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1、各单元说明与教学建议沉和浮一、单元概述 石块放人水中，沉下去了;木块放人水中，浮起来了。沉和浮是学生见过的十分熟悉的现象。一方面，学生对于“沉和浮”有着丰富的生活经验。另一方面，对于“沉和浮”他们也有着许多似懂非懂的问题，例如“在水中，钢铁会沉下去，用钢铁制造的轮船却为什么能浮呢?”“潜水艇为什么既能潜人水下，又能浮出水面呢?” 人们对浮沉现象的关注已经有几千年了。表面上看是一些物体在液体中上浮而另一些物体下沉，实际上涉及了许多变量。这些变量包括物体的体积、重量和液体的密度，归根结底，物体在液体中的沉浮与它排开的液体的重量有关(阿基米德定律)。有许多人试图去寻找一个简单的规则来解释这个现象，如
2、他们通常说:“重的物体下沉，轻的物体上浮”，这些不精确的概念同样存在于学生的认识中。 本单元将在一系列的探究活动中，让学生自己去解决有关沉和浮的许多问题。学生将探究不同物体的浮沉，形成他们关于对物体是上浮还是下沉现象的解释，而且能够明白物体与被放液体间的相互关系。当学生开始理解了他们所观察的结果之后，他们将鉴别出导致物体上浮或下沉的主要原因是什么。 学生描述的语言可能和科学家精确的定义不很相同，但通过这些探究可以修正或完善他们的想法，使他们在理解上得以提高。这个探究过程会使学生认识到他们也可以弄明白事物的规律。 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
3、值，它与物质的质量和体积都有关。 本单元还有一些很重要的具体概念:当把物体放人一种液体，相同体积下物体与液体重量的不同将决定作用在物体上的浮力的大小。相同体积下，比液体重的物体会下沉，比液体轻的物体会上浮。 本单元的编写思路是:从物体的沉浮现象开始，探寻物体沉浮的规律，继而研究影响沉浮的变量(体积大小、重量、液体的密度)，最后形成适合小学生年龄特点的有关沉浮现象的本质解释。 本单元设计的对物体沉浮的解释有两条途径，一是用浮力和重力的关系解释沉浮现象，是用密度的概念解释沉浮现象。因为浮力的大小与液体的密度也有密切关系，因此，将物体的沉浮原因定位在物体的密度上。对五年级的学生来说，密度概念要求过高
4、，因此，教科书没有直接出现密度概念，而是通过观察和实验，用同体积的重量作比较，帮助学生建立密度的前科学概念。 第1课从学生常见的现象开始。首先涉及到的是哪些物体在水中下沉，哪些物体在水中上浮，在观察现象的过程中，整理物体的沉浮与哪些因素有关。探究同一种材料构成的物体，在水中的沉浮与它的体积、重量没有关系，只与物体的密度有关，在这里打下一个伏笔。 第2-3课研究沉浮与物体的轻重和体积大小的关系。相同体积下，重的物体容易沉;相同重量下，体积小的物体容易沉。 第4课是沉浮的应用，体现科学与技术之间的关系。 第5-6课，从另一个角度，即浮力和重力之间的关系，解释物体沉浮的原因。 第7-8课，探索液体密
5、度对物体的沉浮影响，最终揭示本单元的核心概念:物体的密度不同，影响它们的沉浮。 资料库中的资料，将扩大学生的阅读面，同时渗透了物体密度的概念。在相同的体积下，一些物体比水重，一些物体比水轻，它们的沉浮与之相关。 当然，本单元只是研究了与沉浮现象有关的因素，并不能穷尽沉浮的规律。关于沉浮的进一步探索、浮力的计算等内容，将在初中的科学课中最终完成。 本单元的教学活动多是以矛盾冲突及产生的问题来引导和驱动的。如“马铃薯在水中是沉还是浮”一课，同一个马铃薯为什么在第一个杯子里是沉的，而在另一个杯子里却变浮了呢，学生在观察中发现了问题再进一步观察、分析，“可能两种液体不一样吧”一提出了推测;让我们来观察
6、比较这两种液体有什么不一样，“可能是水中的白乎乎的东西引起的变化吧”一做个实验来验证一下就这样使孩子们进人到像科学家那样探究科学的活动过程中。 在“造一艘小船”的活动中，也是通过“用这几种材料能制作什么样的船”“什么样的船能装更多的货”，以及探究过程中不断产生的“用什么方法保持船的平稳”“还有什么方法可以使我们的船装得更多”等一系列问题来指引学生们设计和制作小船，并不断改进小船的制作的。 学生们因为有这些不断产生的问题，才会持续进行观察研究活动。也正是因为他们能不断发现问题、解决问题，继而又产生新的问题，才会使他们变得越来越聪明。二、单元教学目标 科学概念 .物体在水中的沉浮与构成它们的材料和
7、液体的性质有关。 .比同体积的液体重的物体，在液体中下沉，比同体积的液体轻的物体，在液体中上浮。 .同种材料构成的物体，改变它的重量和体积，沉浮状况不改变。 .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，体积小的物体容易沉。 .物体在水中都受到浮力的作用，物体浸人水中的体积越大，受到的浮力也越大。 .当物体在水中受到的浮力大于物体受到的重力时就上浮，小于重力时就下沉。浮在水面的物体，浮力等于重力。 过程与方法 .通过简单的推测、实验设计和验证活动获得结果。 .经历一个典型的“观察一发现一推测一验证”的科学探究活动过程。 .按一定要求进行简单的设计和制作。 .学习用控制变量的
8、方法，探索物体沉浮的原因。 .学会用弹簧秤测量物体在水中受到的浮力。 .利用浮力和重力的关系，解释物体在水中的沉浮现象。 .用画示意图的方法，表示浮力和重力的关系，解释物体在水中的沉浮。 .经历观察方法的设计、改进，通过实验获得数据并转化为证据的过程，培养逻辑思维能力。 .对观察研究结果进行简单的整理、分析和概括，形成科学概念。情感态度价值观.认识到物体的沉浮现象是有规律的，规律是可以被我们认识的。.体验科学探究的乐趣，保持和发展探究周围事物的兴趣和好奇心。.认识到科学和技术紧密相连，它们为人类的发展做出了巨大贡献。.认识到阅读、收集更多的相关信息资料，能丰富自己的认识，修正、完善原有的认.在
9、实验中理解控制变量的科学方法和思想。.感受人类创造发明的历程，激发创造欲望。.懂得方法的改进有利于研究的顺利进行。.学习利用数据分析解释现象，懂得数据的重要性。.懂得确定一种物质的性质，需要有很多的证据。三、分课时教学建议第1课物体在水中是沉还是浮(一)背景和目标 生活中哪些物体在水中下沉，哪些物体在水中上浮，学生已经有一定的经验;物体为什么会上浮和下沉，学生也有他们自己的解释。 表面上看是一些物体上浮而另一些物体下沉，实际上是一些变量决定了物体的浮沉。这些变量包括物体的体积、重量和被放液体的密度。人们通常说:“重的物体下沉而轻的物体上浮”，“所有的木材都会上浮”，这些表述都过于简化，生活中不
10、难找到与这些说法相悖的例子。 如何在学生已有经验的基础上进行学习?这是本单元面临的问题，也是本节课开始探索的任务。从纠正学生的错误概念开始，通过一步一步的探索，让学生逐步明白现象背后的原因，认识到事物的规律。 猜想一个物体在水中是上浮还是下沉，是一项具有挑战性的任务，学生将想出许多原因。有些猜想基于物体材料本身，有的基于对熟悉物体先前的认识，有的会关注物体的体积大小、形状、重量或其他的一些特性。 学生很容易把沉浮的原因归结为物体的轻重和大小。鉴于此，教科书特地安排了同一种材料构成的物体，改变他们的重量和体积大小，沉浮状况不变的内容，从而纠正学生一些错误的前概念。科学概念物体在水中有沉有浮，判断
11、物体沉浮有一定的标准。同种材料构成的物体，改变它的重量和体积，沉浮状况不改变。过程与方法对物体的沉浮做出预测，并用实验验证，做好记录。学会用切分和叠加物体的方法研究沉浮变化。情感态度价值观.认识到用实验验证猜想，能及时纠正自己的错误概念。(二)教学准备 每组一个水槽、教科书上要求的一七种物体、一把小刀、to枚回形针、3块相同大小的小木块、记录表。(三)教科书说明 本课由三部分组成，分别是“观察物体的沉浮”，“观察更多的物体在水中的沉浮”，“观察同种材料构成的物体在水中的沉浮”。 第一部分:观察物体的沉浮 教科书第2页的两幅图，是让学生进行一项简单的观察活动一观察砖块、木块在水中的沉浮，确定判断
12、物体沉浮的标准。同时，规定了操作的方法:把物体轻轻从水面放人水里，而不是把物体扔进水中，也不是放在水面上。接下来要判断塑料块在水里的沉浮情况，由于学生对砖块、木块的沉浮经验十分丰富，一般不会出现判断错误，而对塑料块的沉浮经验普遍不足。所以，应先猜测塑料块的沉浮，然后根据操作要求，轻轻放人水中，观察它的沉浮状况。这里既是复习沉浮的标准，又为下一步的观察活动作了铺垫。 需要指出的是，若放人高密度聚乙烯(HDPE)塑料块，塑料块的大部分是浸人水中的，有些学生会把这种现象表述为“塑料块沉人水中了”，而不是表述为“塑料块是浮的”。因此，此项活动，也是进一步界定“(浮在水中的物体)只要物体的一部分露出水面
13、，就说明这个物体是浮的”，从而避免出现悬浮的概念。 第二部分:观察更多的物体是沉还是浮 明确了观察沉浮的方法和标准，下面再来观察更多物体的沉浮情况。教科书安排了七种材料让学生进行观察。这七种材料是有结构的，有学生极易做出沉浮判断的材料，如石头、泡沫塑料等，也有他们较难判断沉浮的材料，如胡萝卜、蜡烛头等。 因此，在这部分观察活动开始前，教科书对观察活动提出了更高的、进一步的要求。即“先预测物体在水中是沉还是浮，说说预测的理由，再把它们放在水中观察。”根据已有的生活经验进行猜测，预想在观察中可能观察到的现象一这种观察前的推测，是科学研究的重要环节，进行初始的假想或推论，更是调动思维的必要条件。 学
14、生的预测，展示的是他们对沉浮判断的初始概念，当实验结果与学生的初始概念产生冲突时，更容易引起学生的思考，从而发现并提出问题。所以，活动之后要求学生区分哪些预测是正确的哪些预测是错误的，结合自己的预测理由，进一步思考影响物体沉浮的因素有哪些是十分必要的。 在学生的经验中，影响物体沉浮的因素(变量)有以下几个:体积大小、轻重、形状、材料、是否空心等。这些因素有些是相互关联的，如大小、形状和是否空心。接下来的学习，将围绕这些变量，进行沉浮原因的探索。 第三部分:观察同种材料构成的物体在水中的沉浮 这部分内容研究的是材料对沉浮的影响，实际上指向物质的密度概念，但在此处不出现密度概念。 教科书用橡皮和萝
15、卜作为研究材料，进行实验研究。在不少学生的初始概念中，物体越小，重量越轻，就越容易浮起来。因此，学生会认为把橡皮切得很小的时候，会浮起来。实验结果与学生的推测相反，这对学生的学习兴趣和思维发展都有好处。 切分橡皮和萝卜的方法，不限于教科书提供的方法，只要能够大致切分成差不多大小就可以。实验中使用小刀的时候，应提醒学生注意安全。 橡皮和萝卜不能无限制地切小，切分得太小，会出现浮在水面上的情况，这是因为水的表面张力的原因，出现这种情况将会对教学产生不利的影响，会改变探索的方向。 如果找不到能浮在水面的萝卜，可以用苹果等代替。 通过橡皮和萝卜的实验，学生会初步明白，同种材料构成的物体，把它们的体积变小，它们在水中的沉浮状况是不变的。 同样，做回形针和木块的实验是对前一部分的逆向思考。通过实验学生会明白，同种材料构成的物体，把它们的体积增大，它们的沉浮状况也不会改变。 把这两个实验连起来观察，学生能够得出这样的结论:同种材料构成的物体，改变它们的体积大小，在水中的沉浮是不会改变的。可见，这部分内
