小學科學《浮力》實驗的改進與創新

胡晗

《小學科學課程標準》指出：小學科學課程是一門基礎性、實踐性和綜合性課程，小學科學課程把探究活動作為學生學習科學的重要方式。[1]實驗作為小學科學探究活動中的重要環節，是激發學生學習興趣，培養學生觀察、動手、思維和表達能力的重要載體。因此，實驗教學在小學科學課堂教學中有著至關重要的作用。

現行小學科學教材主要包括物質科學、生命科學、地球與宇宙科學和技術與工程四個領域，科學探究貫穿整個小學科學課程內容的始終。通過一段時間的課堂教學實踐，不難發現，現行科學教材中的實驗存在著不少問題，如實驗探究性不強、實驗操作不便、實驗現象不直觀、實驗成功率不高等問題。從有利于學生發展的角度出發，結合對課標及教材的分析，本文提出了小學科學《浮力》一課的實驗的改進與創新方案。

一、學情分析

學生在前期的學習中已經知道了重力、拉力相關知識，也經歷了物體的沉浮等探究活動。在第三課中學生已經知道“物體在水中排開水的體積叫做排開的水量”，本節課讓學生進一步感受浮力，探究浮力和排開的水量之間的關系，為后續研究奠定基礎。通過對我校五年級學生的調查發現，雖然絕大部分學生知道生活中的物體在水中有沉和浮兩種現象，也能夠準確地判斷生活中常見物體的沉浮。但只有小部分學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象，學生不知道測量浮力的方法，也不知道物體在水中沉浮的本質。

二、教學目標

1.知識與技能：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：學會用彈簧測力計測量物體在水中受到的浮力;運用浮力和重力的關系解釋物體在水中的沉浮。

3.情感態度價值觀：懂得方法的改進有利于研究的順利進行;懂得數據在分析解釋過程中的重要性。

三、實驗設計思路

基于以上分析以及對教材的研讀，我對《浮力》一課的實驗進行了再設計，將本課的三個實驗縮減為兩個實驗。原因是教材中的“實驗二測量泡沫塑料塊受到的浮力”和“實驗三測量大小不同的泡沫塑料塊受到的水的浮力”其探究目標都是明確“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。通過教學實踐，發現在完成實驗二的基礎上再去進行實驗三的探究，實驗三的內容已經失去了探究性，此實驗環節稍顯多余。因此，將本課的內容調整為兩個實驗內容，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感受浮力。二是將測量泡沫塑料塊受到的浮力改為測量塑料瓶受到的浮力。

四、實驗教學過程

實驗一：感受浮力

實驗器材：塑料瓶1個、塑料桶1個、水。

實驗過程：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學生對浮力的感受）

實驗知識點：

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

2.像塑料瓶這樣浮在水面上的物體，都會受到水的浮力。

3.當塑料瓶靜止浮在水面上時，它受到的浮力等于它受到的重力，且方向相反。

實驗二：測量塑料瓶受到的浮力

圖7?實驗所需器材

圖8?裝小石子塑料瓶（浮）受力分析

實驗器材：自制溢水桶1個、開口塑料瓶1個、小石子若干、10N彈簧測力計1個、方座支架1套、1000mL塑料量杯1個、水。

實驗原理：F_浮=G_石+G_瓶

實驗過程：

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，用彈簧測力計測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，即為此時排開的水量。此時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。分別測量此時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。

實驗記錄：（一組測量數據）

順著實驗二的思路，學生會發現繼續往塑料瓶中加入小石子，塑料瓶會下沉到水底。此時，可將實驗內容延續至“第6課 下沉的物體會受到水的浮力嗎”的教學中。

五、實驗效果評價

改進后的實驗，達到了如下效果：

1.實驗材料易取。學生只需準備好生活中常見的飲料瓶和小石子，教師準備好測力計和方座支架等器材即可對物體在水中所受浮力進行測量。

2.實驗操作性較強。對于喜歡動手的小學生而言，過于復雜的實驗原理、實驗裝置和實驗操作會消磨小學生對于科學實驗的積極性。因此，在本實驗中盡可能的簡化實驗裝置，運用學生易于理解的原理進行實驗，將可操作性強的實驗活動帶給學生。

3.實驗現象明顯。實驗中使用測力計測量物體在水中所受浮力的同時，還能直接用量杯測得溢水桶中溢出的水的體積，即為物體排開的水量。通過對數據的整理和分析，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系。

4.實驗內容層次分明。通過對教材中“第五課 浮力”和“第六課 下沉的物體受到水的浮力嗎”兩課實驗教學內容的重新安排（實驗教學內容安排如下）：

學生在親自參與的實驗探究活動中會明白：第一，無論是在水中浮還是沉的物體，都會受到水的浮力。第二，物體所受到的浮力與排開的水量有關，排開的水量越多，物體所受的浮力越大。第三，整個實驗過程中塑料瓶由浮到沉的變化，能夠引發學生的思考。通過分析物體所受的浮力和重力的關系可揭示物體在水中沉浮的本質。即物體自身的重力小于物體所受的浮力時物體上浮，物體自身的重力大于物體所受的浮力時物體下沉，物體自身的重力等于物體所受的浮力時靜止在水面。

實驗是科學教學的靈魂，是點燃學生學習興趣的最佳載體。廣大科學教育工作者們應深鉆教材、反思教學、不斷改進和創新科學教學，讓學生獲得應有的成長與發展。