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美国小学科学教育讲座

（应国家小学《科学》课程标准项目负责人郝京华博士的邀请，美国学者梁玲女士于2001年7月在南京讲学，以下是她在《美国小学科学教育改革讲习班》上所作的学术交流报告。）

一. 什么是“科学”和“科学素养”

◆（梁玲女士的讲话，下同）：美国现在非常热的是建构主义，所谓建构主义：学生是学习主体，学生对自己的学习要负责任，老师只是像教练或像导游，起指导性作用。
我们在这里讲科学教育，第一个问题就是什么是科学？我们现在不是要提高科学素养吗？提高科学素养就是科学教育的目的。在课程标准中，就是培养有科学素养的公民。科学素养的含义是什么？比如说我们都是小学老师，小学里面你要教科学，应该教些什么？你认为什么是重要的？我想给大家每个人一分钟，写一下科学教育应该教什么？ 我不会收上来的，随便大家怎么写。写好之后，你就和你周围的三四个人讨论一下，交流看看什么叫科学素养，我们要教什么？每个组准备一个代表作交流。
?（学员，下同。）：我们认为对学生进行科学教育，一方面要让学生了解一些最基本的科学知识和技能，同时我认为更重要的是让他们通过科学教育，不断的发现生活当中的一些问题，提出问题，并且通过自己开动脑筋或试验，来解决这些问题，能辩证地看待自然世界和生活，我们是这样理解的。
◆：非常好，大家还有没有不同意见？还有什么补充？
?：我觉得科学教育方法和素质教育，首先要教小孩子认识事物，因为孩子的脑子里是一片空白，他对客观事物的认识，是从一点一滴做起的，认识事物就是探究事物，在他探究事物的过程中，他就要想出方法去提出疑问，去研究它，去解决它，然后在他有限的知识能力上，去发展他的能力，在这样一个过程中，就培养了孩子们一些良好的科学习惯，比如说认真、细致、与人合作的态度。
◆：好，谢谢！
?：刚才那位老师说学生是一片空白，这个我们不同意。我们觉得学生都有他自己的经验，不管他的经验在我们眼里看起来怎么样，但他肯定是有经验的。还有，我们觉得科学教育教给他一种科学态度、科学精神，还有科学探究的一些方法，非常重要。
◆：非常好，非常好！科学态度、科学方法、科学精神这个正是我们的科学教育。
我补充一下，我过来时，特意带了汉语词典来，现代汉语词典上对科学的定义是：科学是反映自然社会思维的客观规律的分科的知识体系。这样定义是不全面的，对不对？科学家呢，科学家是从事科学工作有一定成就的人。美国使每个小孩都是科学家，孩子生来就带有天生的好奇心，他想去探索、去探究，只不过也许研究方法上不如科学家那么系统，但是不一定要有成就，每个人都可能是科学家，只要你把一些基本的技能应用到你的生活当中去。
关于科学的本质，有甲乙两方观点：
甲：科学知识是对客观世界的一个真实的反映。 科学模型是对客观现实的一个直接的反映。科学家在进行科学观察以及试验的过程当中，必须客观公正不持个人偏见。
乙：科学理论不是科学观察数据的一个简单堆积，而是科学家的发明创造。 科学观察不可能完全客观，对同一现象，不同的科学家可能有不同的观察描述。
有多少人赞成甲方观点？赞成甲方观点的请举手。赞成乙方的请举手。（统计人数）请赞成甲方观点的老师讲一讲为什么赞成甲方观点？
?：我是部分赞同甲方观点。主要是第一条，科学知识是对客观世界的一个真实的反映。另外科学模型是对客观现实的直接的反映，我觉得这两个对科学本质的描述，应该是客观现实的直接反映。
◆：为什么你同意乙方观点？有没有人站起来讲一讲？
?：我觉得“科学知识是对客观世界的一个真实的反映”，问题主要出在“真实`的反应”上，这个客观世界是我们人类认识的一种对象，投射到我们的头脑里面来，经过了我们头脑的一种认识加工，所以它不完全是一种真实的反应，是经过人的主观加工以后的对客观世界的认识。
第二条，如果第一条成立的话，第二条就和第一条同样的道理。第三条“科学家在进行科学观察以及试验的过程当中，必须客观公正不持个人偏见”，其实，这个也错在它不可能不持个人的一种见解。这样看来还是乙比较合理，乙实际上是对的，因为“科学理论不是科学观察数据的一个简单堆积，而是科学家的发明创造。”，科学家的发明创造就包括它对客观事物的一种看法，这个发明创造就是他对客观事物的看法。 ◆：非常好。下面我就看你怎么和学生去讲。
（出示黑箱）这是我做的一个黑箱，你可以把它想象成是原子吧，你们有没有人看过原子？书上讲了所有的事物都是由分子组成的，分子都是由原子组成的，你们见过原子吗？有没有人见过原子？假如这是一个原子，那么你所能做的事情是什么？观察外部的现象，上面有几根绳子，你们看看这是怎么回事？（向学员示范拉动绳子）你想一想，到底里面有几根线？你们在笔记本上画一画。
（学员在下面按自己的想法画，讨论。几分钟后，教师把学员画的图示用幻灯机展示出来）你有这个科学模型之后下面怎么办呀？
?：验证！（齐答）
◆：验证！你们每个小组都有一个桶，我想请你们做一做，看看能不能达到那个效果。
（学员自己动手验证）
（教师出示另一密箱）
◆：做好以后应该是这样的，你看不到里面，是一个密箱嘛！外面所能看到的：一个漏斗、一根水管。我做的时候，加一点水进去，大家看看，现在有一百多毫升（出示装有水的量杯），倒进去，从这边接，看能接多少水？有人说可能会少一点。
（教师示范试验，学员观察。试验结果：接的水比倒进去的水多）
学员：再倒一次！
◆：再倒一次呀？就限倒一次。你要准备几个，做一次换一个，就是不要拿原来做了的那个再做。进去的时候大概100（毫升），出来的时候大概500（毫升）。有人问这是水吗？那我不知道，你要测一下看到底是不是水？你还可以闻一闻，尝一尝。尝一尝也是观察的一个方面。
这个也是黑箱中的一种，我们下午有时间可以看一个录相，看学生是怎么做的。

二.关于“科学探究方法”和“科学观察”

◆：现在讲“科学探究方法”。有多少种科学探究方法？有的说“观察”，还有“评价”“实验”、“推理”、“调查”、“假设”、“思维过程”，。有一种看法：认为有很多种科学方法，只要你照着这个方法去做，按照这个理论的步骤去做，就一定会达到科学的顶端，就一定达到正确的科学的顶端。
是不是大家、所有的科学家、不同领域的科学家，都用的是同一种科学方法呢，不是的。是根据需要，根据你的目的。比如说你是研究物质科学的，假设你研究温度对什么有影响，你可以控制温度啊，就在实验室里面，可以改变你的控制变量。但如果你是做理论物理的，或者如果你是做生物的，如果说你要了解某一个动物，一个植物，它的生活习性哪，那么要尽量到它存在的地方，在它的周围观察，尽量的不要打扰它，否则你观察出来的就不是它的真实情况，就是说你要到哪个实地去，尽量去不要影响它的情况下，不是在人造的实验室里面，在实验室里面没办法观察到它的变化。所以不同的领域它有不同的方法，跟学生讲的时候也是这个样子的。
（主讲将幻灯片准备好）
这些就在这（幻灯片）上面了。科学探究划分了不同的类型，科学观察都提到了。提出了科学研究的问题，我可以提出问题，这也是其中的一点，你研究什么问题，你的研究目的，你怎样提出科学假设，等等，然后查阅书刊和其他信息源。
有一种观念：要探究了，我们就只能自己动手。这也不一定，他去查资料，去阅读资料，这也是科学研究的一部分。并不是说一定要自己动手，去学习他人已经有的，了解他人已经做的一些经历，看看现在有什么事情，然后再进行分析。查阅书刊，设计要领方案，探究方案，根据实验证据来检验已为他人所知的东西，然后是根据实验证实。可以根据不同的方法收集、分析和解析数据，提出答案，解释和预测。
美国的科学家总结出了科学研究活动到底包括一些什么。这些就是我跟大家说的科学探究到底要不要自己动手，其实很多思维的过程，实际上不是目的，只是一种手段。为什么，因为关于脑科学、其他心理学的一些理论都表明：孩子在小的时候，都要从那些具体的事来做，学习效果就比较高。他用的感官、触觉越多，用手、用眼看、用鼻子闻、用的感官越多，对他的理解，对他的思维的影响就越大，如果只看的话，那么了解的可能就只有10%，如果去做的话，它就能了解得更多，这都是用一定的数据来说的，这里有一些数据来让大家看一看。这是一个。
◆：我想说一下“科学观察”。
你们桌子下有一颗豆。现在传给大家一颗。同样类型的豆，在水里浸了大约20个小时。大家看一看，观察一下这个种子有些什么组成部分??胚根、胚芽、子叶。还有一个干的种子，你观察一下，看看你可以写出多少观察的句子出来，在你们的笔记本上写出来吧。
（给学员两种种子以及放大镜）
观察到哪些不同？将不同的观察写下来，你记录的是什么，你是不是很仔细，看看大家在进行科学观察的时候，是不是把它的每个方面都考虑到了。（主讲人等待大家的观察结果）
做实验的时候，为了避免中毒，我们一般不建议学生去尝一尝，而用其他的触觉。有的人掰开了。这个（指着幻灯片）全面些，我不是说这些不好（指着前排学员），这个比较全面一些。如果我们要打分的话，可以根据这个假设，给学生列出一些标准出来，怎么样算作好的科学观察的图？比较真实的啊，比较全面，是不是全部的画到了，有没有标注。标注很重要的，什么部位（指着幻灯片）。这就是科学观察。
记录了什么？ “颜色”，有的说颜色，好的，还有什么，“大小”，“手感”，“光滑程度”，是用手摸的吧？一个看，一个摸。还有什么，闻吧，我建议不要尝。“含水量有多少”，含水的就胖了，有饱满的。“声音不同”，是落在桌子上声音的不同，这个很新。啊！你就做了一下（做向下的手势）不光是看，有时候观察就被理解为就是这样看，像和摸无关的。听，听听声音，还有什么呀，用手敲敲呀，拍拍它，摸，还有什么呀，闻，闻一闻。
这些，大家所写的都是定性的，描述的。那么科学观察时还需要什么呀，定量的，有的说变大了，那我说变多大了，那么就要去量一量，不是有个尺吗，你只能记载用水浸以前，量一量是多少，浸了一夜后，我再量一量是多少。这个是连续的记载的过程。
这就是科学观察，有定性观察、定量观察。利用不同的感官，不光是看，还可以打开，你还可以用一些实验做一做，看看它到底是什么样的。

> 三.科学探究一例
◆：下面我再给大家看一看关于科学探究。
先看一个东西（幻灯片，雪地里的脚印），假设，一队科学家，就是你们吧，一组人，想象一下，你们就是一群科学家，所有科学家对实验怎么样呀，比较好奇吧，什么事情都喜欢寻根问底，或者说做一些推理。那么假设你也是科学家，走到一片雪地，看到脚印，这（幻灯片）是一个脚印，我想让你写你观察到了什么，看到这个脚印，你应该知道怎么想了吧。 这里我要你观察一下。你认为是小鸡，那么这两个呢，其中一个是鸡，“一个大鸡，一个小鸡”。这个是它的脚印，它的脚趾（指着幻灯片里的大脚印）朝前的，是朝这个方向的。这个脚印比较细，这个脚印比较粗。还看到什么？“步子的大小不一样”，这个（脚印细）比较均匀一些，这个（脚印粗）不太均匀。一个是在跑的，由不同的方向在靠拢。
你说：这个（脚印粗）前面走得慢，后面走得快。这是观察还是是推理？ 要把观察和推理区分开来。你的观察是什么，推理是什么，要区分开来。教学生写观察，如果你说开始的跑的慢，后面跑的快（指幻灯片），如果学生这样写，这不是一个观察的句子，而是一个推理的句子，所以应该放到推理的里面去。
还有什么？“步子加长了”，观察的话，开始的步距是多少，后来的步距是多少，这样观察比较仔细，要是学生这样去做的话，定量的说一些，让他去讲，看他观察到什么，拿尺去量那就更好了。
还有什么？（主讲人将幻灯片里脚印混合的部分露出来）这有可能是它们打起来了，这个“打起来了”是什么，是推理。
还有什么？ “到一起去了”，是你的观察，还是推理呀。有多少人同意这个“两个走到一起去了”？是观察，有多少人同意这个观点？是推理，为什么是推理？因为它可能是有先后吧。有的说左边（脚印粗）的鸟厉害，把右边脚印细的鸟吃掉了，这是个推理把。假如用你这个推理的话，你预测一下后面（只有粗脚印）应该是什么，顺着他刚才的思路，他刚才说两个打架，大的把小的吃掉了，那就剩下一条脚印了，看看是不是（主讲人指向幻灯片）。你说他的说法是大的把小的吃掉了。还有说飞走了，还有说大的把小的背走了。
很好，所以说这些都是推理呀，不同的解释，对于同一个观察你有不同的推理，不同的解释。 你现在知道哪一个最正确呀？（摇头）你现在能确定哪一个最正确吗？这几种解释都可以的，还有一种可能是两只鸟先后经过，这两个根本就没有在一起过，它们两根本就没有关系。一个在前，一个在后，两个根本就没有遇过，根本就没有打架。
对于同一个观察就有这么多不同，这也是科学家经常碰到的。 观察了之后，你可以测量啊，测量步距什么的，还有脚印模的分析啊。
最后你的理论、你的结论是什么？五花八门的结论。你需要进一步的证据来验证假设是不是对的。你需要后面的一些脚印，或者在这种情况下，能不能肯定你的推理呀？不能吧。科学理论更不是百分之一百的，到底有多大的确定性？你说是百分之五十？
我们在讲科学本质的时候，这些都是例子。（换幻灯片）说明考虑对同一现象的不同解释的可能性。开放性的、发散性的思维，鼓励学生去思考。不要把学生固定在一个固定的模式里，不要先告诉他这是什么。学生的创造性是什么，就可以在这些方面体现出来。可以结合写故事，你可以让他写故事，这样和语文又结合起来，就是一种渗透，科学不是单独作为一个科学来教，它可以跟音乐，可以跟语文，可以跟数学，可以跟体育，都可以结合起来，都是可以互相渗透的。可以作为游戏啊，一个体育锻炼呀。这是举个例子吧。
还要说一下提出科学研究的问题。什么是一个好的问题，你怎么去判断？你自己要选一个科学的问题。因为我们知道有一些东西，除非你自己能够发现其他的东西，不在这个旅馆里面，或者不在这个宿舍里面的东西，作为你选择的题目，是你想探究的。
我首先就问：什么叫一个好的科学探究的题目呀？怎么样提出一个科学研究的问题，怎么样的问题比较好，是比较好的一个问题。葛老师刚才讲的时候，他说科学不能解决所有的问题。并不是所有的问题一提出来就是科学的问题，并不是随便一个“为什么”就是一个好问题。
怎样才是一个好的科学问题？首先，这个问题要可以来验证吧。你可以通过设计一个实验来验证，好的科学问题是可验证的问题。
还有什么？在设计这个问题的时候，要可以量化，你可以测量，测量得到数据。设计了实验以后，你可以适当的把它量化一下。一年级、二年级的定性的、定量的观察比较多了，定量的观察还会逐步增多。
自己提出一个课题，然后自己设计一个实验，一般建议你们到四五年级以上，。在美国有一些县级的、州立的学校，他们经常都会有一个比赛，这个叫“science”，相当于每个学生自己做一个“PROJECT”就是做一个小课题，然后，把它作成一个纸板，写出你（学生）的问题的提出，你怎么想的，你的假设是什么，然后你怎么做的，你的结论是什么，大家讨论，也有专家来评。在校内选拔出来的优胜者，然后再选拔到县里面呀，省里面呀，不断去做这个科学探究的课题。学生都可以做的。作为教师的话，你也应该知道怎么个做法。怎么样去评价。

四. 培养哪些科学探究技能

◆：培养那些技能来做科学探究，大家已经基本上取得了一致的意见。一些基本的技能和一些综合的技能，大家可以看看“科学探究技能”（幻灯片）。基本技能从低年级的时候，就可以开始做了，从幼儿的时候就可以开始培养。
观察啦，分类啦。比如我给你什么东西，怎么去分它。可以根据颜色分啦，或根据别的什么去分啦。
传达。传达就是交流了，因为它是互相交流，把你想的告诉别人，互相交流。
测量。测量就是用工具去测量。
评估。是估计，估测。预测，是量化加未来因素。
推理。就是给他一个观察，像刚才我们所做的。
这些都是比较基本的技能。综合的技能在比较高一些年级，例如建模啦、控制变量啦。简单说一下测量吧。测量那就要用测量工具了，大家的桌子上都有一个尺或别的什么。 在美国他们是怎样教学生测量的呢？
首先要建立一个概念，就是说你为什么测量，怎么样有效的来测量。先给他创造一个测量的需要。比如说，你比较身高啊，比较长短啦，那么你只有这两件东西比较的时候，两个都要在场才好比，假如一个在南京，一个在上海，那么你来比较他的高低，那你该怎么办。那就需要一个第三者作为比较的工具，这个工具也不一定就是这个米尺吧，其实随便得很，你也可以用你的手啊（主讲人用手比划长度）。我们做的时候就可以让任何一个学生当尺，用他的名字来命名，比如说张华，可以说叫一个张华（主讲人用手做长度），如果是李丹，那就可以随便做一个长度，这就是一个李丹。就说测一下你的桌子吧，有多少个张华，有多少个李丹。然后他就测了一下，有五个张华，十个李丹。那么你说哪一个长呀？标准不一样，所以就无法来比。那么需要建一个标准。标准要有国际性的，现在国际上用的就是米制呀。秒制呀，千分制呀，用厘米、毫米做单位。然后（主讲人拿出一个盒子）估测一下这个有多少，大概有多少，一个立方分米（学员说），是体积。那这个长度呢，大概十个厘米，他估测的很好。估测一下墙的高度，或者门的高度，长度，让他们先估测，估测了以后，他们再用尺去量一量。
把估计的结果与测量的结果作比较，他们经常的做，他估测的能力就会变强。我们可以测量这个盒子的长度呀，也用面积的概念，或者是表面积，或者容积。
我们把许多一立方厘米见方的立方体组合成那种形状，然后我来问。因为有时候学生想面积怎么算，总是长乘宽。长乘宽是怎么来的？如果给你一个不规则的形状，你怎么去测量啊？比如说，他的面积是多少（主讲人在幻灯片上画），就是一块石子，它的体积是多少？放到水里来测。面积怎么来测？不规则形状的面积怎么来测？划小格子，微分它，也就是一个个小格子，它就可以测，实际上就用S的公式。用微分积分的概念，把它分成小格子，你划的越小就越精确。
这些基本的概念，基本的IDEA，在低年级的时候就开始接触。到了高年级的时候，就可以用那个微分积分概念。这样就能很自然的记住，当然在小学是没有微分积分的，只是让他们知道这样去做。
我给你们估测一下东西。比如说这瓶豆子，你给我估测一下，看有多少颗（主讲人举起装着豆子的瓶子）。
大概数的差不多了，“150颗”（学员说），150颗是吗。有人说300颗，你根据是什么？就根据体积，能不能给我估计准确一点。最精确的答案，最高的答案，你可以数啊！有人说了：看看底下有多少颗，看看高有多少，也就是面积乘以高得体积，这是一种方法。倒出来四分之一或五分之一，取一个小样本。
我们讲了科学态度，科学技能和科学方法，第三个要和这融合在一起的是科学结果。以前最传统的教知识，这就可以了，用现在的理论来说这是不完全的。知识是要教的，如果只教知识，是不符合科学本质的，科学是一个过程，不是一个静态的，如果你只教知识，过段时间知识老化了怎么办？这样就是：你是给他鱼，还是教他捕鱼的问题。所以这个知识的结构，它是一个金字塔。 (出示图表：金字塔形状，有下到上依次是facts、concepts、principles、theorices)facts是观察数据以及客观的现象纪录。从facts中抽象出科学概念concepts，什么是概念，？怎样才能抽象出概念？比如说4、5是一个概念，你把眼睛闭起来，我说一样东西，你到时候想想。（学员做）“桌子”，那么你脑子里面怎么想的？是什么图像？是什么形状？
?：方的，圆的。
◆：材料可能不同，颜色可以不同。还有几条腿？
?：三条腿，四条腿。
◆：“桌子”是一个抽象的概念，你把所有具有这些功能的，有一个桌面，还有支撑的抽象了。把具体的东西归类，科学概念就是指同类的东西。

五.经历探究摆动现象的过程

◆：今天早上用那几个图的目的是什么？ 绝对不是为了好玩，而是学生很感兴趣。其真正的目的是建立概念，揭示科学的本质。 什么是科学，科学到底是什么？科学的目的是不是要发现绝对的真理？ 科学的目的是为了寻求一种解释，一种对世界的解释。既然是解释，就可能有很多种解释，但是你要发现最合理的一种解释是什么。什么是最合理的解释呢？就是能够解释最多，最广泛的现象，或者能够比较准确的预测一些未来事件。这也是判断一个理论是不是一个合理的理论，是不是一个能够被大家所接受的理论的标准。可能这个理论与真正的现实不同，但是我们希望这个理论能够比较的接近真正的现实。就像盲人摸象，每个人都只摸一部分，而不知道真正的大象是什么样子，我们的科学研究也是这样。可能我们的理论与现实有差距，但是，大家如果把现存的理论当作一个真理的话，那就限制了大家的思维。
刚才有人问：上午的那个实验把烧杯里的水倒进去，会不会是同一个结果？那么我来做给大家看看。(起身做实验，结果与上午相同)好。现在我给大家放一段录相，看一看美国的学生是怎么做的。(录相，其中详细的演示了整个实验的准备过程。)
我们再来看这个像门铃一样的东西。如果你拉一下，它就“叮”一下，如果你一放，它就“铛”一下。老师没有把原理告诉学生，只是把效果演示给学生看。他只是给一些东西给学生，说这些是你可以用的，然后就要学生自己设计。其中涉及一些工程的问题，先设计一个模型，然后对它进行测试，如果不行再修改，如此循环。
这一节主要是讲一些与工程有关的设计。因为科学的目的是寻求一种解释，而这种解释是建立在理论基础上的，理论是与技术非常有关的。因此发展技术的目的就是发展某种产品，这种产品可以提高我们的生活质量。
下面我给大家做一个中小型实验，这个实验很多学生曾做过，可能大家觉得很简单，然而我想把它做为一个例子，让大家亲历这样一个过程，看看作图怎么做，它的标准是什么。什么是变量，什么是控制变量。现在大家桌子上是不是有一个垫圈 (底下回答："都有")。大家四个人一组。一个人计时，比如30秒。一个人用一个链子拴上一个垫圈，形成一个单摆。拿起链子的一头让它摆动，其它人数一数它摆动的快慢，摆动的次数。我说“开始”，大家开始，我说“停”就停。
(做实验后，统计实验结果。)
摆动20下的有多少？是不是每个组都是二十三？
有的组数了二十四下，还有的组数了二十六下。好的。
这一组呢？这一组是多少？三十六，三十二。有的组数了三十二下，二十五，比较接近。
这一组三十四，还有一组是二十九。为什么会有这些不同啊？这是因为线的长短不同，起始时的位置不同，角度不一样。吊的重物不一样。
统一一下标准，这样来一次回一次，算一个回合。
现在问题主要集中在三个因素。我把大家分成三组，每一组讨论一个问题。
第一组研究摆线的长度因素。看一看摆线长度不一样，会对摆动的次数产生什么影响。
第二组讨论角度的问题。大家看一看起始角度大和角度小，对整个单摆的摆动次数有什么影响。还研究一开始给这个小垫圈一个摆动的力，使它摆动的角度大一些，看一看这一个力对摆动有没有什么影响。
第三组来做垫圈重量的不同，对整个单摆有什么影响。我们这里没有天秤，只需要改变重量就可以了。
过程是大家先提出问题，然后给出假设，看一看哪个组问题提得清楚，假设比较清晰，好现在大家始。
第一组研究的是长度对单摆的影响，因此长度应当作为自变量。第二组是在控制角度，因此应当把起始角度作为自变量。什么是因变量呢？因为自变量改变了，所以结果就改变了。自变量的定义是：如果一个变量是自己有意识的改变的，我们称为是自变量。因变量的定义：因改变自变量而发生改变的变量，我们称之为因变量。控制变量就是只有在单位时间内，只控制一个因素发生变化，而其它因素不发生变化。即不能同时改变两个或两个以上的变量。因此第一组在做长度因素研究的时候，要保持其它两个因素不要发生变化，只改变长度。好，这些知道之后大家要制作一个数据表格，第二面有一个评分标准。(老师讲解评分标准)表格制作完之后，制作一个图，能够直观的表示你的实验。在发给你们的东西之中还有一个示例。大家可以看一下例子，仿制表格。
大家现在实际做一个实验。大家先提出问题，然后提出假设，最后来设计你的实验。注意过程中什么是自变量，什么是因变量。然后把实验结果写下来。
（分组研究后的表达交流）
第一组实验者上台演示其实验过程。实验时间每次为30秒，选用了三次长度不同的摆绳。长度分别为8厘米，16厘米，32厘米。8厘米的三次摆动次数分别为48次，50次，48次，取平均值49次。16厘米的三次次数分别为36次，36次，33次。取其平均值35次。第三次32厘米分别为25次，25次，25次。取其平均值为25次。做好一张30秒内摆动次数与长度的关系图。(幻灯演示)最后得出这样的结论：当重物一定，起始角度相同，所用时间相同，线的类型相同的情况下，单摆摆动的频率与单摆的长度有关。单摆的长度越长，单摆的频率越小。30秒内摆动的次数是因变量。并且实验报告要写清楚时间，次数，长度，使这个实验报告能让人一目了然，并且可以让别人重复你的实验，以检验你实验的正确性。在报告中要说明清楚角度，重量。比如角度是多少，是哪里作为角的始边，哪里作为角的终边。并且给这个实验列个标题。还要把自变量是什么，因变量是什么，都要写在报告里面。写出实验的次数，取出其平均值，减少误差。作出的图要能够清楚表明各个变量的关系。如果有好几个图，要在每个图上列个标题。
（教师利用幻灯机边示范画线边讲解）
什么叫最佳渐进曲线？这是一条曲线。如果它是一条直线，看上去像一条直线，那么你可以画一条直线，现在这个看上去像一条曲线，那么你就画圆弧。圆弧什么是最佳？你就画最佳曲线，并不是简单的把所有的点连起来。我们知道试验有误差，你画这个最佳渐近曲线的过程，实际上也是一个取平均值的过程。你做的时候就尽量地使线两边的点均匀分布在（曲）线的两边，有的在线的左边，有的在线的右边。就是说，你画曲线的时候，并不是简单的把所有的点连起来，而是取一个最佳渐近的曲线。
你们自己做这个试验时，可能是做那种??给你不同品牌的卫生间手纸，有的比较便宜，有的比较贵，你就研究一下，它的质量是不是完全与价格之间有联系。这个时候品牌，品名这个变量，跟这个变量有什么不同呀？这个线长10、20中间有没有意义？有意义的！“15”，我虽然没有直接去做15，但是我通过这个图，我来问你，我说：这是你的实验数据吧! 10的时候它应该占多少？ 10的时候一定在这两个之间。你利用这个图，可以做出估测，从这个可以读出来，这也是作图的一个便利，这一项就是科学预测。你没有做过这么多图，但这是你的数据，你可以根据这个观察的数据做出科学的预测，我们讲的内推外推呀？所谓内推就是在数据之内，你没做到这一点，可以把它找出来。外推.就在这个地方。另外刚才讲的变量，如果你是用不同品牌，或者是猫呀、狗呀，我们来比较，那么它的中间就没有意义啦。这个变量我们把它叫连续变量，比如人的身高也是连续变量，可以分割的。那种牌子的就不好分割了，那叫不连续变量，不连续变量画图、画曲线就没有意义，这个时候你就画什么图呀？
?：条图。
◆：（教师利用幻灯机边示范画线边讲解）假如我这个表示的是猫，这个是狗，点在这， 这个时候可以做条形图。还可以做什么图呀？
?：饼图。
◆：反正只要选定一个比较图形，这条线直的，就有不同的图形。主要是连续变量，不连续变量的问题，这大概就是这样。你的结论就是说：这个实验结果验证了你的假设。下面第二种。
（教师利用幻灯机出示第二种设计） 这个其他组有没有不同的（设想），你们这一组有没有什么不同，上来讲一讲。
?：我们这个实验包括问题、假设跟那个差不多，问题写着：不影响。假设摆线长度单位时间摆动次数越少，实验设计：我们测量摆长10厘米，20厘米，30厘米是的摆动次数，每一长度测三次，单位时间30秒，实验过程中的重量不变，角度不变，这些控制变量写清了，记入表格。可以确定一个标题，摆长，实验的序，每一个实验做三次，实验结果验证了假设。那边就是一个图。
◆：这个图稍微整理一下变为关系的曲线是吧？还有什么？对这个表格有什么建议呀？表格的自变量是不是竖的？应变量是横的？从规范性来说，这个不规范，你自己用是可以，别人也听得懂，但一般情况下，比如科学家在杂志上发表什么东西，就必须规范。那么下一组。
?：我们这一组，平时都这样要求孩子们，在摆的时候，不要给它加力。当时我们就想，加力的与否，是否与摆的快慢有关呢？于是就围绕这个话题展开，在摆一开始的时候，加力，不加力会影响摆的快慢吗？我们这组就有两种假设：一种是不影响快慢；第二种是会影响快慢，并认为加力会快一些，加的力越大，它的次数就多一些。于是我们就设计了这样一个过程：设计以一个摆测三次，分别不加力测一次；加小力测一次；加大力再测一次。同时我们控制的自变量是以一个摆，不改变摆线、摆长和摆幅，只改变当初加力与否。通过我们的三次试验，我们的数值是：不加力的时候是28次，加力27次，加大力27次；第二次还是这样；第三次通过我们的图表可以看出来，观察到这个现象：无论加力与否，摆的快慢次数都不变。这是我们的结论，以后上课的时候，可以少说这一句话。（掌声）
◆：很好，他们做了一个课外的题，怎么样，有没有什么问题？
?：你加力之后，还不是影响摆频吗？力大了，摆频就大了吗？对不对？他刚才说了一个，就不考虑摆幅，力大，摆幅就肯定就大。
?：我想是这样的，在实验过程当中你加力，实际上是不能保持摆幅不变，刚才讲的你是保证摆长是不变的，实际上就不是一个变量的问题。
>?：我再加一句，严格来说最大摆角变化，实际上对这个结果还是有影响的，最大摆角不超过五度。
◆：但是，如果你更精确的去测量的话，它更容易变化，一般情况下，在小学教室里面，摆角接近90度，基本上影响不是很大，根据它的结果、根据它试验的数据来说，至少变化不是很大。现在长度是一个很重要的因素，角度不是特别重要的因素。
>?：当然注意孩子们学习探究的方法很重要，如果孩子们注意到了这些知识点，对他的学习会不会有影响呢？
◆：什么意思？注意到这个知识……？
?：“同摆幅没影响”，会不会影响今后的学习？会不会？当然探究很重要，探究的过程也很重要。这么个问题，他们第二组提出来了，他们说了，如果他们结论是没有影响的，那会不会影响到今后的学习呢？
◆：有的人提出问题，就是说现在好像有一个错误观念，在小学里面，为什么（摆角）不变？这个…我觉得影响不是特别大，对吧？ 用更精确的仪器来做，结果可能会影响很大，但是，实际在一定范围变化会很小。摆角变化不是绝对大的。比如说，哪个45度到90度，两倍了。甚至频率也改变了两倍，在试验记录上没有显现出来。重量加了2倍、3倍、4倍，加5倍了，哪它是不是改变了？重量组的？
?(重量组)：没有变化。
?(角度组)：几乎没有什么变化。
◆：重量组什么结果，选一个代表发言。
?：这是我们这组研究的问题。就是“什么因素会对摆的速度产生影响”。我们假设摆锤越重，摆的速度越快。我们设计的是做三次，第一次是一个垫圈，第二次是两个垫圈，第三次是三个垫圈，这是变量，不变量时间控制在10秒，因为时间有限，然后摆的角度也是不变的，线的长度也不变，并且手部给它加一个力，这是不变的量。实验结果是这样的，这张图表可以看出，摆速与摆重关系数量的统计，这是摆锤，一个圈，两个圈，三个圈，分三次试验，时间控制在十秒。第一次九次，第二次九次，第三次九次，平均值是九次，同样两个圈，三个圈的结果是一样的。用图表来表示的话，不同重量对摆速影响的曲线图，我们看到，横轴是摆的重量，也就是圈的个数，纵轴是十秒内摆动的平均数，一个垫圈的话也是九次，两个垫圈是九次，三个垫圈是九次，那么我们的结果，实验结果表明摆的重量没有加快速度，摆重与摆速是没有关系的。结论就是，实验证实我们的假设是错误的。
◆：谢谢呀!大家有没有什么问题呀？实验证明那个假设是错的。为什么不变呀？有没有人能解释？有没有人能讲讲为什么不变？
?：他们受到的重力是一样的。
◆：重力不一样呀，两个，三个重力还一样呀？摆为什么会下来？是由于重力，还有拉力…，摆锤它受几个力呀？
?：两个力。
◆：哪两个力？
?：一个拉力，一个重力。
◆：这两个力的合力，对吧？合力是这个方向（斜向下），所以它（锤）要下来。那么你锤的重量加大了，它的力加不加大？
?：加大了。
◆：为什么加大了？重力加大了，它当然要加大了。
?：拉力也大了。
◆：拉力大了，重力也大了，那么它的合力怎么样？
?：合力不变。
◆：（利用幻灯机做受力分析图）这个是拉力，合力是这样，重力大了，拉力大了，和力怎么样？
?：也大了。
◆：也大了。合力大了，但是什么也大了？S=ma，合力大了，质量也大了，加速度怎么样？s大了，m也大了，两个都增加一倍，什么东西没有变呀？
?：加速度。
：加速度没有变，所以快慢没有受影响，实际上力是大了，对吧？小学生可以不用解释，你不要用S=ma就怎么样定性去解释。
?：小孩子会问为什么？
◆： 小孩子会问的？怎么解释？大家想一想怎么给小孩子解释？我这个解释不是最好的。跟小孩子解释的方法，我是告诉你们的。为什么加速度不变？还有什么问题？这是重量对周期没有影响。好多人那个错误观念就是认为重量对周期有影响。传统教学法就是，你拿一个周期公式，那个公式上面没有重量，所以就硬性性的加给它说应该是跟重量没有影响的。这个就是通过实验来证明它是没有影响的。实际上在概念上再进一步想一想，为什么会没有影响？不同的年龄段有不同的处理。下面还有什么问题？都讲过了是吧？下面请研究角度的小组讲。
?：第二组：我们几位老师研究的是“摆幅的大小与摆动次数的关系”，我们准备回答的问题就是单摆摆幅的大小与摆动的次数是否有关？这个摆幅指的是摆动的幅度。我们设计的变量：摆幅的大小分别是30度、50度和70度还有90度，我们控制的变量就是摆动的时间，摆线的长度和摆锤的重量，另外垂直与地面为0度，平行于地面为90度。
我们在实验中需要测量的是，10秒内摆动的次数，我们需要的实验器材是单摆、秒表和量角器。我们作出的假设是摆幅的大小与摆动次数有关。
我们做的时候是每一个度数测量了三次， 每次的情况是这样的：十秒钟内30度、50度都是十一次，那么十秒钟内70度和90度有点变化，70度一次测量是十一次，第二次、第三次测量都是十点五次，90度时是十点五次。 最后我们得出的结论是：在摆线摆锤一定的情况下，摆动次与摆幅基本无关。
?：另外，关于摆幅的大小与摆动次数有没有关系，我们几个人觉得，在平时教学中，学生研究这个问题时，对这个摆幅大小跟摆动次数有没有关系还很感兴趣，但是在我们的教材当中，没有涉及到摆幅大小跟摆动的次数有没有关系，教材研究的是摆线的长短与摆锤的轻重有没有关系。我们学校的老师在上这一课的时候，我们也发现了这么一个问题，就是说这个摆幅的大小（与摆动次数）好像不是完全没有关系，就想刚才老师提出过这个问题，就是说它实际上有关系，但这关系不是很明显，所以我们在上课的时候，学生提出这个问题后，我们是这样解释的，就是说摆幅大小与摆动次数没有什么特别大的关系，但是还是有一定关系的，这涉及到许多问题，所以你们长大之后还会进一步研究。因为我们当时在研究这个问题的时候，老师他查了查字典，相关的一些资料说到摆幅的大小和摆动次数是有关的，但不是说（关系）非常大，所以我们是这样解释的。刚才我们提出这是因为我们一直在探讨，从这个情况看是基本掌握了。（掌声）
◆很好！大家有没有人愿意解释一下，为什么摆幅的大小和摆动次数基本无关？你想的时候，应该摆幅大，摆动次数应该快，你们假设是什么？有关，是吧。是说摆角越大周期应改变长，次数越来越少，为什么没有变少呀？它 走的距离长了，应该变少呀! 因为加速度变快了，距离长了，但是快了，所以相当于抵消了。
这就跟传统的验证试验有些不同。传统的验证试验