小學(xué)科學(xué)《浮力》實(shí)驗(yàn)的改進(jìn)與創(chuàng)新

胡晗

《小學(xué)科學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)》指出：小學(xué)科學(xué)課程是一門基礎(chǔ)性、實(shí)踐性和綜合性課程，小學(xué)科學(xué)課程把探究活動(dòng)作為學(xué)生學(xué)習(xí)科學(xué)的重要方式。[1]實(shí)驗(yàn)作為小學(xué)科學(xué)探究活動(dòng)中的重要環(huán)節(jié)，是激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣，培養(yǎng)學(xué)生觀察、動(dòng)手、思維和表達(dá)能力的重要載體。因此，實(shí)驗(yàn)教學(xué)在小學(xué)科學(xué)課堂教學(xué)中有著至關(guān)重要的作用。

現(xiàn)行小學(xué)科學(xué)教材主要包括物質(zhì)科學(xué)、生命科學(xué)、地球與宇宙科學(xué)和技術(shù)與工程四個(gè)領(lǐng)域，科學(xué)探究貫穿整個(gè)小學(xué)科學(xué)課程內(nèi)容的始終。通過一段時(shí)間的課堂教學(xué)實(shí)踐，不難發(fā)現(xiàn)，現(xiàn)行科學(xué)教材中的實(shí)驗(yàn)存在著不少問題，如實(shí)驗(yàn)探究性不強(qiáng)、實(shí)驗(yàn)操作不便、實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象不直觀、實(shí)驗(yàn)成功率不高等問題。從有利于學(xué)生發(fā)展的角度出發(fā)，結(jié)合對(duì)課標(biāo)及教材的分析，本文提出了小學(xué)科學(xué)《浮力》一課的實(shí)驗(yàn)的改進(jìn)與創(chuàng)新方案。

一、學(xué)情分析

學(xué)生在前期的學(xué)習(xí)中已經(jīng)知道了重力、拉力相關(guān)知識(shí)，也經(jīng)歷了物體的沉浮等探究活動(dòng)。在第三課中學(xué)生已經(jīng)知道“物體在水中排開水的體積叫做排開的水量”，本節(jié)課讓學(xué)生進(jìn)一步感受浮力，探究浮力和排開的水量之間的關(guān)系，為后續(xù)研究奠定基礎(chǔ)。通過對(duì)我校五年級(jí)學(xué)生的調(diào)查發(fā)現(xiàn)，雖然絕大部分學(xué)生知道生活中的物體在水中有沉和浮兩種現(xiàn)象，也能夠準(zhǔn)確地判斷生活中常見物體的沉浮。但只有小部分學(xué)生知道物體在水中受到的力叫做浮力、能夠例舉出生活中一些其他的浮力現(xiàn)象，學(xué)生不知道測(cè)量浮力的方法，也不知道物體在水中沉浮的本質(zhì)。

二、教學(xué)目標(biāo)

1.知識(shí)與技能：知道上浮的物體在水中都受到浮力的作用，明確浮力與重力的關(guān)系。知道物體排開的水量越多，受到的浮力也越大。

2.過程與方法：學(xué)會(huì)用彈簧測(cè)力計(jì)測(cè)量物體在水中受到的浮力;運(yùn)用浮力和重力的關(guān)系解釋物體在水中的沉浮。

3.情感態(tài)度價(jià)值觀：懂得方法的改進(jìn)有利于研究的順利進(jìn)行;懂得數(shù)據(jù)在分析解釋過程中的重要性。

三、實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)思路

基于以上分析以及對(duì)教材的研讀，我對(duì)《浮力》一課的實(shí)驗(yàn)進(jìn)行了再設(shè)計(jì)，將本課的三個(gè)實(shí)驗(yàn)縮減為兩個(gè)實(shí)驗(yàn)。原因是教材中的“實(shí)驗(yàn)二測(cè)量泡沫塑料塊受到的浮力”和“實(shí)驗(yàn)三測(cè)量大小不同的泡沫塑料塊受到的水的浮力”其探究目標(biāo)都是明確“物體在水中排開的水量越多，受到的浮力越大”這一核心概念。通過教學(xué)實(shí)踐，發(fā)現(xiàn)在完成實(shí)驗(yàn)二的基礎(chǔ)上再去進(jìn)行實(shí)驗(yàn)三的探究，實(shí)驗(yàn)三的內(nèi)容已經(jīng)失去了探究性，此實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)稍顯多余。因此，將本課的內(nèi)容調(diào)整為兩個(gè)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，一是感受浮力將手壓水槽中的泡沫塑料塊改為手壓塑料桶中的塑料瓶來(lái)感受浮力。二是將測(cè)量泡沫塑料塊受到的浮力改為測(cè)量塑料瓶受到的浮力。

四、實(shí)驗(yàn)教學(xué)過程

實(shí)驗(yàn)一：感受浮力

實(shí)驗(yàn)器材：塑料瓶1個(gè)、塑料桶1個(gè)、水。

實(shí)驗(yàn)過程：將空塑料瓶放水裝水的塑料桶中，用手輕壓塑料瓶直至其完全浸入水中后松手，并觀察松手后的現(xiàn)象。（用塑料桶的目的是它能裝更深的水，用手將塑料瓶壓入水中更深能增強(qiáng)學(xué)生對(duì)浮力的感受）

實(shí)驗(yàn)知識(shí)點(diǎn)：

1.把塑料瓶往水中壓，手能感受到水對(duì)塑料瓶有一個(gè)向上的力，這個(gè)力我們稱它為浮力。

2.像塑料瓶這樣浮在水面上的物體，都會(huì)受到水的浮力。

3.當(dāng)塑料瓶靜止浮在水面上時(shí)，它受到的浮力等于它受到的重力，且方向相反。

實(shí)驗(yàn)二：測(cè)量塑料瓶受到的浮力

圖7?實(shí)驗(yàn)所需器材

圖8?裝小石子塑料瓶（浮）受力分析

實(shí)驗(yàn)器材：自制溢水桶1個(gè)、開口塑料瓶1個(gè)、小石子若干、10N彈簧測(cè)力計(jì)1個(gè)、方座支架1套、1000mL塑料量杯1個(gè)、水。

實(shí)驗(yàn)原理：F_浮=G_石+G_瓶

實(shí)驗(yàn)過程：

1.往溢水桶中加入一定量的水，往方形開口容器中加入一定量的小石子，用彈簧測(cè)力計(jì)測(cè)量出塑料盒和小石子的在空氣中所受的重力。

2.將裝好小石子的塑料盒輕放至溢水桶中，待溢水桶的出水口不再出水后讀出塑料量杯中水的示數(shù)，即為此時(shí)排開的水量。此時(shí)的塑料盒受到的浮力即為塑料盒和小石子的在空氣中所受的重力。

3.重復(fù)以上操作，通過向容器中增加小石子，改變塑料容器浸入水中的深度。分別測(cè)量此時(shí)容器和小石子的在空氣中所受的重力，讀取塑料量杯上的示數(shù)。

實(shí)驗(yàn)記錄：（一組測(cè)量數(shù)據(jù)）

順著實(shí)驗(yàn)二的思路，學(xué)生會(huì)發(fā)現(xiàn)繼續(xù)往塑料瓶中加入小石子，塑料瓶會(huì)下沉到水底。此時(shí)，可將實(shí)驗(yàn)內(nèi)容延續(xù)至“第6課 下沉的物體會(huì)受到水的浮力嗎”的教學(xué)中。

五、實(shí)驗(yàn)效果評(píng)價(jià)

改進(jìn)后的實(shí)驗(yàn)，達(dá)到了如下效果：

1.實(shí)驗(yàn)材料易取。學(xué)生只需準(zhǔn)備好生活中常見的飲料瓶和小石子，教師準(zhǔn)備好測(cè)力計(jì)和方座支架等器材即可對(duì)物體在水中所受浮力進(jìn)行測(cè)量。

2.實(shí)驗(yàn)操作性較強(qiáng)。對(duì)于喜歡動(dòng)手的小學(xué)生而言，過于復(fù)雜的實(shí)驗(yàn)原理、實(shí)驗(yàn)裝置和實(shí)驗(yàn)操作會(huì)消磨小學(xué)生對(duì)于科學(xué)實(shí)驗(yàn)的積極性。因此，在本實(shí)驗(yàn)中盡可能的簡(jiǎn)化實(shí)驗(yàn)裝置，運(yùn)用學(xué)生易于理解的原理進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，將可操作性強(qiáng)的實(shí)驗(yàn)活動(dòng)帶給學(xué)生。

3.實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象明顯。實(shí)驗(yàn)中使用測(cè)力計(jì)測(cè)量物體在水中所受浮力的同時(shí)，還能直接用量杯測(cè)得溢水桶中溢出的水的體積，即為物體排開的水量。通過對(duì)數(shù)據(jù)的整理和分析，很容易可得出物體在水中所受的浮力和排開的水量之間的關(guān)系。

4.實(shí)驗(yàn)內(nèi)容層次分明。通過對(duì)教材中“第五課 浮力”和“第六課 下沉的物體受到水的浮力嗎”兩課實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容的重新安排（實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容安排如下）：

學(xué)生在親自參與的實(shí)驗(yàn)探究活動(dòng)中會(huì)明白：第一，無(wú)論是在水中浮還是沉的物體，都會(huì)受到水的浮力。第二，物體所受到的浮力與排開的水量有關(guān)，排開的水量越多，物體所受的浮力越大。第三，整個(gè)實(shí)驗(yàn)過程中塑料瓶由浮到沉的變化，能夠引發(fā)學(xué)生的思考。通過分析物體所受的浮力和重力的關(guān)系可揭示物體在水中沉浮的本質(zhì)。即物體自身的重力小于物體所受的浮力時(shí)物體上浮，物體自身的重力大于物體所受的浮力時(shí)物體下沉，物體自身的重力等于物體所受的浮力時(shí)靜止在水面。

實(shí)驗(yàn)是科學(xué)教學(xué)的靈魂，是點(diǎn)燃學(xué)生學(xué)習(xí)興趣的最佳載體。廣大科學(xué)教育工作者們應(yīng)深鉆教材、反思教學(xué)、不斷改進(jìn)和創(chuàng)新科學(xué)教學(xué)，讓學(xué)生獲得應(yīng)有的成長(zhǎng)與發(fā)展。