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2012年北京市中小学优秀课堂教学设计征集与评选1教学基本信息课题《下沉的物体会受到水的浮力吗》学科小学科学学段：高年级年级五年级相关领域物质科学教材书名：《科学》五年级下册出版社：教育科学出版社出版日期：2007年5月教学设计参与人员姓名单位联系方式设计者王少刚北京市海淀区红英小学13661168065讲课者王少刚北京市海淀区红英小学13661168065指导者王思锦北京市海淀区教师进修学校13601019929课件制作者王少刚北京市海淀区红英小学13661168065《下沉的物体会受到水的浮力吗》教学设计一、指导思想与理论依据本课的教学设计以“教与学的策略研究”为主题展开。为了更好的实现这一主题，在对本课进行教学设计时选择了“做中学”教育理论和建构主义的支架理论作为本课的指导思想与理论依据。（一）“做中学”科学教育理论“做中学”教育理论主要强调“亲身经历以探究为主的学习活动是学生学习科学的主要途径。”我国的《科学（3～6年级）课程标准》指出“学生是学习的主体。科学学习要以探究为核心。探究既是科学学习的目标，又是科学学习的方式。”一方面，探究是科学家在研究自然界的过程中用到的多种方法；另一方面，探究也是一种教学方法，能使学生“增加科学知识，获得对科学观点的理解，理解科学家是怎样研究自然界的”。本课的学习方式就是以探究学习为主，学生在观察中发现问题、提出问题，对问题进行假设性解释并通过实验获取证据，用证据来检验推测，从而建构新的概念。（二）建构主义的支架理论本课属于数据收集型科学探究课，建构主义理论是此类型课的基本理论。建构主义认为，知识不是通过教师传授得到，而是学习者在一定的情境即社会文化背景下，借助他人（包括教师和学习伙伴）的帮助，利用必要的学习资料，通过意义建构的方式而获得。基于这样的指导思想，为了切实地发挥教师的支架作用，为学生的学习过程提供有效的帮助和指导，本课在教学之前根据教学目标中涉及的科学概念对学生进行了前测，目的是为了在充分掌握学生前概念2012年北京市中小学优秀课堂教学设计征集与评选2的基础上进行有针对性的教学设计。在本课的教学中，学生通过情境的感悟，提出需要通过收集数据来解释现象的问题，并通过小组协作、集体交流等来形成对问题的看法，去“同化”或“顺应”过去的经验，形成新的知识和技能。二、教学背景分析（一）学习内容分析：本课选自教科版科学五年级下册《浮力》单元，隶属于《课标》中“物质世界”领域，“常见的力”的相关知识。1．课标要求分析：知道浮力是一种常见的力，力有大小和方向。2．教材要求分析：本单元是研究物体的沉浮规律，继而研究影响沉浮的变量（体积大小、质量、液体的密度），最后形成有关沉浮现象的本质解释。本单元的核心概念是有关物质的密度，它是物质固有的特性之一。密度是物质质量与体积的比值，它与物质的质量和体积都有关。密度是中学物理才涉及的科学概念，小学课标中并不要求学生理解，但是密度又与物体的沉浮有本质的关系。如何在小学课堂上研究沉浮规律又不涉及密度这个科学概念是本单元要解决的问题之一。课时内容《浮力》单元1《物体在水中是沉还是浮》初步感知物体在水中的沉浮2《沉浮与什么因素有关》沉浮与物体的轻重和体积的关系3《橡皮泥在水中的沉浮》4《造一艘小船》沉浮的应用5《浮力》用浮力与重力解释物体沉浮的原因6《下沉的物体会受到水的浮力吗》7《马铃薯在液体中的沉浮》物体的密度不同，影响它们的沉浮8《探索马铃薯沉浮的原因》3．中学教材要求分析：《浮力》是中学物理教学中的重要概念，具有很强的规律性。它必须是在学生学习了力的概念、力的测量、二力平衡以及质量、密度、压强等概念知识的基础上学习，物物质质世世界界领领域域常常见见的的力力位位置置与与运运动动简简单单机机械械重力、弹力、摩擦力五五上上浮力五五下下运运动动与与力力2012年北京市中小学优秀课堂教学设计征集与评选3知识的综合性高，难度大，这一章安排在已经学习物理课程将近一年的初二第二学期期末进行。（二）学生情况分析以往教学把本课作为《浮力》单元的第六课，本次教学把它作为起始课，在进行教学设计之前进行了前测，以了解学生的前概念水平。根据学生的概念发展情况，将学生的概念发展水平分为3个等级。概念水平等级的划分标准见下表：概念水平水平1水平2水平3浮力的概念不知道在水中漂浮的物体会受到水的浮力，不知道在水中下沉的物体也会受到水的浮力。知道在水中漂浮的物体会受到水的浮力，不知道在水中下沉的物体也会受到水的浮力。清楚的知道无论是在水中漂浮的物体还是在水中下沉的物体都会受到水的浮力浮力的大小与物体浸入水中的深度有关系片面的认为物体浸入水中越深受到的浮力越大。清楚的知道物体的浮力大小与物体浸入水中的体积有关系，浸入水中体积越大，受到的浮力越大。浮力大小与物体浸入水中的深度没有关系。测试方式采用问卷法附之以访谈法，共测试五年级（1班）35人，根据前测发现学生前概念水平如下：由上图可知，1.大部分学生的概念水平处于水平二，知道浮在水面的物体受到了水的浮力，不知道在水中下沉的物体也会受到水的浮力。2.所有学生根据自己的生活经验都片面的认为“物体浸入水中的深度越深受到的浮力越大”。1231003500510152025303540水平一水平二水平三浮力的概念物体浸入水中越深受到的浮力越大学生前概念水平2012年北京市中小学优秀课堂教学设计征集与评选4通过对课标，教科书，中学教材和学生已有经验的分析，我发现课标只要求学生知道浮力有大小和方向，对于学生来说太简单了，走在了学生之后，缺乏智力挑战，而教材的要求是研究物体的沉浮规律，继而研究影响沉浮的变量（体积大小、质量、液体的密度），最后形成有关沉浮现象的本质解释——密度，非常接近中学课标的要求。走在了学生之前，对于五年级的学生来说太难了，会将学生逼入绝境，使学生出现不必要的刚性断层，学生会出现厌学情绪，不利于学生的发展，这两者都是不可取的。（三）对策我根据学生的实际情况重新确定了教学目标。对学生们都熟悉的“漂在水面上的物体都受到水的浮力”不进行探究，而是直接用实验研究“下沉的物体会受到水的浮力吗”，从而纠正学生“下沉的物体不受浮力”的错误观念。针对前测当中只有3名学生设计出了验证方案，并且没有学生想到用测力计验证，我在提供材料的基础上让学生设计实验，为学生在这里搭设了“脚手架”，简洁而鲜明。对于“影响浮力大小的因素”，大多数学生包括很多成人都会错误地认为“物体在水中越深，受到的浮力越大”。本节课的教学我充分利用学生已有的错误生活经验，制造认知冲突，发展学生的认知，在克服学生思维障碍的过程中发展学生的思维能力。通过实验纠正自己的错误观念，同时也培养学生分析数据的能力和实事求是的科学态度。（四）教学方式与教学手段说明为了达成教学目标，采用了谈话法、演示法、探究法等教学方法，用了课件、实物展示台等现代教学手段，让学生更清楚活动步骤，加深概念的理解。教师创设一定的情景，引导学生对“下沉的物体会受到水的浮力吗”进行猜测和思考，然后根据教师提供的材料设计实验证明自己的想法，通过分析数据得出结论，在分析数据的过程中产生新的问题“物体沉入水中的深度不同浮力的大小怎样变化？”学生再次亲身经历提出问题、假设、实验、收集证据、分析数据、寻找规律，得出结论这样一个完整的科学探究过程。本课以科学探究为主要的呈现形式，以小组探究为主要教学方式。交流讨论、实验验证、小组合作、多媒体辅助教学（五）技术准备教具的准备在科学教学中具有极其重要的地位，因为好的教具可以帮助学生顺利地完成实验并得到较准确的实验数据。在本课中，为了提高教学效率和采集有效数据，在实验材料的准备方面我做了以下尝试：1．传统测力计与电子测力计的选择（1）利用传统测力计测量物体在不同深度处受到的浮力。2012年北京市中小学优秀课堂教学设计征集与评选5优点：学生比较熟悉，简单易用。缺点：误差比较大，尤其是物体完全浸入水中之后，稍稍晃动指针就会发生变化，学生很难把数据读准，就会根据头脑中的潜意识去估读数据，造成数据的“不真实”，对后面分析数据造成很大的影响。（2）利用电子测力计测量物体在不同深度处受到的浮力。优点：误差小，测量的数据客观，不以人的意识发生变化，电子屏显示容易读取，有利于后面对于数据的分析。缺点：学生不太熟悉，单位是质量单位千克，需要换算成力的单位牛顿。根据以上尝试，我最终选择电子测力计，是因为它稳定性强，误差小，数值客观而且容易读取，更有利于数据的采集，为后面分析数据提供了很大的帮助。针对它的缺点，我在课前带领学生进行了练习。2．在如何调整物体浸入水中的深度上，为了提高实验效率，减小误差，我利用铁架台固定测力计，这样学生就可以在实验中轻松调节物体浸入水中的深度，减小误差，提高课堂效率。3．实验记录单的设计，按完成的先后顺序粘在老师的统计表中，可以在实物投影仪上展示每个小组的实验数据。实验记录单上绘制了模拟图形，方便学生数图（数据和图形）结合分析数据。（五）前期教学状况（1）本课是作为《浮力》单元的起始课来进行教学的，学生对于“浮力”还没有进行深入的学习，只有生活中片面的甚至错误的经验。（2）“物体的体积”在数学课中是五年级下学期的内容，学生对“体积”一词比较陌生。三、教学目标（一）知识与技能1．水对浸在水中的物体有竖直向上的托力，物理学中把这个托力叫做浮力。2．浮力的大小与物体浸入水中的体积有关系，物体浸入水中的体积越大受到的浮力越大，物体浸入水中的体积不变浮力大小不变。（二）过程与方法1．能够利用测力计验证在水中下沉的物体也会受到水的浮力，并能计算出所受浮力的大小。2．测量同一个物体在水中的不同深度受到的浮力，将实验数据进行记录并进行逻辑推理。2012年北京市中小学优秀课堂教学设计征集与评选6（三）情感、态度、价值观1．通过对实验数据的测量和记录，培养学生在科学研究的过程中重视实证、以事实为依据、客观地对待问题的科学素养。教学重难点：1．重点：设计实验验证下沉的物体会受到水的浮力。2．难点：通过实验数据的分析发现物体浸入水中的体积越大受到的浮力越大，物体浸入水中的体积不变浮力大小不变。教学准备：1．教师演示材料：苹果、测力计2．小组实验材料：泡沫块、乒乓球、木块、测力计、电子测力计、烧杯、实验记录单四、教学流程示意教学环节教学流程概念形成过程五、教学过程课前谈话：谈话：最近在网上人们选出了两个改变过世界的苹果，你们知道是哪两个苹果吗？总结：根据学生说的补充讲述牛顿和苹果的故事，乔布斯和苹果的故事。探究Exploration今天研究第三个苹果，第三个苹果为什么往地上落？物体在水中的体积不同受到的浮力的变化规律是什么前概念—重力的概念浮力概念的建立应用浮力大小与浸入水中体积的关系巩固浮力大小与浸入水中体积的关系参与Engagement解释Explanation物体在水中的深度不同受到的浮力有什么变化迁移Evaluation浮力大小与浸入水中体积的关系感受漂浮在水面的物体受到的浮力和浮力的方向下沉的物体是否受到水的浮力为什么物体完全浸入水中之后浮力的大小就没有变化了两个改变世界的苹果（牛顿和苹果，乔布斯和苹果）课前谈话激发学生兴趣2012年北京市中小学优秀课堂教学设计征集与评选7一、参与(Engagement)（一）复习重力1．谈话：今天我们来研究第三个苹果。教师边说边出示一个苹果，并且不小心掉到地上。2．提问：苹果看到这么多同学，有些“激动”。苹果一“激动”为什么往地上落？课前谈话刚刚讲了牛顿和苹果的故事，学生在这里马上会说出，“是因为受到了重力”。设计意图：看似教师的一个“失误”，实际上是拉近教师和学生之间的距离，激发学生上课学科的兴趣，同时为复习重力的三要素做好铺垫。3．提问：重力是谁给苹果的，方向是什么？五年级的学生已经学过重力的概念，在这里会说出重力是地球给苹果的，方向是竖直向下。设计意图：以学生进入学习情境前的知识为起点进行教学，帮助学生迁移已有的关于重力的知识，呈现学生前概念水平。同时强化力的三要素，力有大小、方向和作用点。4．教师根据学生回答适时板书：重力地球，竖直向下（二）