形纸片的斜边卷成，尾部用双面胶稍微黏合），它和螺丝钉有没有相似的地方？

生：都有螺纹。

师：同桌两个人的螺纹一样吗？

生：不一樣，有疏有密。

师：顺着小棒下面的“小尾巴”，把螺纹伸展开来，你能发现什么？

生：原来是高度一样，长短不同的斜面。

师：现在能告诉我，这两个螺丝钉，哪个拧起来更轻松了吗？

生：螺纹密集的拧起来更轻松，因为如果它伸展开，它的斜面坡度比较小，使用坡度小的斜面省力多。

师：螺纹这种斜面跟我们之前看到的斜面一样吗？

生：不一样，螺纹不是笔直的斜面，是变形的斜面。

评析：打开小棒螺纹，展开的螺纹化身为已知的斜面，帮助学生实现了抽象思维的“可视化”。在一问一答之间，学生发现螺纹是变形的斜面。这里的自制教具解决了学生思维的难点，是帮助学生实现思维进阶的好办法。

师：变形的斜面在生活中还有很多，简单介绍红酒开瓶器、刀刃、台阶等。（出示图片）这里为什么一定要做成旋转楼梯呢？不能搭一个长斜坡吗？

生：空间不够。

师：是的，在空间受限的情况下，往往变形的斜面更能解决问题。（出示图片）南浦大桥是上海的著名建筑，连接了浦东和浦西，带动了两岸的经济繁荣。它为什么要建成这样呢？

生：因为空间有限，做成螺旋状，能有效地减小斜面坡度，上桥更轻松些。

评析：教师以分析南浦大桥的引桥设计作为结尾，学以致用，呼应了导入部分的南京长江大桥引桥，而且问题难度已然升级。

总  评

1.设置情境，聚焦思维新起点

高年段的教学也需要形象的情境来促进思维起点的生发。本课借助“建引桥”这一工程情境来认识斜面概念，让学生依次解决“为什么要建设引桥”“引桥能不能缩短”“南浦大桥为什么建成这样”等问题，让学生在真实的工程情境中感受简单机械的作用，完成全课学习。

2.问题导向，推动思维进阶发展

学生思维进阶的实现往往在于教师有意识的设计和引导。本课的几个关键问题推动了儿童思维的逐步发展：“为什么建设引桥”问题，引导儿童设计实验，了解了使用斜面省力的原理;“引桥能不能缩短”问题，引导儿童展开探究，明确了使用坡度小的斜面省力多;“螺丝钉的螺纹”问题，引导儿童将抽象的思维具体化，理解了变形斜面的概念，从而解决了南浦大桥形状为何如此设计的问题。

3.发现儿童，实施有意义的建构

教学就是在经验的有效生长过程中，帮助学生实施有意义的建构的过程，而有意义的建构，往往基于对儿童的了解和发现。本课的活动，完整的科学探究过程使学生体会到了严谨的科学精神，有层次的问题设置让学生实现了认知的深入发展。這样的教学，在“发现儿童”的基础上有效实现了“儿童发现”。