小学科学《浮力》实验的改进与创新
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小学科学《浮力》实验的改进与创新
《小学科学课程标准》指出：小学科学课程是一门根底性、实践性和综合性课程，小学科学课程把探究活动作为学生学习科学的重要方式。[1]实验作为小学科学探究活动中的重要环节，是激发学生学习兴趣，培养学生观察、动手、思维和表达能力的重要载体。因此，实验教学在小学科学课堂教学中有着至关重要的作用。
现行小学科学教材主要包括物质科学、生命科学、地球与宇宙科学和技术与工程四个领域，科学探究贯穿整个小学科学课程内容的始终。通过一段时间的课堂教学实践，不难发现，现行科学教材中的实验存在着不少问题，如实验探究性不强、实验操作不便、实验现象不直观、实验成功率不高等问题。从有利于学生开展的角度出发，结合对课标及教材的分析，本文提出了小学科学《浮力》一课的实验的改良与创新方案。
一、学情分析
学生在前期的学习中已经知道了重力、拉力相关知识，也经历了物体的沉浮等探究活动。在第三课中学生已经知道“物体在水中排开水的体积叫做排开的水量”，本节课让学生进一步感受浮力，探究浮力和排开的水量之间的关系，为后续研究奠定根底。通过对我校五年级学生的调查发现，虽然绝大局部学生知道生活中的物体在水中有沉和浮两种现象，也能够准确地判断生活中常见物体的沉浮。但只有小局部学生知道物体在水中受到的力叫做浮力、能够例举出生活中一些其他的浮力现象，学生不知道测量浮力的方法，也不知道物体在水中沉浮的本质。
二、教学目标 1.知识与技能：知道上浮的物体在水中都受到浮力的作用，明确浮力与重力的关系。知道物体排开的水量越多，受到的浮力也越大。
2.过程与方法：学会用弹簧测力计测量物体在水中受到的浮力;运用浮力和重力的关系解释物体在水中的沉浮。
3.情感态度价值观：懂得方法的改良有利于研究的顺利进行;懂得数据在分析解释过程中的重要性。
三、实验设计思路
基于以上分析以及对教材的研读，我对《浮力》一课的实验进行了再设计，将本课的三个实验缩减为两个实验。原因是教材中的“实验二测量泡沫塑料块受到的浮力”和“实验三测量大小不同的泡沫塑料块受到的水的浮力”其探究目标都是明确“物体在水中排开的水量越多，受到的浮力越大”这一核心概念。通过教学实践，发现在完成实验二的根底上再去进行实验三的探究，实验三的内容已经失去了探究性，此实验环节稍显多余。因此，将本课的内容调整为两个实验内容，一是感受浮力将手压水槽中的泡沫塑料块改为手压塑料桶中的塑料瓶来感受浮力。二是将测量泡沫塑料块受到的浮力改为测量塑料瓶受到的浮力。
四、实验教学过程
实验一：感受浮力
实验器材：塑料瓶1个、塑料桶1个、水。
实验过程：将空塑料瓶放水装水的塑料桶中，用手轻压塑料瓶直至其完全浸入水中后松手，并观察松手后的现象。〔用塑料桶的目的是它能装更深的水，用手将塑料瓶压入水中更深能增强学生对浮力的感受〕 实验知识点：
1.把塑料瓶往水中压，手能感受到水对塑料瓶有一个向上的力，这个力我们称它为浮力。
2.像塑料瓶这样浮在水面上的物体，都会受到水的浮力。
3.当塑料瓶静止浮在水面上时，它受到的浮力等于它受到的重力，且方向相反。
实验二：测量塑料瓶受到的浮力
图7 实验所需器材
图8 装小石子塑料瓶〔浮〕受力分析
实验器材：自制溢水桶1个、开口塑料瓶1个、小石子假设干、10N弹簧测力计1个、方座支架1套、1000mL塑料量杯1个、水。
实验原理：F浮=G石+G瓶
实验过程：
1.往溢水桶中参加一定量的水，往方形开口容器中参加一定量的小石子，用弹簧测力计测量出塑料盒和小石子的在空气中所受的重力。
2.将装好小石子的塑料盒轻放至溢水桶中，待溢水桶的出水口不再出水后读出塑料量杯中水的示数，即为此时排开的水量。此时的塑料盒受到的浮力即为塑料盒和小石子的在空气中所受的重力。
3.重复以上操作，通过向容器中增加小石子，改变塑料容器浸入水中的深度。分別测量此时容器和小石子的在空气中所受的重力，读取塑料量杯上的示数。 实验记录：〔一组测量数据〕
顺着实验二的思路，学生会发现继续往塑料瓶中参加小石子，塑料瓶会下沉到水底。此时，可将实验内容延续至“第6课下沉的物体会受到水的浮力吗”的教学中。
五、实验效果评价
改良后的实验，到达了如下效果：
1.实验材料易取。学生只需准备好生活中常见的饮料瓶和小石子，教师准备好测力计和方座支架等器材即可对物体在水中所受浮力进行测量。
2.实验操作性较强。对于喜欢动手的小学生而言，过于复杂的实验原理、实验装置和实验操作会消磨小学生对于科学实验的积极性。因此，在本实验中尽可能的简化实验装置，运用学生易于理解的原理进行实验，将可操作性强的实验活动带给学生。
3.实验现象明显。实验中使用测力计测量物体在水中所受浮力的同时，还能直接用量杯测得溢水桶中溢出的水的体积，即为物体排开的水量。通过对数据的整理和分析，很容易可得出物体在水中所受的浮力和排开的水量之间的关系。
4.实验内容层次清楚。通过对教材中“第五课浮力”和“第六课下沉的物体受到水的浮力吗”两课实验教学内容的重新安排〔实验教学内容安排如下〕：
学生在亲自参与的实验探究活动中会明白：第一，无论是在水中浮还是沉的物体，都会受到水的浮力。第二，物体所受到的浮力与排开的水量有关，排开的水量越多，物体所受的浮力越大。第三，整个实验过程中塑料瓶由浮到沉的变化，能够引发学生的思考。通过分析物体所受的浮力和重力的关系可揭示物体在水中沉浮的本质。即物体自身的重力小于物体所受的浮力时物体上浮，物体自身的重力大于物体所受的浮力时物体下沉，物体自身的重力等于物体所受的浮力时静止在水面。
