科學(xué)課上換個(gè)角度“問”沉浮

孫靜妮

《使沉在水里的物體浮起來》是蘇教版《科學(xué)》三年級下冊“固體和液體”單元的最后一課。本課圍繞“怎樣才能使沉在水里的物體浮起來”這個(gè)問題，安排了橡皮泥和鋁箔的沉浮、潛水艇的沉浮、雞蛋的沉浮等探究活動(dòng)，引導(dǎo)學(xué)生發(fā)現(xiàn)沉浮的奧秘。那如果換個(gè)角度“問”沉浮，研究“怎樣使浮的物體沉到水里”，這樣的教學(xué)設(shè)計(jì)有何不同？是不是也有價(jià)值呢？下面我們就從另一個(gè)角度來看“沉浮”問題。

一、不同的組織內(nèi)容

研究怎樣使物體“由浮到沉”，那切入點(diǎn)就與蘇教版教材相反，主題應(yīng)該是“使浮著的物體沉到水里”，并且是聚焦“改變物體重量達(dá)成改變物體沉浮”這一個(gè)方法，展開對沉浮現(xiàn)象的研究。要知道沉浮條件受兩個(gè)力的影響：重力和浮力。這兩個(gè)力的大小決定了物體在水中的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)。在浮力和重力兩個(gè)因素之間，浮力相對復(fù)雜（涉及液體密度、排水體積等因素），這些對三年級的學(xué)生來說是非常抽象且難以“具體化”的概念。而重力因素則可以具體化為“物體的重量”，且“重量”一旦決定，在整個(gè)沉浮過程中基本不發(fā)生改變，而浮力則在不同的“狀態(tài)”、不同的“過程”中始終發(fā)生變化?；诔粮l件的復(fù)雜性和學(xué)生已有的知識(shí)經(jīng)驗(yàn)基礎(chǔ)，要使浮著的物體沉到水里的話，選擇從“重力”因素入手更合適。

二、不同的結(jié)構(gòu)性材料

研究怎樣使物體“由浮到沉”，那實(shí)驗(yàn)材料就由下沉物變?yōu)槠∥?，整?jié)課應(yīng)該從漂流瓶開始。為什么先想到研究漂流瓶呢？不僅因?yàn)檫@是學(xué)生日常生活中常見的物理現(xiàn)象，更重要的是帶蓋漂流瓶的狀態(tài)正好是“浮力”和“重力”兩力平衡的狀態(tài)。只要打破平衡，就會(huì)看見沉浮的變化。同時(shí)，也能在操作中通過物體重量改變的程度，達(dá)到對物體沉浮改變程度的控制，并且能清晰地向?qū)W生呈現(xiàn)這個(gè)變化過程。因此，改“使沉在水里的物體浮起來”為“使浮的物體沉到水里”，從學(xué)生熟悉的經(jīng)驗(yàn)出發(fā)，把下沉物的研究改為漂浮物的研究。這樣對教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行調(diào)整重組，不僅符合學(xué)生的認(rèn)知水平，更降低了學(xué)生的內(nèi)在認(rèn)知負(fù)荷。要知道認(rèn)知負(fù)荷與學(xué)習(xí)材料的難度和學(xué)生的經(jīng)驗(yàn)有關(guān)，一般來說是難以改變的。但通過對學(xué)習(xí)材料進(jìn)行重新整合而優(yōu)化，同時(shí)盡量關(guān)注學(xué)生已有的經(jīng)驗(yàn)水平，將所涉及材料的認(rèn)知范圍設(shè)置在“最近發(fā)展區(qū)”之內(nèi)，可以有效實(shí)現(xiàn)內(nèi)在認(rèn)知負(fù)荷的合理化。

三、不同的教學(xué)活動(dòng)

根據(jù)“怎樣使浮的物體沉到水里”這一問題調(diào)整后的教學(xué)流程如下：

基于現(xiàn)象提出問題——如何讓浮的瓶子沉到水里？學(xué)生假設(shè)后，通過實(shí)驗(yàn)搜集證據(jù)證實(shí)自己的假設(shè)，通過集體討論形成共識(shí)——給瓶子加重，可以讓瓶子沉到水里。

應(yīng)用“加重使浮的物體下沉”這個(gè)規(guī)律來解釋周圍的世界，在解釋過程中提出“如何讓瓶子（潛水艇）懸浮在水中”這個(gè)任務(wù)，通過動(dòng)手操作和研討，發(fā)現(xiàn)除加重可以使瓶子下沉外，減重能使瓶子上浮這個(gè)規(guī)律。

通過解釋“潛水艇的沉浮”來鞏固“重量改變沉浮”的理解，在模型潛水艇上浮下沉的操作中再提出新任務(wù)——實(shí)現(xiàn)一個(gè)不用依靠“外部設(shè)備”進(jìn)行加重減重完成沉浮。

對老師提供的“滴管潛水艇”進(jìn)行原理的再發(fā)現(xiàn)——滴管中水的多少?zèng)Q定了滴管的重量，從而造成了“滴管潛水艇”的沉浮。

利用筆蓋、橡皮泥、礦泉水瓶等材料，參考“滴管潛水艇”樣例，做一個(gè)利用所學(xué)“原理”的沉浮玩具。

四、不同的認(rèn)知邏輯

物體在水中的狀態(tài)有三：浮、沉、懸?！案　笔俏矬w在這節(jié)課的初始狀態(tài);“沉”是簡單任務(wù);“懸”是高階任務(wù)。然而這些沉浮現(xiàn)象的研究并不是割裂開來的教學(xué)活動(dòng)，而是環(huán)環(huán)相扣，螺旋上升，有其內(nèi)在的邏輯順序。這種層層推進(jìn)的教學(xué)活動(dòng)有利于學(xué)生思維的深化發(fā)展。課從“浮”入手，引入“如何讓漂流瓶沉到水里去”這個(gè)話題，引導(dǎo)學(xué)生在假設(shè)并實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證后，初步發(fā)現(xiàn)“沉”的原理——加重使浮的物體下沉。然后，在應(yīng)用原理解釋的過程中，進(jìn)一步提出“如何讓瓶子（潛水艇）懸在水中”這個(gè)現(xiàn)實(shí)任務(wù)，揭開“懸”的奧秘——加重，下沉;減重，上浮。當(dāng)然課不能停留在這里，而是進(jìn)一步要求學(xué)生設(shè)計(jì)“不需要補(bǔ)給設(shè)備的潛水艇”，而后的“滴管潛水艇”和“筆蓋潛水艇”都是對沉浮條件的運(yùn)用。從浮到沉，從沉到懸，這是一條符合學(xué)生認(rèn)知規(guī)律的邏輯主線，為學(xué)生提供了由易到難、由淺入深的“棋譜”，推進(jìn)概念由小到大，由詳細(xì)到概括，由具體到抽象，為學(xué)生搭建思維的階梯，讓他們的思維逐步走向深入，走向深刻，走向深度。

通過比較可知，“使沉在水里的物體浮起來”與“使浮著的物體沉到水里”，是兩種不同的教學(xué)設(shè)計(jì)，分別基于不同的研究問題，設(shè)計(jì)不同的學(xué)習(xí)活動(dòng)，蘊(yùn)含著不同的組織線索和思維邏輯。但它們都源于一個(gè)助推思維發(fā)生的“好問題”——如何改變物體的沉浮。小學(xué)階段的“沉浮”研究，并不是為了解決“誰主沉浮”的問題，更多的是通過外在、直觀的聯(lián)系去理解和認(rèn)識(shí)“沉浮”現(xiàn)象。研究“如何改變物體的沉浮”的問題，就是從變化中去體驗(yàn)聯(lián)系、發(fā)現(xiàn)規(guī)律的過程。

由此可見，“好問題”是深度學(xué)習(xí)發(fā)生的基本前提，它打破學(xué)生頭腦中的平靜，誘發(fā)學(xué)生深層次的思考和持續(xù)的探究，使學(xué)生真正理解所學(xué)。因此，我們需要設(shè)置一些有思維力度的“好問題”，這個(gè)問題既能激發(fā)和推進(jìn)學(xué)生的自主學(xué)習(xí)，又能整合學(xué)習(xí)重點(diǎn)和關(guān)鍵內(nèi)容，與學(xué)生的生活實(shí)際和思維水平密切相關(guān)，還能貫穿整節(jié)課的問題。圍繞“科學(xué)大概念”來組織教學(xué)，應(yīng)該從問題開始，這個(gè)問題具有根本性、綜合性、生活性和統(tǒng)攝性的特點(diǎn)，更多關(guān)注教學(xué)目標(biāo)與發(fā)展大概念之間的聯(lián)系，讓學(xué)生沿著概念抽象程度不斷提升的步驟前進(jìn)，把學(xué)習(xí)組織為趨向大概念的、連續(xù)的、聯(lián)系的學(xué)習(xí)過程。