从“摆的摆动快慢到底与什么因素有关”的教学谈起
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用数据不断地修正自己的科学概念
从“摆的摆动快慢到底与什么因素有关”的教学谈起
桐乡市实验小学教育集团凤鸣小学
朱长林
关于单摆的摆动快慢与什么因
素有关的问题，对于五年级的学生来说，除了少数学生看到过机械摆钟内的
摆以外，几乎
是没有什么概念的。正因为如此，倒给我们的教学提供了一个比较整齐划一的逻辑起点；使
我们可以比较从容地按照科学探究的规律，引领学生构建“摆的摆动快慢与摆长有关，摆长越长，摆动越
慢，摆长越短，摆动越快；而与摆动幅度、摆锤重量无关”这样一个科学概念。而这一概念的构
建，却是
需要引领学生经历一个从笼统到逐步精确，
从模糊到清
晰的过程。
本文试从教科版五下
《机械摆钟》
< br>、
《摆
的研究》、《做一个钟摆》三个主题的教学，讨论
如何用自身观测获得的实验数据，不断地修正自己的认
识，构建真正的科学概念，并在此
基础上经历一次对科学本质的认识。
一、与摆幅关系，连续观测中的副产品
教材编写者的设计，在《机械摆钟
》的教学中，引领学生建立“同一个摆，在自由摆动
过程中，其快慢是不变的”的概念，
而没有涉及摆的摆动快慢与什么因素有关的问题。
我觉
得将可能影响摆的摆动快慢的摆幅大小、
摆锤重量、
摆绳长短等三个因素全部放在
《摆的研
究》中去探究，不但
课时容量太大，不易重复实验；而如果采用教科书的设计，将摆幅这一
因素通过讨论，把
它排除出去，又不符合实证原则。
因而我认为，可以将“摆幅大小是否对摆的摆动快慢有影响”的探究，融合镶嵌在“摆<
/p>
在自由摆动过程中，快慢是否会发生变化”这一探究的过程中。如可以在“每隔
10
秒钟记
录一次摆动的次数”
< br>时，
增加一项观察内容，
就是摆动的幅度是否发生了变化
。即将观察记
录表从表
1
（教科书提供
）改成表
2
即可。
表
1
摆动次数的观察记录
摆动次数
表
2
摆动次数的观察记录
摆动次数
摆幅大小
0
～
10
秒
10<
/p>
～
20
秒
20
～
30
秒
30
～
40
秒
0
～
10
秒
10
～
20
秒
20
～
30
秒
30
～
40
秒
在实
际教学中，
通过对各实验组表
2
中数据
的汇总与分析，
自然就能获得
“摆幅大小与
摆的摆动快慢无关”
的科学认识。
这样一来，
看似上述认识来自研究摆的等时性研究的副产
品，实际上不但避免了脱离观察
数据，用思辨揭示科学规律的弊端，而且为在《摆的研究》
教学中，集中探究摆锤重量、
摆绳长短是否对摆动快慢产生影响打下坚实的基础。
二、与摆绳关系，多次重复观测的结晶
在排除了摆幅大小
与摆动快慢的关系后，
我们就可以引领学生集
中探究摆
锤重量、摆绳
长短是否与摆动快慢有
关，如果有关，又是怎
样的关系的问题了。由
于在《机械摆钟》
“
摆在自由摆动过程中，快慢是否有变化”的探究时，各个小组都观察记
录过自己制作的摆
，在一定时间内，如
10
秒、
20
秒、
30
秒、
40
秒的摆动次数（教科书设
计安排），因此，在《摆的研究》教学
的起始阶段，我们只要让学生回顾各组不同的观察数
据，学生自然会发现
“摆的摆动快慢是否与摆锤重量、摆绳长短有关”
这样一些新的探究问
题。
接下来的探究活动，只要引导学生通过比较规范的实验（图
1
、图
2
），忠实地记录好
表
3
、表
4
，最
后经过对数据的汇总、分析，就不难获得相应的科学认识，建立起初步的概
念：
摆的摆动快慢与摆绳有关，
摆绳越长，
摆动越慢
，
摆绳越短，
摆动越快；
而与摆动幅度
、
摆锤重量无关。
图
1
图
2
表
3
15
秒内摆动次数记录表
第一次
第二次
第三次
表
4
15
秒内摆动次数记录表
第一次
第二次
第三次
原来绳长
两倍绳长
三倍绳长
原来重量
两倍重量
三倍重量
由于我们通常把一个班级的学生分成
12
个
实验小组，汇总后的数据，就相当于全班重
复进行
36
次实验，因此，学生完全有理由根
据科学探究的实证原则得出：
“摆的摆动快慢
与摆绳长度有关，摆绳越长，摆动越慢，摆绳
越短，摆动越快；而与摆动幅度、摆锤重量无
关”的“正确”认识，从而建
立起自己的“科学概念”。当然这个概念相对于真正的，关于
摆的摆动快慢的科学概念，
还是相当模糊、笼统的。
三、与摆长关系，旧概念失灵的新解释
学生经过《摆的研究》，已经建立
起有关摆的摆动快慢的初步概念，
但是这个概念还是
十分模糊的
、
笼统的概念，
不是真正的科学概念。
可是学生们却觉得自己已经发现科学规律，
要是没有与此不相符的事实、
数据摆在他们面前，
就很难促使学生在这一认识的基础上有所
< br>突破，建立起真正的科学概念。
正因为如此，在《摆的研究》教学之后，
《做一个钟摆》的起始阶段，我们完全有必要
引导学生设计这样的实验：以较短的（
如
5
厘米）、相等的摆绳，用长短不一、且差别较大
的（如分别为
10
厘米和
30
厘米），粗细、质地相同的条形物做摆锤，做成摆绳相等的两个
摆（图
1
），进行实验并用表
5<
/p>
观察记录它们的摆动快慢。
图
3
表
5
15
秒钟内摆动次数记录
第一次
第二次
第三次
1
号
摆
（摆锤长
30
厘米）
2
号摆
（摆锤长
10
厘米）
<
/p>
实验的结果，实验数据肯定具有高度的一致性，即
1
号摆的摆动比
2
号摆的摆动要慢。
< br>可以想象，
在这样的事实和数据面前，学生受到了多么强烈的冲击，产生多么大的
困惑：用
摆绳长度来解释，
摆绳是相等的呀，
< br>应该是这两个摆动快慢也相同才对呀！
用摆锤重量来解