“用橡皮筋驅(qū)動小車”實驗教學(xué)合作學(xué)習(xí)的有效性驗證

〔摘""要〕"本案例旨在通過“用橡皮筋驅(qū)動小車”的實驗教學(xué)，探索合作學(xué)習(xí)在科學(xué)實驗教學(xué)中的應(yīng)用。實驗不僅培養(yǎng)了學(xué)生的動手能力與創(chuàng)新意識，還增強了學(xué)生之間的合作能力。在教學(xué)過程中，學(xué)生分組進(jìn)行設(shè)計、制作與測試，通過討論實驗問題、一起解決問題，共同反思問題。案例從教學(xué)背景、教學(xué)目標(biāo)、教學(xué)過程、實驗結(jié)果及反思等方面進(jìn)行詳細(xì)闡述，旨在為今后小學(xué)科學(xué)實驗教學(xué)提供借鑒參考?！碴P(guān)鍵詞〕"小學(xué)科學(xué)；橡皮筋驅(qū)動；合作學(xué)習(xí)；有效性隨著教育改革的深入，傳統(tǒng)的以教師為中心的教學(xué)模式逐漸被以學(xué)生為中心的合作學(xué)習(xí)模式所取代。特別是在實驗教學(xué)中，合作學(xué)習(xí)不僅能夠提升學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，還能培養(yǎng)他們的團(tuán)隊協(xié)作能力。希望通過本次“用橡皮筋驅(qū)動小車”實驗，能夠在實踐中驗證科學(xué)實驗合作學(xué)習(xí)的有效性。一、教學(xué)目標(biāo)（一）知識目標(biāo)本次“用橡皮筋驅(qū)動小車”實驗的知識目標(biāo)是：讓學(xué)生深入理解橡皮筋的物理特性及其在動力傳遞中的應(yīng)用，掌握小車的基本構(gòu)造和工作原理。橡皮筋作為一種具有彈性的材料，其能量存儲和釋放的特性是本實驗的核心。通過觀察橡皮筋在拉伸與釋放過程中的變化，學(xué)生能夠?qū)W習(xí)到彈性勢能與動能之間的轉(zhuǎn)化關(guān)系。這一知識的掌握，不僅有助于學(xué)生理解科學(xué)中關(guān)于能量轉(zhuǎn)化的基本概念，還能激發(fā)他們對科學(xué)原理的探究興趣。在實驗前，教師可以通過引導(dǎo)性問題幫助學(xué)生回顧相關(guān)知識：“什么是彈性？橡皮筋是如何工作的？”通過小組討論，學(xué)生可以分享各自對本實驗的理解，進(jìn)一步加深對彈性的認(rèn)識。在制作小車的過程中，學(xué)生需要選擇合適的橡皮筋，根據(jù)設(shè)計要求調(diào)整其數(shù)量和拉伸程度，從而讓小車有效運作。通過這一系列活動，學(xué)生能夠?qū)⒗碚撝R與實踐操作相結(jié)合，增強他們的科學(xué)素養(yǎng)。學(xué)生還需了解小車的基本結(jié)構(gòu)，包括車體、輪子和驅(qū)動系統(tǒng)等部分。這一知識不僅涉及力學(xué)原理，還包括設(shè)計與工程基礎(chǔ)。通過觀察和討論不同設(shè)計方案，學(xué)生能夠認(rèn)識到如何通過合理的結(jié)構(gòu)設(shè)計提高小車的效率和性能。從設(shè)計到實施的知識積累，將為學(xué)生未來的科學(xué)學(xué)習(xí)和技術(shù)探索打下堅實基礎(chǔ)。（二）實踐目標(biāo)實踐目標(biāo)是通過“用橡皮筋驅(qū)動小車”的實驗，提升學(xué)生的動手能力和創(chuàng)新思維，培養(yǎng)他們在實操中解決問題的能力。動手制作小車是一個綜合性強的項目，學(xué)生需要在整個過程中運用多種工具與材料。不僅考驗他們的動手能力，還能增強他們對科學(xué)原理的直觀理解。在動手實踐中，學(xué)生會遇到各種挑戰(zhàn)，例如材料的選擇、結(jié)構(gòu)的搭建以及動力的調(diào)試等。在此過程中，學(xué)生必須積極思考，嘗試不同的解決方案，培養(yǎng)他們的創(chuàng)新思維和實踐能力。在小組合作中，學(xué)生分工明確，互相協(xié)作，共同完成小車的設(shè)計與制作，提升他們的團(tuán)隊意識，增強他們的溝通與協(xié)調(diào)能力。通過討論和共享各自的想法，學(xué)生可以集思廣益，激發(fā)創(chuàng)造性解決問題的能力。實驗的測試與調(diào)整階段更是實踐目標(biāo)的重要組成部分。學(xué)生在測試中觀察到小車的性能，并依據(jù)測試結(jié)果進(jìn)行調(diào)整，培養(yǎng)他們的觀察能力。通過數(shù)據(jù)記錄和分析，學(xué)生能夠?qū)W會如何從實際結(jié)果中總結(jié)經(jīng)驗，為后續(xù)的實驗提供改進(jìn)依據(jù)。這一實踐過程，充分體現(xiàn)了科學(xué)探究的精神，讓學(xué)生在動手實踐中體驗到成功的樂趣與成就感，進(jìn)一步激發(fā)他們對科學(xué)學(xué)習(xí)的熱情。二、教學(xué)過程（一）教學(xué)準(zhǔn)備在進(jìn)行“用橡皮筋驅(qū)動小車”的實驗教學(xué)前，教師需做好充分的教學(xué)準(zhǔn)備，確保教學(xué)活動的順利進(jìn)行。教師應(yīng)準(zhǔn)備好所需的材料和工具，包括橡皮筋、紙板、木棍、塑料瓶、輪子、剪刀、膠水等。應(yīng)考慮不同組的需求，確保每組都有足夠的材料進(jìn)行設(shè)計與制作。教師應(yīng)設(shè)計一份詳細(xì)的教學(xué)計劃，明確每個環(huán)節(jié)的時間安排和教學(xué)重點。在計劃中，應(yīng)包括導(dǎo)入環(huán)節(jié)、實驗制作、測試調(diào)整、展示分享等各個步驟，確保學(xué)生在規(guī)定的時間內(nèi)完成各項任務(wù)。教師還需準(zhǔn)備相關(guān)的教具和演示材料，如橡皮筋的彈性實驗示范，幫助學(xué)生理解相關(guān)的物理原理。教師還應(yīng)考慮學(xué)生的分組情況，合理安排每組的人數(shù)和角色分工，促進(jìn)合作學(xué)習(xí)的有效開展。在課堂上，教師可以提前引導(dǎo)學(xué)生討論合作規(guī)則，明確每個成員的任務(wù)，增強團(tuán)隊合作的意識。教師可以設(shè)計一些引導(dǎo)性問題，激發(fā)學(xué)生的興趣和思考，使他們在實驗前就對橡皮筋的物理特性和小車的工作原理有一定的了解，為后續(xù)的實踐活動打下良好的基礎(chǔ)。通過精心準(zhǔn)備，教師能夠有效提升課堂的教學(xué)效果，使學(xué)生在動手實踐中獲得更多的知識。（二）課前導(dǎo)入在課前導(dǎo)入環(huán)節(jié)，教師用PPT展示一個吸引力較強的動畫視頻，展示不同類型的小車是如何在比賽中利用橡皮筋驅(qū)動前進(jìn)的。視頻中，小車在賽道上快速行駛，伴隨著歡快的背景音樂，瞬間吸引學(xué)生的注意力。視頻結(jié)束后，教師提問：“同學(xué)們，大家覺得這些小車是如何獲得動力的呢？”通過問題引導(dǎo)，鼓勵學(xué)生積極參與討論，分享自己的想法。接下來，教師可以通過示范實驗，展示橡皮筋的彈性特性。例如，教師可以用橡皮筋做簡單的拉伸實驗，觀察它的形狀變化及彈性恢復(fù)的過程。借此機會，教師解釋彈性的概念，強調(diào)橡皮筋儲存和釋放能量的過程。此時，教師繼續(xù)提問：“如果我們用橡皮筋來驅(qū)動一個小車，會發(fā)生什么呢？”這種互動式的導(dǎo)入方式，不僅讓學(xué)生對即將進(jìn)行的實驗充滿期待，還幫助他們在理論上初步了解橡皮筋的工作原理。最后，教師將課堂目標(biāo)清晰地傳達(dá)給學(xué)生，強調(diào)本節(jié)課將通過動手制作橡皮筋驅(qū)動的小車，學(xué)習(xí)科學(xué)原理，提升動手能力和團(tuán)隊精神。通過導(dǎo)入環(huán)節(jié)，學(xué)生的興趣被充分調(diào)動，課堂氛圍也變得活躍，為接下來的實驗活動奠定了良好的基礎(chǔ)。（三）小組分組在小組分組環(huán)節(jié)，向全班講解分組的目的，強調(diào)合作學(xué)習(xí)的重要性。教師會根據(jù)學(xué)生的性別、性格和能力進(jìn)行合理搭配，確保每個小組都有多樣化的成員組成。每組由4到5名學(xué)生組成，便于交流和合作。在分組過程中，教師可以讓學(xué)生自行選擇搭檔，或者隨機分配，這樣可以增強他們的團(tuán)隊意識。分組后，教師要求每組明確組長和其他成員的角色。組長負(fù)責(zé)協(xié)調(diào)小組活動、記錄實驗數(shù)據(jù)和總結(jié)討論結(jié)果，而其他成員則各自承擔(dān)設(shè)計、制作測試等任務(wù)。角色分工能夠促進(jìn)學(xué)生的責(zé)任感，使每個人都能在小組活動中發(fā)揮自己的特長。教師接著引導(dǎo)學(xué)生制訂小組合作規(guī)則，鼓勵他們討論如何高效地進(jìn)行溝通與協(xié)作。規(guī)則包括：每位成員要積極發(fā)言；相互尊重；及時反饋；共同解決問題；等。增強小組內(nèi)的凝聚力，并為之后的實驗活動打下良好的基礎(chǔ)。最后，教師強調(diào)，雖然每組將獨立進(jìn)行設(shè)計制作，但也鼓勵他們在需要時與其他組交流與合作，獲取靈感。通過分組的方式，學(xué)生不僅能在實踐中學(xué)習(xí)，還能培養(yǎng)團(tuán)隊能力，為后續(xù)的實驗活動創(chuàng)造良好的合作環(huán)境。（四）設(shè)計制作在設(shè)計制作環(huán)節(jié)，學(xué)生將運用之前學(xué)習(xí)的知識和討論的結(jié)果，開始動手制作橡皮筋驅(qū)動的小車。教師先指導(dǎo)學(xué)生回顧小車的基本結(jié)構(gòu)，強調(diào)車身、輪子和驅(qū)動系統(tǒng)的功能，確保學(xué)生對每個部分的角色有清晰了解。接著，教師向?qū)W生展示幾種不同的小車設(shè)計樣例，激發(fā)他們的創(chuàng)意。各小組在這一階段需要進(jìn)行頭腦風(fēng)暴，討論設(shè)計方案，決定小車的形狀、尺寸和使用的材料。每組成員積極參與，從材料的選擇到整體結(jié)構(gòu)的設(shè)計，都體現(xiàn)出各自的創(chuàng)意和想法。在此過程中，教師巡視各組，提供指導(dǎo)，同時鼓勵學(xué)生大膽嘗試，進(jìn)行創(chuàng)新設(shè)計。完成設(shè)計后，學(xué)生開始進(jìn)行實際制作。他們利用紙板、木棍和輪子等材料，小心地剪裁、組裝和固定。橡皮筋的安裝尤為關(guān)鍵，學(xué)生需根據(jù)設(shè)計要求調(diào)整橡皮筋的數(shù)量和拉伸程度，確保小車能有效被驅(qū)動。在制作過程中，學(xué)生常常會遇到一些實際問題，比如結(jié)構(gòu)不穩(wěn)或輪子轉(zhuǎn)動不靈活。這時，他們需要通過集體討論，分析問題的原因，并及時進(jìn)行調(diào)整。通過這一過程，學(xué)生不僅提升了動手能力，更在實踐中學(xué)會了如何將理論知識應(yīng)用于實際"。整個制作環(huán)節(jié)充滿了合作與互動，學(xué)生在共同努力中體會到成就感和創(chuàng)造的樂趣。（五）測試調(diào)整在完成小車的設(shè)計與制作后，學(xué)生進(jìn)入測試調(diào)整環(huán)節(jié)。這是整個實驗過程中較重要的一步。在測試開始之前，教師提醒學(xué)生注意安全，并講解測試的步驟和注意事項。學(xué)生迫不及待地將自己的小車帶到指定的測試區(qū)域，每組依次進(jìn)行小車的驅(qū)動測試，觀察其行駛的距離和速度。在測試過程中，學(xué)生興奮地記錄下每輛小車的表現(xiàn)，討論各自設(shè)計的優(yōu)缺點。此時，教師引導(dǎo)學(xué)生思考：“為什么有的小車跑得快，而有的卻跑得慢？是什么因素影響了它們的性能？”通過這些問題，學(xué)生開始分析影響小車行駛的各種因素，如橡皮筋的張力、車身的重心、輪子的摩擦力等。測試完成后，各組成員聚在一起，討論測試結(jié)果，并針對發(fā)現(xiàn)的問題進(jìn)行調(diào)整。例如，如果某輛小車在行駛過程中傾斜，學(xué)生需要重新設(shè)計車身結(jié)構(gòu)或調(diào)整輪子的安裝位置。通過不斷試驗與反饋，學(xué)生學(xué)習(xí)到了如何在實踐中進(jìn)行反思和改進(jìn)。這一過程增強了學(xué)生的觀察能力和分析能力，讓他們體驗到科學(xué)探索的樂趣。通過反復(fù)的測試調(diào)整，學(xué)生逐漸掌握了優(yōu)化設(shè)計的技巧，提高了小車的性能。實事求是的精神培養(yǎng)了他們在面對挑戰(zhàn)時解決問題的能力，為今后的學(xué)習(xí)打下了良好的基礎(chǔ)。（六）教學(xué)反思在“用橡皮筋驅(qū)動小車”的教學(xué)活動結(jié)束后，筆者進(jìn)行了深刻反思，發(fā)現(xiàn)這次實驗教學(xué)在多個方面取得了積極的效果，同時也暴露出一些值得改進(jìn)的地方。學(xué)生在動手實踐中表現(xiàn)出了極高的興趣。通過小組合作，學(xué)生不僅學(xué)習(xí)了橡皮筋的物理特性，還培養(yǎng)了良好的小組合作能力。這一點在設(shè)計制作測試調(diào)整環(huán)節(jié)尤為明顯。學(xué)生積極討論、分享創(chuàng)意，共同解決問題，展現(xiàn)出較好的合作精神。然而，在一些小組中，部分學(xué)生的參與度不均衡，有的學(xué)生在