五年级下册科学教案-1.2 沉浮与什么因素有关 教科版

第2课 沉浮与什么因素有关
学情分析
第一课中三个班级的学生均预测物体的沉浮与重量和体积都有关系，充分显示出这两个因素的重要，从附图1可以清楚看出同龄学生的前概念具有共性。但有趣的是，第一节课的第三个实验“同种材料构成的物体在水中的沉浮与它们的重量和体积无关”，否定了学生的前认知，这究竟是怎么回事呢？物体在水中的沉浮还有什么规律呢？相信这节课的学习会引发学生对沉浮更大兴趣。
教学
目标
科学概念
1．物体的沉浮与自身的重量和体积都有关系。
2．不同材料构成的物体，如果体积相同，重的物体容易沉；如果重量相同，体积小的容易沉。【教学重点】
过程与方法
3．用控制变量的科学方法，探索物体沉浮的原因。【教学重点】
4．学习用分析的方法研究影响沉浮的因素。【教学难点】
情感态度
与价值观
5．在实验中理解控制变量的科学方法和思想的意义。
课前准备
每个小组自备一个水槽、泡沫塑料块、蜡烛头、带盖的小瓶、白萝卜、橡皮、10枚回形针、3块相同大小的小木块。
教师准备实验表格、教学课件、短视频。
教学设计与过程
备注与说明
一、导入前概念 引出新问题：【4分钟】
师：上节课我们在一起开始研究一个新的现象，谁记得是什么现象？
生：物体在水中是沉还是浮。
师：非常好！今天这节课，我们继续研究物体在水中的沉与浮，看看物体在水中的沉与浮还有一些什么规律？【板书课题：沉浮与什么因素有关？】
【出示PPT并展示上节课的思维图（图1）。】
师：同学们看PPT画面，回忆上节课实验告诉我们物体在水中的沉与浮与哪些因素有关呢？思维图上展示的是上节课同学们预测的物体在水中的沉与浮可能与这些因素有关，那么经过实验，证明了物体在水中的沉浮与这些预测因素中的哪一个有关呢？
生：与物体的材质有关。
师：你能举例说明吗？同学们可以参看一下上节课的实验表格。
生1：回形针是铁做的，它就沉下去了。
生2：蜡烛是蜡油做的，它就浮在水面上。
生3：带盖子的空瓶是塑料做的，所以它就浮在水面上。
师：（在思维图上勾出“材质”）通过上节课的实验证明了物体在水中的沉浮与材料有关，并获得了本单元的第一个结论：物体在水中的沉浮与构成它们的材料有关。
物体在水中的沉与浮还与其他因素有关吗？不同材料构成的物体在水中的沉与浮与它的重量和体积有没有关系呢？这是这节课我们要研究的。
生们小声猜测：有关系。
师问：有什么关系呢？我们要找到它们的规律，我们也要用实验证明。
二、回顾全过程，巩固新途径【4分钟】
师：同学们是否还记得，上节课武老师告诉大家，科学探究的过程包括哪几步？
【出示PPT】
生：提出问题---作出假设---制作方案---搜集信息---处理信息---获得结论---表达交流---评价反思。
师：“提出问题”探究的关键，“作出假设”就是先预测一下，“制作方案”是科学探究最重要的一个环节，“搜索信息”是要仔细搜索实验过程中的各种信息，“处理信息”就是通过归类、分析，寻找出核心信息，“获得结论”是整个探究过程中最愉快了，“表达交流”是分享的过程，“评价反思”就是找问题取经验。利用上述八步，上节课的实验中我们已经获得一个重要结论“物体在水中的沉浮与物体的材料有关”。
师：请1学生把上述结论跟大家再说一遍。
生1：物体的沉与浮跟它的材质有关。
师：有没有认为需要补充的地方？
生2：物体在水中的沉与浮与它的材质有关。
师：你反应很灵敏。请在《科学记录评价表》（图2）“科学小助手”一栏给自己加3分。
老师上节课说过了，本单元我们只研究物体“在水中”的沉与浮的规律。
三、运用控制法，探究新知识【28分钟】
1.细致分析“不同材料构成的物体”其“重量”“体积”两个因素对沉浮的影响。
师：回想一下，上节课的实验能不能说明物体在水中的沉浮与它们的重量和体积是有关系的，或者说是没有关系的？如果是有关系的，你找到什么规律了吗？
生1：没有规律。
师：比如——
生1：苹果比小石头重，可是苹果在水中是浮起来的，但小石头沉了下去。
师：你们组的苹果比小石头重是吗？（徒手掂量该组的苹果和小石子）我不用称称，用手掂一掂就明显感到你们组的苹果比小石子重，可是在实验中，比较轻的小石子沉下去了，而比较重的苹果却浮起来了。还有其他组的例子能说明上节课的实验结论无法用以判断物体在水中的沉与浮与重量的关系的吗？
生2：蜡烛比回形针重。
师：（徒手掂蜡烛和回形针）你们组的蜡烛明显比回形针重，蜡烛沉下去了吗？
生2：没有。
师：小回形针沉下去了。各组的实验现象都一样吗？
各组：对。
师：那也说明无法判断。那么有没有哪个组通过上节课的实验找到了判断物体在水中沉浮与体积的规律？
生3：我认为没有规律。塑料瓶体积很大，小石子体积很小，但是小石子是沉入水底的，塑料瓶是浮起来的。
师：（展示该组实验用小石子和塑料瓶）他们的实验结果显示大的塑料瓶没有沉到水里，小石子沉下去了。
那么对于这样一个问题，我们该怎么解决呢？不同材料构成的物体在水中的沉浮与它的重量和体积有没有关系呢？
生们窃窃私语：有关系。
师问：有什么关系呢？我们要找到他们的规律。我们也要用实验证明。
2.实验证明：不同材料构成的物体与它的重量和体积有无关系。
师：（出示ppt图3）请同学们看这两幅图，找找看它们有什么不同？
生：顺序不同。
师：说得非常对。上图按照从重到轻的顺序排列的，下图按照从大到小的顺序排列的。接下来我们将通过实验寻找这些物体在水中的沉浮与它的重量和体积的关系，看看能找到什么规律？
武老师先把实验表格（图4）发下去，请同学拿到表格以后，小组先仔细熟悉和了解一下实验的内容，然后按照图示的方法，开始做实验，找规律。请各组严格按照上节课沉浮实验的要求做实验。
（教师巡视，随机指导。）
师：请一个小组介绍一下实验情况，找到了什么规律没有？
杨正：顺序找到了。
师：好，请杨正站起来说说。
杨正：我们组是按照从重到轻的顺序排列的。苹果--胡萝卜--石头--小玻璃瓶--橡皮--蜡烛--回形针--泡沫。
师：按照你们排列的这个顺序呈现出明显的沉浮规律了吗？
杨正：嗯......
同组学生补充：没有什么规律。
师：你（陆佑翔举手了）找到规律了？请你站起来说说。
陆佑翔：我们做的也是从重到轻排列顺序的实验，越重的浮起来了，越轻的沉下去了。
师：你再仔细看看这个规律能准确适用在你们组的实验材料上吗？
组员：大和小的顺序可以。
师：那你们再重新排列看看。
师：刚才在实验的时候，所有组的同学都认为这个规律非常难找。说重的沉吧，可轻的也沉，说大的浮吧，小的它也浮。
师（指向思维图）：那么物体在水中的沉浮与重量和体积到底有没有关系呢？难道我们的预测是错误的吗？
3.学习使用控制变量法探究物体在水中的沉浮与重量和体积的规律。
（播放短视频）
师：请同学们看视频。
（中途暂停视频）
师：刚才视频说“科学家往往采用控制其他因素的办法”，大家还记得这是什么办法吗？上个学期我们接触过的非常简单实用的实验方法。
生：这种方法叫“控制变量法”。
师：这就是科学家们教给我们的非常巧妙的也很常用的实验方法。那么这个实验是控制了什么变量呢？请同学们继续看视频。
（继续播放视频）
师：这几个小球在水中的沉浮现象已经出来了，请问这个实验（图5）控制了什么变量呢？
生们：小球的体积。
师：这几个小球的体积是完全相同的，而他们的——
生们接：重量不同。
师：实验的结果是——
生们答：重的沉了下去，轻的浮。
师：接下来，我们就用自己准备的物品运用控制变量法做这个实验，看看我们的实验结果跟视频演示的实验结果是不是一样的？我们是不是找到了物体在水中的沉浮跟重量的关系？
每个组的同学都有三个装有食盐的小瓶子（图6），想想看我们控制了什么变量？
生们：体积。
师：你们怎么认为我们控制了体积呢？
生1:因为这三个瓶子大小都是一样的，可是里面的食盐量不一样，说明它们的重量不一样。
师：当把这三个瓶子的体积控制住以后，我们通过实验看看它们在水中的沉与浮的规律是不是就比较好找了？
下面请同学们仍然按照上节课我们已经确定的实验方法和判定标准（图7）做实验，并且将实验结果经过小组讨论以后记录到实验表中。
（教师巡视，随机指导）
师：请一个组交流实验结果。
生1：如果物体的体积相同，那么重的物体沉。
生2：如果物体的体积相同，那么重的物体在水中会沉。
师：嗯，写得很完整，很详细。
生3：如果物体的体积相同，那么重一些的物体沉。
师：大家的结论都是一样的，因为实验现象明确的告诉了我们当控制了物体的体积时，物体在水中的沉浮与它们的重量的关系非常明显。
而且，在刚才实验过程中，当武老师把有些组的瓶子里的食盐倒出来一些后，瓶子就从沉渐渐浮起来了，这也告诉我们，如果物体体积不变，我们改变物体的重量，就能改变物体在水中的沉浮。沉与浮的现象并不是一成不变的，沉与浮的现象是可以被改变的。【此段言语不失时机地道出，正好为后续“潜水艇”原理介绍设伏】
师：刚才我们探究的是保持物体的体积相同，那如果物体重量相等，体积不同，又会怎样呢？我们再看一段视频演示。
（播放视频）
实验显示：几个物体重量相等，体积大小各不相同，放到水里后，体积大的容易上浮，体积小的容易下沉。（图8）
师：在第一节课的实验中，所有组都预测回形针一定是浮在水面上，但实验证明回形针沉到了水底，这也就说明，并不是体积小就一定是浮的。
师：（指向思维图）大家通过看视频和自己做实验，都证明物体在水中的沉浮不仅跟重量有关，也跟物体的——
生们接：体积有关系。
师：本节课，我们通过实验，认识到物体在水中的沉浮与重量和体积都有关系，而且我们再一次用了一个实验方法，叫——
生们接：控制变量法。
师：我们把很多复杂的因素控制住，只研究一个因素的影响，科学家教给我们的这个方法非常实用，同学们要使用好这个方法。现在，各组把实验报告单看一下，填好以后，交给武老师。
（生修订完善实验报告单）
四、纵观两节课，沉浮规律多【3分钟】
（出示ppt（图9））
师：上节课的实验，我们验证出了物体在水中的沉浮与它们的——
生们接：材料有关。
师：这节课，我们通过看视频和亲自实验，又验证出了不同材料构成的物体，如果重量相同——
生们接：体积小的容易沉。
师：如果体积相同——
生们接：重的物体容易沉。
五、科学无边界，作业也开放【1分钟】
师：同学们，从现在起，大家就要学着用我们找到的这些规律观察生活中沉与浮的现象，思考更多与沉浮有关的问题，比如潜水艇为什么能潜入水中又能浮起来，万吨巨轮为什么能航行的更远等等。今天这节课就上到这里。下课！
生们：老师再见！
师：同学们再见！
1．同学们对物体在水中沉浮因素的前概念成为本节课乃至本单元教学的重要基础，使课堂教学真实、清晰、被记忆。
在日常教学中，有一个资源是完全被忽视的，或者说在教学中完全没有得到充分开发和利用，那就是板书。板书是教学设计和教学流程的重要内容，也是教学、教案、检查中规定的内容和项目，它的作用很多，它是一节课的精华，是一份教案的点睛之处，但是它最重要的作用并没有得到发挥，那就是“服务”，为后续的教学服务，为学生的思维发展服务，为教师反思教学服务，原因就在于它总是在下课铃响过之后被擦除了。擦除板书意味着它不存在了，把板书用思维图的形式记录在纸张上就可保留板书，成为后续课的起始线和资源。
科学教学的概念性很强，通过让学生举例的方式既检验学生对“物体
在水中的沉浮与它们的材料有关”这一概念的理解情况，又可使学生在思维上建立起与本节课的联系，以便为本节课将学习的“不同材料构成的物体在水中的沉浮与它们的重量和体积有无关系”这一概念奠定思维基础，这是科学逻辑的严密性所决定的。
特别需要说明的是，学生在思维图中预测的“材质”与教材中的“材料”有一字之差，但因为学生年龄尚浅，且材质和材料概念相近，为了避免人为拔高教学难度，所以，在教学中用“偷换概念”的方法做了规避。
图1
唤醒记忆的过程就是巩固所学的过程。在教学过程中，巧设一些环节和问题，采用无意识记忆法回顾所学，学生既不觉得累，也不觉得枯燥，而且帮助学生建立起新旧知识之间的联系，让学生的思维不断地变得丰富和复杂，提高思维能力。
对于学生表现突出的言行，我一直通过自己设计的《科学记录评价表》及时的给予肯定和奖励，将评价贯穿于全员全学期全过程，经过一次次地不断地激发，学生对科学便产生浓厚的兴趣。
图2
此环节的细致分析目的在于让学生理解“不同材料构成的物体”这样一个概念，相对于五年级学生理解能力而言是一个难点，难在不仅要弄懂“不同材料构成的物体”这一概念，而且还要将其分别与“重量”“体积”两个因素建立交叉的思维联系。教学中，借助上节课的实验结果，通过比较演示，摆出事实，是帮助学生一步一步理清思维、理解概念的好方法，学生也从中一点点地感悟分析法。
从课堂实际看，两个男生的否定回答“没有规律”“我认为没有规律”，为分析打开了缺口，他们的思维生成非常精准，这是悟性非常好的两个学生。
5. 学生的一句“有关系”的无意插话，既将思维更聚焦于“重量”“体积”这两个因素上，又为教学生成了新的探究内容，恰到好处地推动教学深入下去。在教学中，我们既要关注学生举手所言，也要留意学生的随口吐露、窃窃私语、小声嘀咕，学生似是而非、一闪即逝的这些思维火花，反映了学生思维上深层次的东西，常常可以生成最精彩的教学。这就要求教师要有一双敏锐的眼睛、灵敏的耳朵、机敏的心和全情的投入，既要围绕教学设计，又不能居于一隅，教出“活”的教学。
图3
图4
6. 陆佑翔说的“越重的浮起来了，越轻的沉下去了”看似找到了规律 ，但教师的一句反问“你再仔细看看这个规律能准确适用在你们组的实验材料上吗？”马上被组员的回答“大和小的顺序可以”否定了，显然结论不成立。
图5
7. 教学至此，学生对“不同材料构成的物体”“重量”“体积”这几个概念已经有比较清晰的感性的认识了，对如何寻找它们之间的关系也找到了方法，终于教学到破题解密的时候了！一直纠缠在一起的问题和矛盾终于要解决了。
“控制变量法”的再学习和应用之所以设计两个环节，一是看视频，二是用自己的物品再次实验验证，原因在于视频比较直观、清晰，学生先看视频，能在有限时间内很快弄清方法、步骤，用自己的物品重复实验，可以亲自验证实验的结论是否正确，将学习新知、巩固练习贯通起来，也体现科学实验的可重复性，从中学生能感受到科学实验手段、材料具有多样性。但是，一定不能以看视频取代学生亲自动手实验。
需要说明的是，教学中用食盐代替教材中的红墨水，主要考虑到固体比液体更方便取用和清理。

图6 图7
8. 本单元实验皆以图7的方法和标准界定，在教学过程中要不断渗透科学研究的严谨性、严肃性和规范性。
教学是“活”的艺术。所以如此，是因为师生双方的大脑始终处于活跃和瞬息万变中，教学中，如果能捕捉到一些“活的语言”“活的表情”“活的对话”“活的问题”，将使教学充满智趣，改变瓶子中的食盐量正是这一汪活水。
图8
9. 物体在水中的沉浮与重量和体积的关系通过看视频演示和亲自动手实验，同学们清清楚楚、明明白白地得出科学结论，并且纠正了大家对回形针在水中是沉还是浮的错误的原有认知，收获不可谓不大，同学们对科学的兴趣更浓厚了。
图9
板 书 设 计

教 学 反 思
1．用好教材而不是教教材。本课实质上是要研究不同材料构成的物体在水中的沉浮规律，但是，为了降低学生理解上的难度，教材给出了用特定材料制成的体积相同重量不同的一组球和重量相同体积不同的一组立方体。“特定材料”是什么材料，教材和教师用书都没有给出明确的说明，而教材恰恰是让学生运用这两组物体探究其在水中的沉浮规律，这很不利于学生严谨的科学态度的建立，造成学生思维混淆，在疑惑之中再生疑惑。
也许教材选用特定材料的目的是为了让学生更容易理解“控制变量”思想、获得“体积大、重量小的物体容易浮”或反之的结论，但由于第一课“同种材料构成的物体在水中的沉浮”的概念已植入学生思维，把“不同材料构成的物体”交代清楚就显得很有必要，避免学生囫囵吞枣。教材如果能对“不同材料构成物体”有个介绍，不仅有助于学生区分前认知，也扫清了接下来的认知障碍，体现出科学思维的逻辑性是严密的。
一组体积不同但重量相同的实验材料。一组体积相同但重量不同的实验材料。
我在教学中纠结于教材对“不同材料构成的物体”没有给出介绍，因此尽可能选用多种实验器材，比如大小不同重量相同的各种小瓶子，或者大小一样的装口香糖的塑料盒装不等量的水等，帮助学生真切地感受到“不同种材料构成的物体”指的是什么，很清楚地区别了第一节课学习的“同种材料构成的物体”，有助于学生理解新知识、保证教材体系的严密，教学也变得清晰和简单。
我想，好的科学教学要努力做到让学生最容易理解、最准确认知、最轻松学习、最主动参与，这就是课标倡导的要用好教材而不是教教材吧。
2. 注重用整体观教科学。科学教材单元整体性和逻辑性非常强，看似零散的每一课，其实前后知识的内在联系非常紧密，我在每一个单元教学前，都设计出单元整体知识结构图，在课件制作、板书设计上也整体设计，这样，一个单元学完，学生头脑中的知识结构潜移默化、自然而然就建立起来了。整体观教学对于学生思维的培养大有裨益。以下是我设计的本单元知识结构图，本堂课也紧紧沿着单元知识结构进行，力求逻辑严密，条理清楚，思路清晰，有条不紊。


同龄学生具有基本相同的前概念。前概念是科学教学的重要资源，前概念主要源于学生的生活经验和知识积累，学生拥有大量且丰富的前概念。学生的前概念是不是正确呢？科学教学在一定程度上就是要给予验证和鉴定。通过实验、比较、讨论、反思，帮助学生对自己的前概念去伪存真、纠错纠偏、拾遗补漏，达到对物质世界的正确认知，使科学教学紧紧与学生实际联系起来。附图1是三个班级的学生对影响物体在水中的沉与浮的因素的前概念，不同颜色的笔迹代表不同班级。从中可以看出，同龄学生拥有的前概念基本相同。
附图1