教研花开四月天，同心掬得满庭芳

——江宁实验小学开展集团内小学科学教学交流研讨活动

人间最美四月天，正是花开好时节。为进一步落实教育集团化办学精神，促进校际间交流互动，提高我校科学组教学水平，2023年4月28日，我校与江宁区谷里小学、谷里庆兴路小学共同开展了小学科学集团教学研讨活动。活动首先由谷里小学黄玉洁老师、谷里小学贾明娜老师、谷里庆兴路小学李东耀老师、江宁实验小学张牧文老师分别执教交流研讨课，接着各位老师围绕研讨课展开交流。

谷里小学的黄玉洁老师执教第一节课《斜坡的启示》。黄老师以任务：如何搬运物资更轻松引入，让学生想到搭建斜坡从而引入课题《斜坡的启示》，然后让学生自行设计实验验证斜面是可以省力的。在实验数据中会发现不同组的省力程度是不一样的，从而引出：什么因素会影响斜坡的省力程度？让学生思考实验方案，通过实验发现：斜面坡度越小越省力。最后出示两种相同长度不同螺纹的钉子，让学生比较省力程度，知道螺丝其实也是一种变形斜面。生活中还有很多变形斜面，通过讨论让学生了解斜面的优点。整节课黄老师循循善诱，帮助学生突破了一个又一个难题，培养了学生实验探究的能力，在探究中有所启示。

谷里小学的贾明娜老师执教第二节课《生物与非生物》。贾老师以图片引入，先让学生独自思考植物和动物的特点，再在小组里讨论得出植物和动物的特点，最后在全班的归纳总结下得出生物的共同特点，层层递进，学生在讨论中加深了对于生物和非生物的认识。然后通过观察青苔、石笋的图片，观看视频等方式判断了它们是否是生物，当然生活中还有很多不熟悉的物体，这时想要判断是否是生物还需要查阅资料去进行判断。最后通过拉线活动让学生发现：生物与非生物之间存在着复杂和密切的关系，让学生树立保护环境的意识。通过贾老师的引导，学生了解了生物的共同特点，掌握了判断物体是否是生物的方法，培养了学生辩证的思维，提升了学生的核心素养。

谷里庆兴路小学的李东耀老师执教第三节课《金属》。李老师以开制锅厂这个情景引入，带学生通过实验研究了铜、铁、铝三种金属的延展性、金属光泽、颜色、导热性、轻重、硬度等特征，并通过给客人选择合适的锅这个任务引出了合金的概念。李老师设计新颖，以生活实际引入，带学生想办法研究了三种金属的特征，加深了学生对于金属的认识，培养了学生的动手能力和创新思维能力。

江宁实验小学的张牧文老师执教第四节课《轮轴》。张老师以拧螺丝引入，让学生发现用螺丝刀比用手拧更省力，从而引出课题《拧螺丝的学问》。通过观察螺丝刀的结构，学生发现了轮和轴的关系。然后通过介绍自制的轮轴装置，得出了一组数据，让学生学会分析数据。一组数据并不能准确的证明结论，在科学上需要大量的实验数据，从而让学生分小组去实验得到大量数据，并通过小组汇报的形式，让每个人都参与其中，发现了拧螺丝的学问。张老师的课轻松有趣，关键问题引领着学生一步步的发现螺丝刀里的学问，让学生体验了探究的乐趣。

课后，四位上课老师简单地介绍了自己的设计思路以及上完课后的一些反思。随后，市优青、张骏名师工作室成员江宁实验小学的李菲老师对这几节课进行了精彩而深刻的点评。李菲老师认为这几位上课教师教学设计有新意，实验设计精心而充分，抓住了关键问题，让学生在探究中不断提升了思维能力。

三人同行，觉左右为师。在本次小学科学集团校教学交流活动中，老师们展示了精心准备的课堂，还带来了落实新课标下单元整体教学的新理念、新方向，有效架起了教师间相互沟通的桥梁，也让老师们明白了前进的方向。教研是一场诗意的修行，我们正积蓄力量，遇见更好的自己。

撰稿：张牧文

校对：郭永宁

审核：张  骏

《探秘螺丝刀》教学设计

南京市江宁实验小学 张牧文

【核心概念】

4.能的转化与能量守恒

【学习内容与要求】

学习内容：4.1能的形式、转移与转化

内容要求：5～6年级 ②知道简单机械（杠杠、滑轮、轮轴、斜面）及其在生产生活中的应用。

学业要求：知道常见的简单机械（杠杠、滑轮、轮轴、斜面）及其应用。

【教材分析】

本单元聚焦研究生活中常见的“简单机械”，由《撬重物的窍门》《拧螺丝的学问》《升旗的方法》《斜坡的启示》组成，四课均围绕生活中具有代表性的简单机械展开，聚焦探究其是否省力。其中，前三课涉及的杠杆、轮轴、滑轮都是杠杆原理的应用。故将《拧螺丝的学问》放在《撬重物的窍门》之后学习，学生更容易认识轮轴的本质。

【学情分析】

五年级的学生具备了一定的探究实践能力，能根据经验或知识提出探究思路，但做不到设计并实施详细的实验方案，需要教师提供脚手架促进学生思考。同时，他们具备了一定的科学思维能力，但抽象思维能力不足，缺少对轮轴类装置本质的认知。学生能自发对证据进行比较和解释，但归纳能力不足，对分析证据得出结论的过程缺少反思，语言描述水平不高。学生需要进一步提升科学思维，能基于证据与逻辑，运用分析综合、比较与分类、归纳与演绎等思维方法，建立证据与解释之间的关系、提出合理见解，对自身经历的论证过程有清晰的认知，学习如何对过程进行反思。

【教学目标】

科学观念

通过观察和体验，认识轮轴的结构特征；

能够初步运用绘制物品运动轨迹图的方法寻找生活中的轮轴装置；

通过探究实验，探索轮轴省力的原理。

科学思维

通过绘图，演绎轮轴的抽象模型；

通过比较、分析、归纳，论证在轮轴的轮上用力，省力；在轴相同时，轮越大，越省力。

探究实践

通过实践体验，记录实验数据，对数据进行分析、比较、归纳，发现轴相同时，力施加在大轮、小轮上的不同效果。

态度责任

大胆表达，能够有依据地提出观点、基于证据得出结论，实事求是，乐于探究生活中的简单机械。

跨学科概念

结构与功能 系统与模型

【教学重点】

认识轮轴的结构特征与运动特征，通过探究知道在轮轴的轮上用力，省力；轴相同时，轮越大，越省力。

【教学难点】

通过数据的记录、比较、归纳，分析在轮上用力省力，以及轮轴在什么情况下更省力，用科学的语言进行描述。

【教学时间】

1课时

【教学过程】

一、比较用手和用螺丝刀拧螺丝，提出初步猜想：在螺丝刀的刀把上用力，省力。

1.（出示螺丝和木板）谈话：老师有一块木板，上面有一颗螺丝钉，谁能尝试用手将它拧进去？

2.学生尝试。

3.谈话：你需要什么工具，可能会帮你更轻松？

4.学生使用螺丝刀再次尝试，教师提问：用力的情况比起刚刚怎么样？

5.谈话：看来，螺丝刀似乎蕴藏着不少学问，我们一起来研究研究。

6.观察螺丝刀的结构：解密产品的功能，我们可以从观察结构开始。螺丝刀主要由哪几个部分组成？刚刚哪位同学是怎么使用螺丝刀的，你们看清楚了吗？

7.学生回答。

8.小结：握住刀把，用力旋转。并且他认为，这样能省力，你们想不想亲自体验一下？

设计意图：请一位学生分别用手和用螺丝刀拧螺丝，以感觉作为证据，提出初步判断：使用螺丝刀可以省力。此时，学生对螺丝刀的认知停留在感性阶段。要让学生对螺丝刀的认识走向结构与功能，必须让学生有目的地观察螺丝刀的结构及螺丝刀使用时各个结构的运动方式。采取的方式是：请每一位学生都试一试用螺丝刀拧螺丝。不过，在拧螺丝之前，要让学生明确螺丝刀是怎么“拧”的，即：抓住刀把，用力旋转。

二、体验观察，通过绘制刀把、刀杆各自的运动轨迹，抽象出轮轴模型

1.小组活动：用螺丝刀拧螺丝。

（PPT出示活动要求：①刀把和刀杆是怎么运动的？②和小伙伴交流，完整地描述：你是怎么成功拧进螺丝的？）

2.学生汇报问题①，请学生到讲台将刀把和刀杆各自的运动轨迹画下来，并解释，在全班交流中形成统一观点。

（预设学生会回答：刀把和刀杆一起转动；顺时针转；逆时针转）

（预设学生画的图会不一样，但都表现出两个大小不一样的圈）

3.谈话：刚才我们各自观察，现在我们统一来观察一次。

4.（PPT出示螺丝刀横过来的图片）为了方便，老师将螺丝刀横了过来，在刀把、刀杆上各取一个点作为观察对象，现在，我们来拧动它（图片顺时针旋转）。

（追问：它们是一起转动的吗？和你的想法一致吗？）

5.师生讨论后小结：其实，这样一幅图，也是螺丝刀的抽象模型。通过模型来研究螺丝刀的学问，更加直观、更加方便。其中，代表刀把的、大一点的圆，我们也称为轮，代表刀杆的、小一点的圆，我们称为轴。

6.请同学完整地描述：你是怎么成功拧进螺丝的。

7.学生汇报，教师小结：在轮上用力，由于轮和轴固定在一起，轮转动时，轴也跟着转动，克服轴上的阻力。这样的装置，我们称为轮轴。

设计意图：学生在第一个环节的基础上，有针对性地观察刀把和刀杆的运动方式。他们可能会提出：刀把和刀杆在拧进螺丝时，顺时针转，拧出螺丝时，逆时针转；刀把和刀杆一起转等。学生观察到什么，就描述什么。请几个学生到黑板上画出来，在班级形成统一观点：我们用两个一大一小的圆代表刀把和刀杆各自的运动轨迹。接着，全班一起观察运动的、横过来的螺丝刀，发现选取的两点，其运动轨迹确实形成了两个圆。从学生在小组活动中观察开始，到老师PPT上出现两个圆的轨迹图，学生始终在经历建模的过程，只不过这个建模使用了演绎的思维方法，非归纳。最后，请学生完整地描述拧螺丝的过程，是为了让学生使用“轮”和“轴”这样的称呼，同时在螺丝刀的实物和轮轴的模型之间搭起一座桥，给学生一个熟悉的过程。另外学生在描述后，老师可以将轮轴装置的特征——轮和轴固定在一起、轮转动时，轴也跟着转动，做一个强调和小结。

三、通过观察四把尺寸不同的螺丝刀，围绕“轮轴在什么情况下更省力”提出猜想，通过体验和讨论，发现以感觉作为证据是不可靠的

1.谈话：刚刚我们通过一把螺丝刀获得了许多信息。生活中的螺丝刀只有这一种吗？

2.（PPT出示4种螺丝刀）这四种轮轴有什么不同？

3.学生回答，师生谈话：看来，轮有大有小。

4.提问：它们省力吗？哪一把最省力呢？说一说你的理由。

5.学生回答。

6.提问：你的猜想是正确的吗？怎么做才能知道？

7.请四位同学试一试四把螺丝刀，将最省力的一把举起来。

8.提问：你们发现了什么？将感觉作为证据可靠吗？

9.小结：①将感觉作为证据是不可靠的，我们需要更精确、更准确的证据②不同的轮轴装置外观、材质不同，比较是不公平的，我们需要更公平的实验材料。

设计意图：学生在第二个活动的基础上，能够通过观察轮轴示意图，比较不同轮轴装置的不同。教师给学生提供的四种螺丝刀，轴的尺寸相同，轮的尺寸分别由小到大排列。提问学生哪一把最省力，学生的想法出现过三种：轮越大越省力、轮越小越省力、轮的大小同省力程度无关。并且，也有学生提出过，四把螺丝刀材质、形状不一样，有的好握，有的不好握。这里的处理方式是：将学生的想法统一定义为学生的猜测。对“好不好握”之类的想法回应是“你认为有其他因素会干扰判断的准确性”，这样回应是为了将重心维持在研究轮的大小对省力程度的影响上，且并不影响后续实验。接着，问学生：你的想法正确吗？怎么做才能知道？学生会提出试一试，此时教师请四位学生来试一试。以往试教过程中，学生的选择都不完全一样，说明结论确实存在争议。这时教师可以通过追问和交流形成两条共识：感觉是不可靠的证据、我们需要更公平的实验材料。

四、通过实验探究，论证“在轮上用力，省力”、“轴相同时，轮越大越省力”

1.介绍实验装置（认识三层轮轴、介绍如何在轴上增加阻力、如何测量小轮、大轮上用力）

2.提问：你如何设计实验，证明你的观点？

3.学生回答。

4.播放实验操作步骤。

5.出示一组数据：这是老师做实验时，获得的一组数据，请你来找一找证据，支持或不支持你的观点。

6.学生汇报。

7.提问：你能使用这样的语言，使你的表达更完整吗？（副板书出示论证句式）

8.学生尝试再次汇报（小结：你对数据进行了比较）

9.提问：之前你们认为，在轮上用力，能够省力，你能找找证据吗？

10.学生将阻力同轮上用力进行比较，再次尝试表达。

11.提问：两位同学用这一组数据作证据，分别论证了观点。他们说服你们了吗？（单一的数据是不够的，我们需要大量的数据）

12.小组活动：每个组记录三组数据，实验完成后，围绕本组的数据进行解释，也尝试用论证的语言来说一说。（我们不仅对数据进行了比较，还进行了归纳）

13.请几个小组，全组人一起汇报，之后请一位同学，综合全班的数据进行汇报。

14.小结：我们通过大量的数据，进一步论证：在轮上用力，省力；轴相同时，轮越大，越省力。

15.拓展：我们最开始的活动，使用了一把螺丝刀。你能利用今天学到的知识说一说，怎样使它更省力吗？

16.学生回答。教师谈话：聪明的工程师也想到了方法（演示将这把螺丝刀的轴拆下来，固定在轮侧边的孔里，使它变成一把T型螺丝刀。提问：你能进行解释吗？）

17.谈话：这节课，你学到了哪些拧螺丝的学问？

设计意图：五年级的学生能够提出实验思路，但做不到详细的实验方案设计和教具设计。因此我选择先介绍实验装置，讲清楚装置的原理，再请学生提出总的思路。并且，本节课需要论证的两个问题“在轮上用力省力”和“轴相同时，轮越大越省力”，我选择让学生对第二个问题提出思路，第一个问题在PPT出示我自己收集的一组数据后，直接让学生找证据。因为这一环节学生的思路顺着“轮的大小影响省力程度吗”下来，中间横插一个问题并不合适，而且使用螺丝刀省力对学生来说是一个前概念，本身没有认知冲突，所以我选择把重点放在学生如何寻找证据、解释证据、支持观点上。使用论证的句式是因为学生在表达的时候，绝大多数情况下只关注数据和解释，不关注自己本身的猜测。所以要让学生有意识地将原本的猜测同证据、同最后的观点进行比较。而且使用逻辑清晰的句式，其他同学听得很清楚，反驳或补充也更加容易。同时这个环节也渗透了归纳的思维方法和“单一的数据是不够的，我们需要大量的数据”这一科学思想。