小学科学《浮力》一课的创新与思考 论文.docx

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1、小学科学浮力一课的创新与思考摘要：本文讨论的是教育科学出版社小学科学，五年级下册第一单元第三 课浮力，一课中的教学设计和实验改进。从课本内容的调整、实验的可行性、实 验数据的准确性、学生的实际操作等方面，作者进行了几点改变和思考。同时对根 据课堂教学的实践，作者对自己的设计进行了反思。关键词：浮力实验、改进、创新、推压力计。引言：从义务教育科学课程标准（2017年版）在教学具开发建议中提到, 科学探究离不开物质材料的支持，精心设计的教学具可以帮助学生更好的理解抽象、 难懂的科学知识。教具的设计，应着眼于帮助教师向学生清楚演示抽象、难懂的科 学概念。而在设计及执教浮力这一课的过程中，我发现课本提

2、供的实验方法和 流程存在一定的不足之处。针对问题和学生的认知特点，按照探究一研讨的教学方 法，如何让学生做好在探究之前准备、如何运用有结构的材料、以及探究的过程中 更便捷、准确的获得探究结果都是我们希望解决的问题。-、平衡力概念的引入和介绍1 .教材中关于平衡力的处理本节课是教育科学出版社小学科学，五年级下册第一单元浮和沉的第 五课，前面四课的内容，从观察物体在水中的浮和沉，到物体在水中的浮和沉的影 响因素，做了一系列的实验和解释。已经让学生对浮力这一抽象的概念有了一定的 感受。因此本课从感受浮力的角度切入，让学生通过按压，感受泡沫块在水中的受 力情况，来对浮力进行描述，从而得到浮力的两个关键

3、词：水对泡沫塑料块产生的、 响上的力。紧接着课本就给出了： 当泡沫块静止浮在水面上时，它受到的浮力，等于它受 到的重力，且方向相反。平衡力的概念在此突然给出，显得非常突兀，因为学生 之前并没有对物体进行受力分析的基础，并且对力这样的抽象概念概念时比较模糊 的。但是平衡力是后面测量浮力大小的基础，十分重要，所以我增加了一些设计。2 .我的设计与改进五年级学生已有的知识结构是四年级学习的重力，因此我将此处抽象的平衡力 的概念进行了具象化。我的处理方式是：首先请两位力气差不多的同学上台进行拔 河比赛，在比赛的过程中，让学生体会，原来静止不动也有可能是两边的拉力大小 相等，方向相反；接着请一位同学提一

4、桶水，请同学们根据刚刚的拔河比赛，推测 此时水桶受到的力，以及水桶静止的原因。3 .我的反思（1）通过这两组实验，学生能够很快的理解，泡沫块受到的浮力与重力大小相 等、方向相反。为后面思考测量浮力的方法起到很好的铺垫作用。（2）对于力的三要素：方向、大小和作用点，由于时间问题，对作用点这一 要素，我选择了忽略讲解，但这样分析是缺乏科学性的。（3）通过课堂教学实践发现，学生在进行该项活动时，所用的时间往往超过预 期的3分钟，这取决于学生对重力这个知识点的记忆程度。因此课前还是应该改做 好学情调查。二、实验改进课本中对于测量浮力的实验设计部分，采用学生讨论的方式开始。学生首先讨 论：当泡沫块压入水

5、中时，它受到的浮力有变化吗？ 得出有变化的结论后，接着讨 论如何用弹簧测力计测出浸入水中泡沫塑料块受到的浮力大小。在教学实践中我发现，即使学生已经知道了，漂浮在水面的泡沫塑料块，受到 的浮力大小等于重力大小。当我问至厂如何测量此时泡沫塑料块受到的浮力大小？ 时, 学生仍然是不知道该怎样进行操作的。他们有的按，有的秤，无法将测量浮力与以 往的知识结构挂钩。因此我对这部分的改进如下：（一）实验步骤改进我在测量变化的浮力之前，增加了一个学生实验：设计并测量浮在水面上的泡 沫塑料块受到的浮力大小。并将本实验代替了课本中测量小部分浸入水中的泡沫塑 料块受到的浮力大小实验。这样改进的好处是，很多学生会立刻

6、回想起来，刚刚学习的平衡力的知识点， 从而顺利的设计出实验，得出此时泡沫塑料块受到的浮力大小。接下来再讨论：如 何测量出浸入水中不同体积的泡沫塑料块收到的浮力大小？ 方便学生对知识进行垂 直迁移。（二）实验方法改进1 .课本实验分析课本中在测量浸入水中不同体积的泡沫塑料块收到的浮力大小时，采用的是， 使用弹簧测力计加滑轮的设计，对泡沫塑料块施加向下的压力。再根据浮力大小二重力大小+拉力大小的式子，以及记录的实验数据，计算出浮 力的大小。图1：课本提供的实验方法，图2：课本出示的实验记录表格1在学生得出浮力大小与排开的水量的关系后，统一浸入水中的多少这一变量,测量大小不同的泡沫塑料块完全浸入水中

7、时所受到的浮力大小O大小不M的也泳FXiOH4c的启力旭不收qa重G,a M4/小皓上4、图3：课本出示的实验记录表格2如此设计的优点是：（1）学生对弹簧测力计的使用方法已经比较熟悉；这样的实验设计逻辑清晰，既然无法在水下使用弹簧测力计，那就使用定滑轮, 改变拉力的方向，按照学生的思路，这一点很容易想到。能够充分的发挥学生在设 计时主动性。（2）第二组实验，作为第一组实验的补充，从两个角度对浸入水中的体积进行 阐述，加深印象。并且学生在熟悉了实验操作后，再进行实验，既可以锻炼学生的 操作能力，又能提升学生对于实验的严谨性的认识。但我认为，设计也有不可忽略的问题：（1）拉力的方向问题：这是导致实

8、验误差最大的问题。实验中涉及的三个力分 别是重力、浮力以及拉力，这三个力是同一作用点、竖直方向上的三个力。但是在 实验操作中，由于操作难度大，学生不免会出现拉力不在竖直方向上的问题，这对 实验数据的影响很大。图4：实际操作中可能出现的误差原因示意图通过实验我们发现，当理论拉力的方向与实际拉力的方向的夹角越大，拉力 的误差越大。泡沫塑料块的体积越大，越难达到理论拉力的方向。(2)水对滑轮和绳子的阻力：由于水压，滑轮在水底的转动有一定的阻力，绳 子与滑轮之间也有摩擦力，都会导致实验的误差变大。(3)关于表格中排开的水量，这一实验数据无法根据课本提供的实验得出。 排开的水量这一概念指的是排开水的体积

9、，要准确测量排开水的体积，需要用到烧 杯、量筒等一系列的仪器。不仅增加了原本实验的内容和难度，还增加了课堂实验 的时间。2 .改进思路(1)原理改进：将向下的拉力改为向下的压力。浮力大小二重力大小+压力大小。(2)仪器改进：直接使用可以测量压力的推压力计，测量向下的压力。该仪器 既可以测量压力，又可以测量拉力，使用方便，操作简单，数据准确易读。图5：推压力计示意图（3）实验记录表格改进：利用表格里面的图片和等式，指导学生进行实验操作 和计算。本节课的目标是根据观察，能够得出物体浸入水中的体积越大，排开水的体积 越大，受到的浮力也越大。的结论就可以了，不需要具体的体积数字。因此把排开的水量改为其

10、他发现，因为液体是红色的，还有初始水位的提示, 学生很容易发现，水槽内液面的上升。然后再通过水平迁移，从液面的上升的原因 联系到排开水的体积，得到最终结论。3.我的实验设计1）实验原理：静止在水中的泡沫塑料块，受到的向上浮力大小，等于向下的重力大小与压力 大小之和。（2）实验仪器：大小不同的三块泡沫塑料块（带绳子，有序号）、水槽一只（含水和水位标 签）、推压力计一个，实验记录单。（3）实验步骤：观看推压力计的使用视频，了解使用注意事项。调整推压力计到测量拉力模式，测量泡沫块的重力。计算漂浮的泡沫塑料块受到的浮力大小。根据此时浮力大小等于重力大小， 计算出浮力大小。测量泡沫塑料块的一半被压入水中

11、时受到的浮力大小。调整推压力计到测量 压力模式，用压力计将泡沫塑料块压入水中一半（液面至泡沫塑料块的刻度处）读 取此时的压力大小。根据此时的浮力大小等于重力和压力之和，计算出此时的浮力 大小。（由于是同一块泡沫塑料块，重力在此默认为已知）测量泡沫塑料块全部被压入水中时受到的浮力大小。调整推压力计到测量压 力模式，用压力计将泡沫塑料块完全压入水中，读取此时的压力，计算浮力大小。比较测量的三组浮力的大小，推测影响泡沫塑料块受到的浮力大小因素，以 及浮力大小与烧杯内液面高度的关系。重复步骤和，分别将三块大小不同的泡沫塑料块完全压入水中，测量 三块泡沫塑料块分别被完全压入水中时受到的浮力大小。（4）实

12、验结果三、实践和反思1 .课堂实录：（节选）（1）片段一：师：为什么两位同学同时在使力，却都静止在这里？生：他们的力气一样大。师：除了力气一样大，还有别的原因吗？生：他们一个向左拉，一个向右拉。师：所以，当两个力大小相等，方向相反的时候，受到力的物体会保持静止不 动。现在你能分析一下，吊着的这个祛码为什么也是静止的呢?师：如果我剪断绳子，会怎么样？为什么？生：因为祛码受到了重力。还有绳子的拉力，并且拉力和重力大小相等，方向 相反，所以祛码不动。（2）片段二：师：现在你能测出你们桌上的泡沫块，浮在水面时受到的浮力吗？你打算怎样 测量？生：测量它的重力，就等于浮在水面的浮力了。师：为什么？生：因为

13、它静止了，和刚刚的祛码一样，但是没有绳子，有水的浮力也是一样 的。（板贴：浮力，重力，静止时，浮力二重力）师：好的，那你来试一试吧。生：上台演示（希沃：实时拍摄实验过程）（3）片段三：师：只要是完全浸没的物体，受到的水的浮力都一样大吗？生：不一定。师：我现在有三块大小不同的泡沫块，把他们完全浸没在水中，它们受到的浮 力一样大吗？生：不是。师：谁受到的浮力会最大？请在图片上标出它们受到的浮力大小的顺序。生：进行预测。1号最大，3号最小。师：为什么？生：1号的体积最大。师：泡沫块受到浮力的大小与是否完全浸没无关，而是与泡沫块浸入水中的体 积有关。泡沫块浸入水中的体积越大，受到的水的浮力越大。现在你

14、能解释，为什 么完全浸没的泡沫块受到的浮力更大了吗？生：一块泡沫块，当他完全浸没时，泡沫块浸入水中的体积，比不完全浸没时 要大，所以受到的浮力更大。2 .问题与反思：（1）由于时间问题，这堂课我没有完成第二个探究实验，而是把探究改成了判 断和分析。造成这个问题的原因有：预设的时间不合理，比如我预设学生演示的时间是2分钟左右，但是实际学 生操作，由于是新的仪器，学生不熟练，需要指导，因此耽误了时间。由于对于学情调查的不够全面，提出的问题对学生来说有一定的难度。比如: 从拔河到吊着的祛码的受力分析，学生很容易想到绳子的拉力，但是重力的知识点, 由于时间太久，需要引导；从液面升高到排开水的体积的转换

15、，要结合学生数学课 的知识点，对学生来说迁移也需要一定的时间。课前没有进行有效的分组安排，导致有的小组实验时比较慢，延长了实验的 时间。(2)本节课我使用的有结构的材料主要是四个：带绳子和标志线的泡沫塑料 块、被染红的水、带初始水位线的水槽和推压力计。从教学效果来看，这四个材料 都起到了我预设的作用。尤其是推压力计的使用，大大降低了实验的操作难度，并 且让数据变得准确。水槽上的初始水位线贴纸，能够很好的暗示学生注意观察水槽 内液面的变化。除了以上材料，通过查阅资料我发现有的学校采用了具支量杯来测 量排水量，这样既简便又准确的实验器具，能够在增加实验科学性和准确性的同时， 给学生提供更加科学的概念。(3)在这新旧教材交替的时间节点上，上了旧版教材的这么一节课，既是对自 己过去的教学的总结，也是对未来教学的探究。从2017版义务教育科学课程标准 和已经更新的1-4年级新教材来看，未来科学教学的趋势是，学生的主体性得到了更 多