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[摘 要]
科学学习是“动手—动脑”的过程《研究电磁铁》一课的教学源于“结构与功能”的统一，探索电磁铁磁力大小与电池电量、线圈匝数、铁芯粗细三者之间的因果关系。基于有效的控制变量对比实验，通过系列有层次的“做”来建构与积累科学活动经验，不断促进学生的动作技能向心智技能转化。
[关键词]
动手;动脑;课例;设计;评析
一、教学分析
《研究电磁铁》是苏教版小学科学五年级上册第三单元内容，本节课是在第一课时学习了制作电磁铁的基础进行教学的。基于“结构与功能”的统一，探索影响电磁铁磁力大小的因素，成于有效的控制变量对比实验，旨在通过有层次的“做”来建构科学活动经验。科学学习是“动手—动脑”的过程，操作过程中的动作和材料可以为语言表达提供有效的支撑，让动脑变得更加准确和丰盈，让科学活动体验与科学活动经验对接，并向科学活动经验转化。“做”与“思”在心理上往往是交互结伴而行，这为手脑并用、做思结合提供了依据。
本课分四个部分：一是制作电磁铁。通过制作电磁铁，展示制作电磁铁的材料，知道电磁铁的组成，为认识影响电磁铁磁力大小的因素奠定基础;二是通过调换电池正负极来改变电磁铁的磁极，进行控制变量实验;三是研究影响电磁铁磁力大小的因素。在制作的基础上观察什么样的电磁铁吸起的回形针多，引导学生对影响电磁铁磁力大小的因素进行预测，通过假设与搜集证据、控制变量的方式完成科学探究，在数据分析中发现影响电磁铁磁力大小的因果关系;四是了解电磁铁的应用。通过列举一些实例引导学生了解电磁铁在生产生活中的广泛应用，意识到科技发展给人类生产生活带来的便捷。本节课主要完成后三个部分内容。
二、教学目标
通过对比性探究实验，知道电磁铁磁极和磁力是可以改变的，概括出电磁铁磁力大小与电池电量、线圈匝数、铁芯粗细三者之间的因果关系;了解电磁铁在生产生活中的广泛应用;能对本组设计的实验方案做出说明，能以科学态度做检验假设的对比实验。
三、教学重点
从结构与功能统一的角度，探究影响电磁铁磁力大小和磁极变化的因素，体验控制变量实验的操作要求，形成操作技能。
四、教学难点
控制变量实验的操作策略。
五、教学准备
课件、电磁铁、铁钉、漆包线、电池、回形针和实验记录表等。
六、教学过程
（一）创设情境，促发研究问题
（1）教师提供材料，学生动手组装电磁铁，了解电磁铁构成。
分别让两位学生做演示性实验，尝试去靠近磁针，教师利用投影将两位学生做的过程投影放大出来。两位同学完成之后，全班共同回顾电磁铁的结构与组成，找出两位同学“做”的相同点和不同点。
评析：“组装电磁铁”既是对上一节课的巩固，又为研究影响电磁铁磁力大小的因素提供了材料上的启示，渗透结构与功能统一的思想。
（2）验证通过调换电池正负极来改变电磁铁的磁极，进行控制变量实验。
教师提问：电磁铁与永久磁铁相比，磁力大小不同，磁极也不完全相同，那磁极可不可以改变呢？磁极的改变可能与什么有关呢？学生尝试提出设计，分组验证。
（3）检测装置，发现电磁铁存在磁力大小的差异。
现场检测制作的电磁铁，当电磁铁吸引回形针的时候，教师定格画面，请同学说说观察到了什么现象，想到了什么问题。学生提出问题，教师总结梳理，明确研究问题：电磁铁磁力大小与什么因素有关？
评析：教师为学生提供了有结构的材料，学生借助有结构的材料所制作的电磁铁，吸起的回形针个数有多有少，则推论出一个磁力大，一个磁力小。这样水到渠成，学生自然想知道电磁铁磁力大小与哪些因素有关，直指本节课的核心问题。发现问题往往比解决问题更重要，教师顺势将学生的问题引向基于“结构与功能”的猜测。
（二）引导猜测，尝试提出假设
（1）在学生认识到电磁铁存在磁力大小之后，让学生思考电磁铁磁力的大小可能与哪些因素有关，并尝试从电磁铁的结构入手进行猜测。
（2）学生预测并说出依据。学生一般会猜测电磁铁磁力大小可能与电力大小、线圈匝数多少、铁芯粗细三个因素有关。教师继续让学生尝试具体说出电磁铁磁力大小可能与三者有什么关系。
（3）围绕学生的预测进行概括，筛选要探究的因素。教师将学生猜想出的影响电磁铁磁力的因素板书在黑板上，然后对同学们的猜测进行总结归纳，引出本节课所要探究的内容：电池节数、线圈匝数、铁芯粗细三个因素与电磁铁磁力大小之间的关系。
评析：认识了电磁铁的基本结构后，让学生对可能影响电磁铁磁力大小因素做出猜测，引导学生从电磁铁的组装结构入手，渗透结构与功能的统一性。让学生体验到猜测不是胡思乱想而是有根据的预测。教师不仅要学生猜测“与什么有关”，更要猜测“有什么关系”，这体现出教师要求学生做到有理有据，为选择探究问题、设计实验做好准备。
（三）设计实验，验证所提假设
（一）指导学生完成电磁铁磁力大小与电力大小的关系实验
（1）猜测与记录：电磁铁磁力大小与电力大小有什么样的关系，并将自己的预测记录在实验报告中。
评析：在控制变量实验中，教师与学生共同完成电力大小和磁力之间关系的实验，丰盈学生控制变量实验的心智技能与操作经验，为接下来的有效完成线圈匝数多少、铁芯粗细两者与磁力大小之间的控制变量关系实验提供思维与操作的支架。
（2）思考与反思：如何改变电池的电力？（学生会认为新电池电力大，旧电池电力小;也可能会认为通过增加电池节数来增加电力。无论学生选择哪一种做法都是可行的，要让学生知道实验室主要靠调节电池的节数来改变电力） （3）讨论与交流：在改变电力大小的情况下，能否改变另外两个条件？为什么？
教师启发学生认识到另外两个变量是不能改变的，并尝试说明不能改变另外两个变量的原因。（如果同时改变了另外两个或者其中的一个变量，若结果发生了变化就不能判定是因为哪一个变量引起的结果变化）
评析：控制变量实验对学生来说具有挑战性，这种挑战主要表现为判定事物的因果关系。只有引导学生理解控制变量的道理，才能让学生应用“控制变量”法完成接下来的实验。
追问：在改变电力大小情况下，线圈匝数和铁钉粗细不改变，电磁铁磁力可能是怎样变化的？若电磁铁磁力不变这说明什么？若电磁铁磁力变大这说明什么？若电磁铁磁力变小这说明什么？
评析：通过追问来考量学生对控制变量实验中因果关系的理解，让学生动手以前先动脑，想明白了，接下来的动手操作只是验证猜测而已，手脑合融处，做思共生时。
（4）验证磁力与电力大小之间的关系。学生尝试实验，在数据记录时思考，凭借测量一次的数据就得出实验结论是否可靠。教师选择小助手合作完成实验，利用投影将实验过程投在屏幕上，全班同学参与到实验中来，帮助数吸起回形针的个数，观察实验过程，明晰实验现象。
（5）学生根据实验的现象和数据，分组完成实验报告。
猜测：
科学学习是“动手—动脑”的过程《研究电磁铁》一课的教学源于“结构与功能”的统一，探索电磁铁磁力大小与电池电量、线圈匝数、铁芯粗细三者之间的因果关系。基于有效的控制变量对比实验，通过系列有层次的“做”来建构与积累科学活动经验，不断促进学生的动作技能向心智技能转化。
[关键词]
动手;动脑;课例;设计;评析
一、教学分析
《研究电磁铁》是苏教版小学科学五年级上册第三单元内容，本节课是在第一课时学习了制作电磁铁的基础进行教学的。基于“结构与功能”的统一，探索影响电磁铁磁力大小的因素，成于有效的控制变量对比实验，旨在通过有层次的“做”来建构科学活动经验。科学学习是“动手—动脑”的过程，操作过程中的动作和材料可以为语言表达提供有效的支撑，让动脑变得更加准确和丰盈，让科学活动体验与科学活动经验对接，并向科学活动经验转化。“做”与“思”在心理上往往是交互结伴而行，这为手脑并用、做思结合提供了依据。
本课分四个部分：一是制作电磁铁。通过制作电磁铁，展示制作电磁铁的材料，知道电磁铁的组成，为认识影响电磁铁磁力大小的因素奠定基础;二是通过调换电池正负极来改变电磁铁的磁极，进行控制变量实验;三是研究影响电磁铁磁力大小的因素。在制作的基础上观察什么样的电磁铁吸起的回形针多，引导学生对影响电磁铁磁力大小的因素进行预测，通过假设与搜集证据、控制变量的方式完成科学探究，在数据分析中发现影响电磁铁磁力大小的因果关系;四是了解电磁铁的应用。通过列举一些实例引导学生了解电磁铁在生产生活中的广泛应用，意识到科技发展给人类生产生活带来的便捷。本节课主要完成后三个部分内容。
二、教学目标
通过对比性探究实验，知道电磁铁磁极和磁力是可以改变的，概括出电磁铁磁力大小与电池电量、线圈匝数、铁芯粗细三者之间的因果关系;了解电磁铁在生产生活中的广泛应用;能对本组设计的实验方案做出说明，能以科学态度做检验假设的对比实验。
三、教学重点
从结构与功能统一的角度，探究影响电磁铁磁力大小和磁极变化的因素，体验控制变量实验的操作要求，形成操作技能。
四、教学难点
控制变量实验的操作策略。
五、教学准备
课件、电磁铁、铁钉、漆包线、电池、回形针和实验记录表等。
六、教学过程
（一）创设情境，促发研究问题
（1）教师提供材料，学生动手组装电磁铁，了解电磁铁构成。
分别让两位学生做演示性实验，尝试去靠近磁针，教师利用投影将两位学生做的过程投影放大出来。两位同学完成之后，全班共同回顾电磁铁的结构与组成，找出两位同学“做”的相同点和不同点。
评析：“组装电磁铁”既是对上一节课的巩固，又为研究影响电磁铁磁力大小的因素提供了材料上的启示，渗透结构与功能统一的思想。
（2）验证通过调换电池正负极来改变电磁铁的磁极，进行控制变量实验。
教师提问：电磁铁与永久磁铁相比，磁力大小不同，磁极也不完全相同，那磁极可不可以改变呢？磁极的改变可能与什么有关呢？学生尝试提出设计，分组验证。
（3）检测装置，发现电磁铁存在磁力大小的差异。
现场检测制作的电磁铁，当电磁铁吸引回形针的时候，教师定格画面，请同学说说观察到了什么现象，想到了什么问题。学生提出问题，教师总结梳理，明确研究问题：电磁铁磁力大小与什么因素有关？
评析：教师为学生提供了有结构的材料，学生借助有结构的材料所制作的电磁铁，吸起的回形针个数有多有少，则推论出一个磁力大，一个磁力小。这样水到渠成，学生自然想知道电磁铁磁力大小与哪些因素有关，直指本节课的核心问题。发现问题往往比解决问题更重要，教师顺势将学生的问题引向基于“结构与功能”的猜测。
（二）引导猜测，尝试提出假设
（1）在学生认识到电磁铁存在磁力大小之后，让学生思考电磁铁磁力的大小可能与哪些因素有关，并尝试从电磁铁的结构入手进行猜测。
（2）学生预测并说出依据。学生一般会猜测电磁铁磁力大小可能与电力大小、线圈匝数多少、铁芯粗细三个因素有关。教师继续让学生尝试具体说出电磁铁磁力大小可能与三者有什么关系。
（3）围绕学生的预测进行概括，筛选要探究的因素。教师将学生猜想出的影响电磁铁磁力的因素板书在黑板上，然后对同学们的猜测进行总结归纳，引出本节课所要探究的内容：电池节数、线圈匝数、铁芯粗细三个因素与电磁铁磁力大小之间的关系。
评析：认识了电磁铁的基本结构后，让学生对可能影响电磁铁磁力大小因素做出猜测，引导学生从电磁铁的组装结构入手，渗透结构与功能的统一性。让学生体验到猜测不是胡思乱想而是有根据的预测。教师不仅要学生猜测“与什么有关”，更要猜测“有什么关系”，这体现出教师要求学生做到有理有据，为选择探究问题、设计实验做好准备。
（三）设计实验，验证所提假设
（一）指导学生完成电磁铁磁力大小与电力大小的关系实验
（1）猜测与记录：电磁铁磁力大小与电力大小有什么样的关系，并将自己的预测记录在实验报告中。
评析：在控制变量实验中，教师与学生共同完成电力大小和磁力之间关系的实验，丰盈学生控制变量实验的心智技能与操作经验，为接下来的有效完成线圈匝数多少、铁芯粗细两者与磁力大小之间的控制变量关系实验提供思维与操作的支架。
（2）思考与反思：如何改变电池的电力？（学生会认为新电池电力大，旧电池电力小;也可能会认为通过增加电池节数来增加电力。无论学生选择哪一种做法都是可行的，要让学生知道实验室主要靠调节电池的节数来改变电力） （3）讨论与交流：在改变电力大小的情况下，能否改变另外两个条件？为什么？
教师启发学生认识到另外两个变量是不能改变的，并尝试说明不能改变另外两个变量的原因。（如果同时改变了另外两个或者其中的一个变量，若结果发生了变化就不能判定是因为哪一个变量引起的结果变化）
评析：控制变量实验对学生来说具有挑战性，这种挑战主要表现为判定事物的因果关系。只有引导学生理解控制变量的道理，才能让学生应用“控制变量”法完成接下来的实验。
追问：在改变电力大小情况下，线圈匝数和铁钉粗细不改变，电磁铁磁力可能是怎样变化的？若电磁铁磁力不变这说明什么？若电磁铁磁力变大这说明什么？若电磁铁磁力变小这说明什么？
评析：通过追问来考量学生对控制变量实验中因果关系的理解，让学生动手以前先动脑，想明白了，接下来的动手操作只是验证猜测而已，手脑合融处，做思共生时。
（4）验证磁力与电力大小之间的关系。学生尝试实验，在数据记录时思考，凭借测量一次的数据就得出实验结论是否可靠。教师选择小助手合作完成实验，利用投影将实验过程投在屏幕上，全班同学参与到实验中来，帮助数吸起回形针的个数，观察实验过程，明晰实验现象。
（5）学生根据实验的现象和数据，分组完成实验报告。
猜测：