[教師也創客]拆解法:學科學像解謎一樣有趣

拆東西是孩子好奇心的體現，孩子看到手錶嘀嗒嘀嗒地轉動，好奇表裡到底有什麼，就會想辦法把它拆開一探究竟。作為科技教師，我們可以將「拆解玩具」作為主題開展創客活動。當然，拆解的對象也不一定是玩具，其他合適的常見物品也是可以的。

科技學堂的STEM雲教研「拆玩具，學科學」活動從整體上看是一個「編碼—解碼」的過程。我們選擇的玩具便是一個「編碼」的過程，玩具就像一個包裝巧妙的謎題，學生在玩具拆解的過程中完成對科學原理的「解碼」，找到這個謎題的答案。在解碼的過程中，學生通過探究活動不斷進行猜測和解答，逐步理解我們所要傳達的科學原理，這就是學生建構起自己知識的過程。

什麼樣的玩具適合「拆玩具，學科學」的活動呢？我們可以遵循幾個簡單的原則：

● 玩具的難度要適中，不能一眼就看穿原理，也不能拆解之後還搞不清原理；

● 玩具的零件數量不要太多，能夠直觀表現2〜3個物理現象即可；

● 玩具安全性好，價格低廉。

除了這些必要的條件外，教師和學生熟悉的玩具更適合作為開展活動的材料。在STEM雲教研活動的討論中，我們選擇了大多數教師和學生都玩過的鐵皮青蛙作為拆解的內容。

體驗與觀察

鐵皮青蛙是一款經久不衰的玩具，轉動青蛙身上的旋杆，擰上發條，將青蛙放在地上，它就會自動地一步步向前跳。很多教師小時候都玩過鐵皮青蛙，甚至可能是唯一的童年玩具。回憶一下，你小時候是否好奇過鐵皮青蛙是怎樣工作的，是否嘗試過拆開鐵皮青蛙，觀察裡面的結構呢？用我們小時候玩玩具的熱情引導學生體驗和觀察鐵皮青蛙吧！

在這個環節，學生分組活動，充分體驗鐵皮青蛙的玩法，教師設計相應學習單，讓學生把玩鐵皮青蛙的多種體驗寫在學習單上。例如，教師可以提出這樣的問題：

● 轉動旋杆的時候你看到什麼？聽到什麼？手感有什麼變化？

● 青蛙拿在手上有什麼感受，它在什麼時候才會跳起來？

通過這一系列問題，引導學生有意識地從視覺、聽覺、觸覺等多角度體驗鐵皮青蛙的玩法和感受。這種充分體驗將幫助學生對鐵皮青蛙的運行過程有全面的認識，在體驗的同時，教師還要引導學生思考鐵皮青蛙為什麼會做出這樣的動作。

教師還需要引導學生對鐵皮青蛙進行全面的觀察，在不拆開玩具的前提下，觀察鐵皮青蛙的結構。例如，我們可以從鐵皮青蛙腿部的孔洞中窺視到內部結構的小部分，我們可以看到鐵皮青蛙內部安裝有彈簧，還可以發現當我們轉動旋杆時，內部有一個零件會向上運動。

進行了充分的體驗和觀察之後，學生在學習單中寫下對鐵皮青蛙工作原理的猜想。這個環節我們體驗到的聲音、手感，觀察到的彈簧、移動的零件都應該作為學生作出猜想的依據。這一過程學生也許不能將全部收集到的證據用上，這是很正常的，我們可以讓學生將自己的疑惑寫在學習單中，並在下一個環節進行解答。可以將學生在這一階段的猜想作為課程的形成性評價。

拆解與研促

在這個環節，學生將拆解玩具，研究玩具每一個零件的作用和工作原理，以驗證自己提出的猜想。拆解鐵皮青蛙只需要尖嘴鉗就可以完成，但這個環節教師一定要特別注意學生安全，最好能為學生配備勞保手套等防護物資。

鐵皮青蛙的拆解並不難，但我們不要讓學生太快地把鐵皮青蛙拆得一乾二淨，拆解的目的是為了研究，不明不白地將鐵皮青蛙拆散並沒有太大的意義。在這個環節，教師要引導學生邊拆解，邊提出問題，邊研究解決問題。怎樣做到邊拆解邊研究呢？我們可以通過比較的方式進行。

拆開了鐵皮青蛙的外殼後，擰一擰旋杆，觀察內芯中有哪些結構運動了，又是怎樣運動的。將鐵皮青蛙放在桌子上，我們觀察到青蛙依舊能夠一蹦一蹦向前跳，這說明青蛙的外殼與青蛙的運動沒有必然的聯繫。

我們在第一個環節中觀察到鐵皮青蛙的內部機構中具有彈簧，學生對彈簧的作用進行了猜測。在這個階段，我們就要對猜測的結果進行驗證。取出彈簧，轉動旋杆，觀察內芯與原來的運動方式有什麼不同。我們發現，安裝彈簧時，轉動旋杆後蛙腿不會跳動，只有放到地上鐵皮青蛙才會跳起來；沒有安裝彈簧時，轉動旋杆鬆開手後，蛙腿會馬上開始跳動。通過比較，我們發現彈簧的作用是阻止發條快速釋放能量。

接下來，教師要引導學生進一步思考和討論，為什麼要阻止發條快速釋放能量呢？彈簧用到了什麼原理能阻止發條能量釋放呢？我們能用別的什麼材料替代彈簧嗎？通過提問和思考，學生主動思考玩具中每一個零件的作用，並將自己所想記錄在學習單中。

零件拆解出來後，學生要將零件保存好，以防丟失，這也是培養學生好習慣的一個細節。我們看到鐵皮青蛙由外殼、內殼、蛙腿、發條、旋杆、齒輪、曲柄、軸、彈簧這些零件組成，它體現了不少有趣的物理原理：發條和彈簧的作用是彈性勢能和動能的相互轉換，齒輪產生加速作用，蛙腿體現的是槓桿原理⋯⋯學生要清楚每一個零件的作用，並且能夠說明這些零件是怎樣組成鐵皮青蛙的。

分享與展示

學生通過拆解與研究環節搞清楚原理後，我們需要一種合適的方式讓學生將玩具的原理展示出來，以總結學習的成果。分享與展示環節可選用的方式有很多，由於鐵皮青蛙拆解之後會破壞它的連接結構，無法安裝回去，我們不如用解剖的青蛙零件做一張思維導圖，直觀地呈現每一個部分的作用和關係。

製作鐵皮青蛙的思維導圖需要的材料和工具有A4紙、彩筆和藍泥膠，藍泥膠是很好地將零件粘貼在紙上的材料。在思維導圖中，我們依照運動的順序將零件一一粘貼在紙上，並用箭頭標識出來：手轉動旋杆→旋杆帶動發條→發條帶動齒輪運轉→齒輪帶動曲柄將旋轉運動轉化為往復運動→曲柄帶動蛙腿運動→彈簧儲存能量將蛙腿的連續跳動轉化為間歇運動，而這些零件都固定在鐵皮青蛙內部的固定裝置上。

然後，我們在每一個零件旁邊寫下它的工作原理，並用更小的線條連接有相似原理的生活常見物品，將課程與生活聯繫起來。在物品旁邊，我們還可以用箭頭標識出零件的細節部分，完善展示內容。

完成思維導圖後，教師可以讓學生用思維導圖向其他同學講解鐵皮青蛙的工作原理，也可以分小組評選最好的思維導圖。作品的完成圖也可以作為教師給學生的總結性評價。

玩具就像一個被層層包裝的禮物，我們將科學知識包裹進其中，學生通過體驗與觀察、拆解與研究、分享與展示3個階段，拆開層層的包裹，解開玩具科學原理的時候，一定會更加的難忘。

（本文原載於《中國科技教育》2020年第5期「新技能」欄目，作者陳染，有刪減。中國青輔協會員可點擊「閱讀原文」登錄雜誌官網免費瀏覽全文。 ）

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原標題：《[教師也創客]拆解法：學科學像解謎一樣有趣》

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