57对《沉和浮》单元教材重新编排的思考与实践公开课教案教学设计资料.docx

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1、对沉和浮单元教材重新编排的思考与实践【内容摘要】：教科版沉和浮内容的编排面向生活，贴近生活。以学生的生活经验为主 要线索，以探究为核心，帮助学生理解科学。在本单元中教材牺牲了知识框架的 连续性以确保探究过程的科学性和自主性，但由于知识点的复杂性、知识框架的 混乱性、实际的不可操作性等等因素导致了教学过程中的种种困难。沉和浮 单元其实包涵了 “浮力”和“密度”两大知识点，这样强度的科学概念不再适合 围绕学生的生活经验展开来研究科学知识，而是应该运用科学知识来解释生活经 验0i关键词】浮力科学概念知识框架重新编排一、现行教材分析（-）本单元在教材中的地位与作用沉和浮是五年级下册的第一单元，作为物质

2、课的基础，本单元为学生提 供了研究的机会。在五上“运动和力”的学习基础上继续探究，完成对浮力的认 识。将使学生经过“观察一一发现一一推测一一验证”四个层次的观察与探讨验 证，对物体由具体到抽象过渡的认识打下坚实基础。本单元的编写思路是：从物 体的沉浮现象开始，探寻物体沉浮的规律，通过研究影响沉浮的因素（体积大小、 重量、形状、密度），最后形成沉浮现象的本质解释。（二）本单元内容结构联系沉和浮单元一共有8课，分别是物体在水中是沉还是浮、沉浮与 什么因素有关、橡皮泥在水中的沉浮、造一艘小船、浮力、下 沉的物体受到水的浮力吗、马铃薯在液体中的沉浮、探索马铃薯沉浮的 原因。1-4课主要探索物体沉浮的规

3、律，5-8课主要探索物体沉浮的原因。第 1课从学生常见的现象开始，引发兴趣。第2和3课探究沉浮与物体的轻重和体 积的关系。第4课是沉浮的应用，体现科学与技术紧密相连，为人类的发展作出 了巨大贡献。第5和6课是浮力和重力之间的关系，解释物体沉浮的原因，运用 浮力和重力的概念，解释物体在水中的沉浮。第7和8课是探索液体密度对物体 的沉浮影响，沉浮与物体和液体的密度有关。课题“概念构建。L浮力一上浮物体在水中都受到浮力的作用。排开的 水量越大，受到的浮力也越大2.下沉的物体会受到水的浮力吗一下沉的物体在水中也受到浮力的作用，认识 物体的沉浮由重力和浮力的大小决定。3.马铃薯在液体中的沉浮液体也能影响

4、沉浮，4.探索马铃薯沉浮的原因，液体是通过影响浮力从而影响沉浮。不同液 体单位体积的重量不同。一5.物体在液体中是沉还是浮*不同固体单位体积的重量不同。比同体积的 液体重的物体，在液体中下沉，比同体积的 液体轻的物体，在液体中上浮。，6.造一艘小船,科学与技术紧密相连，它们为人类的发展做 出了巨大贡献，/表1T改编教材的课题及概念构建逻辑参考文献：1.“沉和浮”单元教材解读与教学思考，周七零，新课程（上），2014-07-15.教学内容的优化与儿童科学素养的培养，曾恒志；张力；任祖林，教育教学论坛，2013-11-27.小学科学单元积件式组合教具的有效研制与应用研究，沈洋，第五届中国教育技术装

5、 备论坛获奖论文集（中），2014-11-012 .小学科学课探究活动之我见，冯国梁，甘甭教育，2013-05-01.在认知冲突中推动概念的发展，傅道龙，科学大众（科学教育），2010-12-203 .小学科学课程“物质科学”领域概念及教学研究，商瑞莹，首都师范大学，2014-04-28.基于建构主义的初中一小学科学概念教学衔接策略研究，孙璐璐，宁波大学，2013-06-084 .小学科学课围绕核心概念教学的实践探索，芮莉，北京教育学院学报（自然科学版），2012-09-20(三)本单元探究活动本单元设计的探究活动中，编者有意识地让学生自己去解决有关沉浮的许多 问题，学生将探究不同物体的沉浮，

6、形成他们关于对物体是上浮还是下沉的解释, 而且能够明白物体与被放液体间的相互关系。二、问题的提出虽然教材的内容和探究的顺序安排地有理有据，层层推进，但是最终构建的 知识构架却不那么尽人意。数次的执教本单元内容过程中，深切地感受到学生对 于本单元内容知识的混乱产生的复杂感，。结合五年级学生的认知水平和情感特 点，以下几个方面体现了教材编排得不恰当：(-)知识点的复杂性【片段】：在第二堂课的进行过程中，当我出示重量相同而体积不同的四个 正方体，请同学们猜测它们的沉浮状况时，出乎我的意料，居然绝大部分的人都 认为塑料块都是浮的。一“因为上节课我们学过同种材料构成的物体沉浮状况与大小无关/ 一住同 学

7、进行了解择。其他同学都很肯定地点头附和。一当然结果出乎了他们的意料，小方块有沉有浮：“难道上节课的结论是错 的？，有聪明的孩子意识到：“大的正方体是空心的！”一我解绛道：“没错，虽然看上去都是由塑料构成的，但是空心的塑料块是塑 料块和里面的空气的“混合体”，它和实心的塑料块并不是同一种物质，所以不 运用上节课的结论。，“那不是同一种物质有什么可比性呢？“看来沉浮与是否空心有关！”，“那上节课如果我们用的是空心萝卜怎么办？ ” 一时间课堂炸开了锅，我一时语塞，无言以对。一从第一课开始，学生先认识到沉和浮与材料种类有关，与物体体积、重量无 关，但实质上不是“与体积、重量无关”，而是应该“与体积、重

8、量都有关系”， 所以在第二课中进行进一步的探究，学生采用对比实验的方式认识到“如果体积 相同，重的物体容易沉；如果质量相同，体积小的物体容易沉”。当然这还远远没有涉及到“沉和浮”的木质，于是在第三课中我们使用橡皮泥进一步研究，发现“材料相同、重量相同、体积相同”的物体也能改变沉浮状 况，原来问题在“排开水的量”而非“体积”上，前一课的结论是不完整的。为什么排开的水量会导致沉浮变化呢？我们想到物体的运动与力有关，于是 学习了“浮力”这一概念，排开的水量决定了浮力的大小，而浮力的大小决定了 “沉和浮”。然而结论又错了，“浮力的大小”与“沉和浮”无关，“浮力的大小与重力 大小的比较”才决定了 “沉和

9、浮”。我们在第6课中终于认识到了这点。但是当老师出示的一模一样的两盆液体使得同一个马铃薯的沉浮改变了的 时候，学生对已有的知识又出现了怀疑一一液体性质也能改变沉浮。到了本单元最后一课，才知道原来液体性质是改变了浮力从而改变了沉浮， 还可以用“比同体积的液体重的物体，在液体中下沉，比同体积的液体轻的物体, 在液体中上浮”来直接判断物体的沉浮状况。这一系列的探究是略显复杂的。（-）知识框架的混乱性体积，J浮力，物体的密度3沉和浮从概念框架图中我们可以看出，教材是从整个知识框架中间部分的“重量” 和“体积”入手，从中间向左边的顺序构建知识网络，1-6课完成了这部分的搭 建。但是从本单元的第七课开始，

10、又突然引入“重量与体积之比”的说法，用物 体液体之间“同体积比重量”（其实就是密度）来判断沉和浮。这其实和之前六 堂课完全相反，从另一个维度来解释沉和浮，所以第六课和第七课之间的衔接会 出现很严重的问题，并且最后两堂课想要生成“沉和浮与液体的重量和体积的 比值有关”这一概念也非常困难。学生会非常迷糊一一明明已经掌握了通过浮力 和重力的大小比较就能判断沉浮（这一概念的形成比较容易也比较贴近学生的原 有认知），又出现“液体的性质”这个问题，液体的性质能影响浮力还可以理解, 可是“液体的性质和物体的性质比较”也能判断沉浮明显有些强人所难。出于对 五年级学生认知水平的考虑，教材回避了密度这一概念，但是

11、这知识点的难度还 停留在较高水平。（三）实际的不可操作性教科版科学内容的编排从小学生的年龄特点和认知规律出发，面向生活, 以学生的生活经验为主要线索，以探究为核心，帮助学生理解科学。然而在实际 操作过程中并不理想，每周三节课的课时安排意味着需要近三周的时间来完成一 个单元的研究。这么长的时间跨度导致了前后知识的不连贯，教师常常需要不停 地回顾上节课的知识才能来继续展开下一个研究。又由于学生兴趣的退散和注意 力的缺乏，形成的科学概念在一遍又一遍学习沉和浮的过程中越来越迷糊，无法 形成有效、清晰的科学逻相，最终事倍功半，导致实验的无趣和课堂的失败。再 加上知识点的混乱导致的作业正确率低下，必然会极

12、大地打击他们对于继续实验 探索的积极性。三、对沉和浮重新编排的探索和实践（-）改编的理念与背景五年级上册第四单元开启了运动和力的研究，在这个单元里学生已经充分接 触了重力、弹力、反冲力、摩擦力，了解了我们身边各种力的存在，清楚地掌握 了运动和力之间的关系：要使得物体改变运动状态（从静止到运动、从运动到静 止）都需要力的存在。这与沉和浮中的浮力一课联系紧密。浮力一课，是本单元的分水岭，也是笔者进行改编的关键。从本课开始, 学生将尝试解释物体在水中沉浮的原因。本课共编排三个活动，分别是“感受浮 力”，“测量一块泡沫塑料块的浮力”和“测量不同大小泡沫塑料块的浮力”。 编者的意图是通过一系列的探究活动

13、，让学生自己去发现并解释第1一一4课学 习的构成物体的材料、重量、体积大小对沉浮的影响，实际上学生在之前的学习 中，已经感受到了浮力的存在。为什么一定要花大量的时间和精力用14课 去暴露学生的前概念，为什么一定要从生活经验出发，为什么不延续运动和力 先来学学浮力呢?(-)改编的实践与案例1 .第一课浮力与现行教材不同的三维目标和教学重难点：科学概念：物体浸入水中的体积就是排开的水量，排开的水量越大，受到的浮力 也越大。卜教学难点:物体浸入水中的体积就是排开的水量，排开的水量越大，受到的浮力 也越大。2设计意图及课后反思：学生在平时的经验中，已经有了浮力的感受，当学生 在游泳时能够感受到水对身体

14、的浮力，当学生用救生圈游泳时.，更能感受到水的 浮力。笔者的意图是将“浮力”的概念与重力等其他力进行联系，并通过在操作 中亲身体验、逐步内化，在描述和推测中逐步修正并最终将体验转化成科学概念。笔者把浮力放在第一课，穿插了 “排开的水量”这一概念，去掉了与“沉 和浮”的关系，单纯理解浮力与排开的水量之间的关系，大致的教学内容没有改 变，导入和时候多与上学期的“运动和力”相联系。在教学过程中导入地非常流 畅，整个课堂思路清晰：认识浮力一一感受浮力一一探究影响浮力大小的因素一 一构建排开的水量概念。整个实验目的明确，学生反映良好2 .第二课下沉的物体会受到水的浮力吗增加的教学难点：当物体在水中受到的

15、浮力大于重力时就上浮，浮在水面的物体， 浮力等于重力；沉在水底的物体，浮力小于重力。设计意图及课后反思：将下沉的物体会受到水的浮力吗放在第二课，之 前的浮力一课中并没有提及的重力和浮力与物体沉浮之间的关系是重点，这 也是学生理解“力的平衡”的难点。在笔者试教过程中，尽量缩短了课中“测量 钩码分别浸入水中不同位置收到的浮力”和“分别测量大、中、小三块石块完全 浸入水中时受到的浮力大小”两个活动的时间，着重理解重力和浮力与物体沉浮 之间的关系。由于学生没有考虑过材料、重量、体积、是否空心等因素对沉浮的 影响，单纯从受力分析的角度很容易地接受了教学难点，单堂课的内容安排地比 较适当，教学成果显著。3

16、 .第三课马铃薯在液体中的沉浮与现行教材相同设计意图及课后反思：观察一发现一推测一验证是这堂课的总思路，这堂课 的结构和顺序不需改变，原设定的三维目标也能轻松落实，在执教过程中笔者发 现，学生会很快地意识到马铃薯在两种液体中的重力不会改变，所以影响沉浮的 肯定是浮力的变化，但是教学的重点是“一定浓度的液体才能改变物体的沉浮， 这样的液体有许多”，把学生的猜想留着下节课研究。4 第四课探索马铃薯沉浮的原因增加的三维目标：【科学概念】不同液体同体积下的质量不同，这是物体的一个特性。.【教学难点】，运用浮力和重力的概念，解释物体在水中的沉浮。【教学过程】一活动一：钩码在清水和盐水中受到的浮力大小（分

17、组实验）活动二：钩码在其他液体中受到的浮力大小（分组实验）/活动三：同体积清水、酒精、浓糖水、浓盐水的质量测量（演示实验）设计意图及课后反思：笔者简化了这节课的三维目标，把整堂课的研究对象 定为液体，三个活动层层推进，步步为营。由于前一课影响马铃薯沉浮的因素就 是液体，所以舍弃“同体积的物体的重量与同体积的液体重量相比较”这一科学 概念目标显得更加顺理成章，同时也均衡了课中内容的安排。上节课的成功使得 导入很自然，学生猜想液体的变化引起了浮力的变化，并自己设计实验进行了验 证。而后对于测试钩码在其他液体中受到的浮力大小也饶有兴致，但当笔者提出 “这些液体有什么不同才导致了产生的浮力不同”想要引

18、导至活动三时，学生由 于对酒精和浓糖水不熟悉，无法想到去比较它们的重量，达不到预设效果。于是 笔者在活动一之后就提出这一问题，学生亲自配过浓盐水，能意识到浓盐水的重 量较清水发生了变化，进而引导出“同体积比较”的概念，为下节课做好铺垫。 需要注意的是，活动三是对四种液体质量的测量而非比较，教师演示测出它们的 密度数据对下节课的引导至关重要。5 .第五课物体在液体中是沉还是浮全新的三维目标与教学重难点：【教学目标】d科学疑念：一1、同种材料构成的物体，改变它的质量和体积，质量与体积的比值不改变，沉浮状态不改变。/2、比同体积的水重的物体，在水中下沉，比同体积的水轻的物体，在水中上浮23、比同体积

19、的液体重的物体，在阂体中下沉，比同体积的液体轻的物体，在液体中上浮。“过程与方法：“1、学会用切分物体的方法研究沉浮变化。一2、通过简单的推测、跄证活动获得数据，并转化为证据，培养逻辑思维能力。， 情感、态度、价值观：认识到物体的沉浮现象是有规律的，规律是可以被我们认识的。【教学重点】d同种材料构成的物体，同时改变它的质量和体积，质量与体积的比值不改变，沉浮状态不改变。/【教学难点】，从数据中推测出同体积下物体和液体的重量比较可以判断沉浮。【教学活动】活动一：8立方厘米正方体的胡萝卜块在水中的沉浮，并切成1/2、1/4、1/8大 小，完成实险记录（演示实脸）原有大小1/21/41/8质量体积沉

20、浮状况结论：同种材料构成的物体，改变它的质量和体积，质量与体积的比值不改变, 沉浮状态不改变。活动二：实验：不同物体在水中的沉浮状况（分组实验）木块塑料胡萝卜有机玻璃石头铁每立方厘米质量（克）0.60.91.051. 182.67.8在水中沉浮状况结论：比同体积的水重的物体，在水中下沉，比同体积的水轻的物体，在水中上 浮。活动三：实脸：你能直接判断它们的沉浮吗？（演示实验）(注：括号中是该物质1立方厘米的重量，单位为克。)木块 (0. 6)塑料(0. 9)胡萝卜 (1.05)有机玻璃 (1.18)石头(2. 6)铁(7.8)清水 (1.0)酒精 (0. 8)浓盐水 (1.3)结论：比同体积的液

21、体重的物体，在液体中下沉，比同体积的液体轻的物体，在 液体中上浮。设计意图及课后反思：在执教现行教材过程最困难，最牵强也是导致整个单 元“浮力”部分和“密度”部分难以衔接的最重要一点就是：在“物体在不同的 液体中受到的浮力为什么会不同？影响马铃薯浮力大小的原因是什么？ ”这个问 题之后如何引导学生“从马铃薯和液体的重量去比较”。因为一个固体另一个液 体，学生根本没法理解为什么要去比较它们的重量，为什么同体积的物体比液体 重就会下沉。在这里科学概念难以构建，学生不是课堂的主体，教师的引导十分 生硬。笔者将现行教材第一课的内容作为本课的导入片断，在执教过程中感觉到十 分自然。个别学生能根据已有的知

22、识推测出改变物体的大小不影响沉浮，因为它 的重量和体积都变了，但仍有大部分同学感受到与原有经验的碰撞，激发了浓烈 的兴趣。由于在前一课提前介入了 “不同液体同体积下的质量不同”这一概念， 不仅在前一课中更深入更透彻地研究了液体的性质，也为此埋下伏笔。学生当场 发现胡萝卜的重量除以体积是一个固定的数值，由此落实了“不同固体每立方厘 米质量不同”这一概念的构建，接下来的活动也就水到渠成了。在活动二中学生 的兴致很高，有同学能联系到上节课老师测出来的每立方厘米的水重1克，从而 得出结论，让笔者着实惊喜。在活动三中有意识地运用固体和液体的“密度”大 小比较让学生猜测物体在液体中的沉浮，教师演示结果，课

23、堂的气氛达到了高潮。6 .第六课造一艘小船与现行教材相同设计意图及课后反思：增加橡皮泥排开的水量和液体的重量来进行一次橡皮 泥小船装载能力的比赛，作为单元的最后一课如何运用知识来解决实际问题是本 堂课的重点。让学生体会到科学与技术紧密相连，它们为人类的发展做出了巨大 贡献。四、对教材重新编排的体会教科版沉和浮内容的编排从小学生的年龄特点和认知规律出发，面向生 活，贴近生活。以学生的生活经验为主要线索，以探究为核心，帮助学生理解科 学，建构合理的科学知识与方法体系，培养学生善于用综合与联系的思想方法去 认识问题、解决问题。教材编排的逻辑性非常强，学生暴露前概念，从生活经验 出发，层层递进，步步为

24、营，慢慢地向“沉和浮”的最根本的原理靠拢，在一次 一次的实验中，逐步推翻在前一课中形成的不完整的“旧知识”，以此来形成让 人印象深刻的、发人深省的“新概念”，又在下一节课上找出这些“新概念”的 问题所在，逐步逼近。有助于极大地提高学生逻辑思维能力，感受到科学探索并 不是一帆风顺的，激发他们的兴趣，培养科学探索精神。教材牺牲了知识框架的 连续性以确保探究过程的科学性，但由于知识点的复杂性、知识框架的混乱性、 实际的不可操作性等等因素导致了教学过程中的种种困难。沉和浮单元其实包涵了 “浮力”和“密度”两大知识点，这两个知识就 算放在初中也是特别复杂和重要。本单元的科学概念的构建应该放在第一位，辅 以对学生自主探究能力和科学素养的培养。所以笔者试行了这样的编排，课时内 容安排地比较紧凑，考验教师实验材料的准备程度，不过学生的知识框架得到有 效构建，探究能力也能得到稳步培养，效果显著，见表1-1。