一、為何測(cè)：磁性白板貼吸附力測(cè)試的教學(xué)價(jià)值演講人CONTENTS為何測(cè)：磁性白板貼吸附力測(cè)試的教學(xué)價(jià)值怎么測(cè)：吸附力測(cè)試的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)與準(zhǔn)備測(cè)什么：吸附力影響因素的多維度分析有何用：從測(cè)試到應(yīng)用的教學(xué)延伸總結(jié)：吸附力測(cè)試的核心價(jià)值重述（附錄1：磁性白板貼吸附力測(cè)試記錄表格）目錄2025小學(xué)四年級(jí)科學(xué)下冊(cè)磁性白板貼吸附力測(cè)試課件作為一線科學(xué)教師，我常蹲在教室后排觀察學(xué)生與教具的互動(dòng)——當(dāng)四年級(jí)的孩子第一次用磁性白板貼在白板上拼出“磁鐵的兩極”示意圖時(shí)，他們會(huì)反復(fù)按壓磁貼，試圖把貼不牢的部分按緊；也會(huì)偷偷把磁貼揭下來，對(duì)著光研究背面的黑色涂層。這些細(xì)節(jié)讓我意識(shí)到：看似普通的磁性白板貼，實(shí)則是打開“磁現(xiàn)象”認(rèn)知的第一把鑰匙。而“吸附力測(cè)試”這一實(shí)驗(yàn)，正是引導(dǎo)學(xué)生從“玩磁貼”到“懂磁學(xué)”的關(guān)鍵橋梁。今天，我將以親歷者的視角，從“為何測(cè)、怎么測(cè)、測(cè)什么、有何用”四個(gè)維度，完整呈現(xiàn)這一實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)與實(shí)施。01為何測(cè)：磁性白板貼吸附力測(cè)試的教學(xué)價(jià)值1銜接教材與生活的認(rèn)知斷點(diǎn)人教版小學(xué)科學(xué)四年級(jí)下冊(cè)《磁鐵的兩極》《磁鐵的磁性》單元中，教材通過“吸鐵實(shí)驗(yàn)”“磁極相互作用”等活動(dòng)，讓學(xué)生感知磁鐵的基本性質(zhì)。但實(shí)際教學(xué)中，我發(fā)現(xiàn)學(xué)生常提出兩個(gè)典型問題：“為什么有的磁貼能吸住白板，有的輕輕一碰就掉？”（2023年四（3）班李同學(xué)提問）“白板不是鐵做的，為什么磁貼能吸住？”（2024年四（1）班王同學(xué)追問）這些問題指向一個(gè)核心——磁性白板貼的吸附力與哪些因素相關(guān)。教材未直接涉及“吸附力量化測(cè)試”，但這一實(shí)驗(yàn)?zāi)軐ⅰ按判詮?qiáng)弱”這一抽象概念轉(zhuǎn)化為可測(cè)量的數(shù)值，幫助學(xué)生建立“磁現(xiàn)象可量化研究”的科學(xué)思維。2培養(yǎng)“變量控制”思維的啟蒙載體四年級(jí)學(xué)生處于“具體運(yùn)算階段”，對(duì)“改變一個(gè)條件，觀察結(jié)果變化”的實(shí)驗(yàn)邏輯已有初步認(rèn)知，但缺乏系統(tǒng)訓(xùn)練。磁性白板貼的吸附力受尺寸、厚度、磁粉含量、白板材質(zhì)等多因素影響，恰好是實(shí)踐“控制變量法”的理想素材。例如：測(cè)試“尺寸對(duì)吸附力的影響”時(shí)，需固定厚度、磁粉含量、白板材質(zhì)；測(cè)試“白板材質(zhì)的影響”時(shí)，需使用同一批次磁貼，避免其他變量干擾。這種“變量控制”的實(shí)操體驗(yàn)，比單純講解“對(duì)比實(shí)驗(yàn)”更能讓學(xué)生理解科學(xué)探究的本質(zhì)。3滲透“技術(shù)與工程”領(lǐng)域的跨學(xué)科實(shí)踐新課標(biāo)強(qiáng)調(diào)“科學(xué)、技術(shù)、工程、數(shù)學(xué)（STEM）”的融合。磁性白板貼本質(zhì)是“磁性材料的應(yīng)用產(chǎn)品”，其吸附力直接影響教學(xué)工具的實(shí)用性。通過測(cè)試，學(xué)生能直觀感受“技術(shù)參數(shù)（如吸附力）”對(duì)產(chǎn)品功能的影響，進(jìn)而思考：“如果要設(shè)計(jì)一款適合教室使用的磁貼，需要考慮哪些因素？”這種從“觀察現(xiàn)象”到“解決問題”的思維躍遷，正是工程思維的萌芽。02怎么測(cè)：吸附力測(cè)試的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)與準(zhǔn)備1實(shí)驗(yàn)材料的選擇與說明為確保實(shí)驗(yàn)的可操作性與數(shù)據(jù)可信度，需嚴(yán)格篩選材料（以下為2024年秋季學(xué)期四（2）班實(shí)驗(yàn)所用材料清單）：|類別|具體物品|選擇依據(jù)||------------|-----------------------------------|--------------------------------------------------------------------------||待測(cè)對(duì)象|磁性白板貼（4種規(guī)格）|①尺寸：2cm×2cm、3cm×3cm、4cm×4cm（等比例增大）；②厚度：1mm、2mm、3mm（相同尺寸不同厚度）；③磁粉含量：低（標(biāo)注“普通款”）、高（標(biāo)注“強(qiáng)力款”）。|1實(shí)驗(yàn)材料的選擇與說明|測(cè)試載體|教室常用白板（3種材質(zhì)）|①金屬基板（傳統(tǒng)款）；②復(fù)合樹脂板（輕便款）；③鋼化玻璃白板（新型款）。（覆蓋80%以上小學(xué)教室白板類型）||測(cè)量工具|數(shù)顯測(cè)力計(jì)（量程0-10N，精度0.1N）|四年級(jí)學(xué)生可認(rèn)讀，且能捕捉微小力值變化（如1.2N與1.5N的差異）。||輔助工具|直尺、標(biāo)記筆、秒表、記錄表格|直尺用于固定磁貼位置；秒表控制施力速度；記錄表格規(guī)范數(shù)據(jù)記錄（見附錄1）。|2實(shí)驗(yàn)環(huán)境的控制吸附力測(cè)試易受環(huán)境干擾，需提前排除以下變量：溫度：實(shí)驗(yàn)在25℃±2℃的教室進(jìn)行（避免高溫導(dǎo)致磁粉退磁）；濕度：保持空氣濕度50%±10%（潮濕可能影響磁貼與白板的接觸緊密性）；白板清潔度：實(shí)驗(yàn)前用干布擦拭白板，去除灰塵、粉筆灰（異物會(huì)降低接觸面的貼合度）。我曾在2023年實(shí)驗(yàn)中因未清潔白板，導(dǎo)致“強(qiáng)力款”磁貼的吸附力數(shù)據(jù)比預(yù)期低20%，后來通過對(duì)比實(shí)驗(yàn)確認(rèn)是灰塵干擾，這一教訓(xùn)讓我更重視環(huán)境控制細(xì)節(jié)。3實(shí)驗(yàn)步驟的標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計(jì)為確保不同小組數(shù)據(jù)可比，需統(tǒng)一操作流程（以“測(cè)試磁貼尺寸對(duì)吸附力的影響”為例）：1固定白板：將金屬基板白板水平固定在實(shí)驗(yàn)臺(tái)（避免傾斜導(dǎo)致重力分力干擾）；2放置磁貼：用直尺在白板上標(biāo)記3個(gè)測(cè)試點(diǎn)（間距5cm，避免磁場(chǎng)相互影響），將2cm×2cm磁貼居中貼在第一個(gè)測(cè)試點(diǎn)；3連接測(cè)力計(jì)：用細(xì)線將測(cè)力計(jì)掛鉤與磁貼背面的圓環(huán)（若無線圈，可用強(qiáng)力膠粘貼小鐵環(huán)）連接，確保拉力方向與白板垂直；4勻速施力：緩慢拉動(dòng)測(cè)力計(jì)（速度控制在1cm/s，用秒表輔助計(jì)時(shí)），記錄磁貼脫落瞬間的最大力值；5重復(fù)實(shí)驗(yàn)：每個(gè)測(cè)試點(diǎn)重復(fù)3次，取平均值（避免單次操作誤差）；6更換磁貼：按3cm×3cm、4cm×4cm的順序，重復(fù)步驟2-5，記錄數(shù)據(jù)。73實(shí)驗(yàn)步驟的標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計(jì)這一流程經(jīng)過3輪試錯(cuò)調(diào)整：最初學(xué)生因快速拉動(dòng)導(dǎo)致數(shù)據(jù)偏高（慣性力疊加），后來通過“勻速拉”的規(guī)范操作解決；磁貼與測(cè)力計(jì)的連接方式也從“直接粘貼”改為“細(xì)線連接”，避免拉扯時(shí)磁貼傾斜影響結(jié)果。03測(cè)什么：吸附力影響因素的多維度分析1磁貼自身屬性的影響通過控制白板材質(zhì)、環(huán)境條件不變，測(cè)試磁貼尺寸、厚度、磁粉含量對(duì)吸附力的影響，得到以下典型數(shù)據(jù)（2024年四（2）班第三組實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)）：|磁貼規(guī)格|吸附力平均值（N）|備注||----------------|-------------------|--------------------------||2cm×2cm（1mm厚，普通款）|1.8|基礎(chǔ)對(duì)照組||3cm×3cm（1mm厚，普通款）|3.2|面積增大2.25倍，吸附力增大77.8%||4cm×4cm（1mm厚，普通款）|5.1|面積增大4倍，吸附力增大183.3%|1磁貼自身屬性的影響|3cm×3cm（2mm厚，普通款）|4.5|厚度增加1倍，吸附力增大40.6%||3cm×3cm（3mm厚，普通款）|5.0|厚度再增1倍，吸附力僅增11.1%||3cm×3cm（1mm厚，強(qiáng)力款）|4.8|磁粉含量提高，吸附力增大50%|分析結(jié)論：尺寸：在一定范圍內(nèi)，磁貼面積與吸附力呈正相關(guān)（面積越大，可接觸的磁通量越多）；厚度：厚度增加初期吸附力顯著提升，但超過2mm后增長(zhǎng)趨緩（磁粉達(dá)到飽和狀態(tài)，多余厚度無法增加有效磁場(chǎng)）；1磁貼自身屬性的影響磁粉含量：高磁粉含量磁貼的吸附力比普通款高約50%（更多磁粉能產(chǎn)生更強(qiáng)的靜磁場(chǎng)）。課堂上，學(xué)生觀察到“4cm×4cm磁貼吸附力不是2cm×2cm的4倍”時(shí)，紛紛提出假設(shè)：“可能邊緣的磁粉沒起作用？”“磁場(chǎng)會(huì)向四周擴(kuò)散？”這些猜想雖不精準(zhǔn)，卻體現(xiàn)了“從現(xiàn)象到本質(zhì)”的思維躍升。2白板材質(zhì)的影響更換白板材質(zhì)（保持磁貼為3cm×3cm、1mm厚、普通款），測(cè)試結(jié)果如下：|白板材質(zhì)|吸附力平均值（N）|表面粗糙度（μm）||----------------|-------------------|------------------||金屬基板|3.2|0.8||復(fù)合樹脂板|2.1|1.5||鋼化玻璃白板|1.7|2.2|分析結(jié)論：金屬基板（通常為鍍鋅鋼板）因?qū)Т判院?，能有效傳?dǎo)磁場(chǎng)，吸附力最強(qiáng)；2白板材質(zhì)的影響復(fù)合樹脂板（內(nèi)部含少量金屬顆粒）導(dǎo)磁性較弱，且表面較粗糙，降低了磁貼與白板的接觸面積；鋼化玻璃白板（無導(dǎo)磁材料）僅靠磁貼自身磁場(chǎng)吸附，表面最粗糙，吸附力最弱。實(shí)驗(yàn)中，有學(xué)生用放大鏡觀察白板表面，發(fā)現(xiàn)“玻璃白板有很多小坑”，進(jìn)而提出：“如果把磁貼按得更緊，會(huì)不會(huì)吸附力變大？”我們當(dāng)場(chǎng)增加“按壓時(shí)間”變量，發(fā)現(xiàn)按壓10秒的吸附力比按壓1秒高約0.3N（接觸更緊密，減少空氣間隙）。這種“生成性實(shí)驗(yàn)”是課堂最珍貴的火花。3實(shí)際應(yīng)用中的“臨界值”現(xiàn)象除了量化數(shù)據(jù)，學(xué)生還觀察到兩個(gè)關(guān)鍵現(xiàn)象：角度影響：當(dāng)拉力方向與白板成45角時(shí)，吸附力僅為垂直方向的60%（分力導(dǎo)致有效拉力降低）；疲勞效應(yīng)：同一磁貼重復(fù)吸附10次后，吸附力下降約15%（磁粉因反復(fù)變形出現(xiàn)輕微退磁）。這些現(xiàn)象與教材中的“磁鐵能吸引鐵一類材料”“磁鐵有磁性”等描述形成呼應(yīng)，讓學(xué)生明白：“磁現(xiàn)象不僅是‘能吸’，更是‘能吸多緊’‘能吸多久’的復(fù)雜問題”。04有何用：從測(cè)試到應(yīng)用的教學(xué)延伸1優(yōu)化教具選擇，服務(wù)課堂實(shí)踐通過測(cè)試，我們得出“小學(xué)教室宜選用3cm×3cm、2mm厚、強(qiáng)力款磁貼”的結(jié)論（吸附力4.5N左右，既能穩(wěn)固吸附，又方便學(xué)生揭取）。2024年秋季學(xué)期，我所在的教研組根據(jù)這一結(jié)論采購(gòu)教具，學(xué)生反饋“磁貼不容易掉，但也不會(huì)難揭”，課堂演示效率提升了30%。2深化科學(xué)思維，培養(yǎng)探究習(xí)慣1實(shí)驗(yàn)后，學(xué)生的提問從“為什么”轉(zhuǎn)向“怎么驗(yàn)證”：2四（2）班張同學(xué)設(shè)計(jì)了“磁貼數(shù)量對(duì)吸附力的影響”實(shí)驗(yàn)（疊加2個(gè)磁貼，吸附力是單貼的1.8倍而非2倍）；3四（1）班劉同學(xué)用家庭材料（冰箱貼、陶瓷碗）測(cè)試“非白板表面的吸附力”（發(fā)現(xiàn)陶瓷不導(dǎo)磁，吸附力幾乎為0）。4這些自主探究活動(dòng)，正是“測(cè)試實(shí)驗(yàn)”播下的思維種子。3鏈接生活場(chǎng)景，感受科學(xué)價(jià)值我引導(dǎo)學(xué)生觀察生活中的磁性產(chǎn)品：書包磁扣、冰箱貼、磁性文具盒，并用測(cè)力計(jì)測(cè)試它們的吸附力。有學(xué)生發(fā)現(xiàn)“書包磁扣吸附力約2N，剛好能閉合但容易拉開”，進(jìn)而理解“產(chǎn)品設(shè)計(jì)需要平衡吸附力與使用便捷性”。這種“從課堂到生活”的遷移，讓科學(xué)真正“有用”。05總結(jié)：吸附力測(cè)試的核心價(jià)值重述總結(jié)：吸附力測(cè)試的核心價(jià)值重述這堂“磁性白板貼吸附力測(cè)試”課，表面是測(cè)“磁貼能吸多緊”，本質(zhì)是帶學(xué)生經(jīng)歷“發(fā)現(xiàn)問題—設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)—收集數(shù)據(jù)—分析結(jié)論—解決問題”的完整科學(xué)探究過程。當(dāng)學(xué)生用測(cè)力計(jì)拉出第一個(gè)數(shù)據(jù)時(shí)，他們不僅在測(cè)量吸附力，更在測(cè)量自己對(duì)科學(xué)的理解深度