王璀璨

小学科学课程倡导以探究式学习为主的多样化学习方式，促进学生主动探究，精心设计探究问题。探究问题可以来自学生，也可以来自他人。无论问题来自何方，都必须与学生探究能力的水平相符。在时空都有限的课堂上，探究问题应结构良好、容量合适、对于学生科学思维发展更有价值的真实问题也应该占有一席之地。《浮力》是教科版五年级下册第一单元《沉与浮》第五节。

一、从前概念走向科学概念

（一）暴露前概念

当泡沫块静止在水面时，此时泡沫块受到几个力的作用？它们之间大小关系如何？学生能说出有重力和浮力，方向分别为竖直向下和竖直向上。关于两个力之间的大小关系，笔者对所在学校五（1）和五（7）两个平行班学生进行统计。

（二）引发認知冲突

从对学生前概念的调查结果看，93.9%的学生认为浮力>重力，6.1%的学生认为浮力=重力。绝大多数学生没有掌握二力平衡。

（三）重构科学概念

引导学生对此问题进行讨论。有学生想到校运会拔河比赛，当左方力量>右方时，绳子中间的标记往左方移动;当左方力量<右方时，绳子中间标记往右方移动;当左方力量=右方时，绳子中间标记不移动。再把知识迁移到浮在水面静止的物体，它受到的浮力等于重力，且方向相反。

当建立起二力平衡的概念后，再让学生把泡块沫慢慢往下压入水中。通过体验活动，学生汇报：当把泡沫块压入水中，感觉有力量往上推泡沫块，越往下按这个力越大;同时水位会上升;一松手，泡沫块重新浮到水面，水位又下降。再引导学生思考：泡沫块压入水中并保持静止时受到几个力？方向如何？它们之间存在什么关系？正因为前面二力平衡的概念建立，学生能说出三个力：泡沫块所受重力，泡沫块所受浮力，手对泡沫块的压力;方向分别为竖直向下，竖直向上，竖直向下。它们之间大小关系为：重力+压力=浮力。

二、引导学生主动探究

（一）提出问题

当泡沫块小部分、大部分和全部浸入水中并保持静止时，如何测量泡沫块的浮力大小？

（二）讨论设计

要求学生针对以上问题展开小组讨论，并画出设计简图。

（三）展示交流

对五（1）和五（7）班学习小组实验设计简图进行统计分析。

对按照课本方法设计的学生课后调查发现，他们已提前预习。但是该方法很多学生不理解。该方法在课本13页这样描述：我们可以在杯子的底部装上一个小滑轮，再利用一根线就可以用弹簧测力计测出泡沫塑料块受到的拉力了。未放入水前先测量泡沫塑料块受到的重力，再用线拉住泡沫塑料块，使它浸入水中一定的位置，然后读出弹簧测力计拉力的数值。把拉力加上泡沫塑料块受到的重力，就是泡沫塑料块在水中受到的浮力大小。

该方法不足之处：定滑轮需要在教科版六年级上册第一单元《工具和机械》第五节《定滑轮和动滑轮》才学习。学生没有掌握“定滑轮能改变力的方向，不省力”的相关知识。以前所教班级的学生在实验中，由于吸盘粘贴不牢固，经常掉落，而且细线也容易从滑轮的凹槽中滑落，学生不得不重新实验，影响了实验进度。

学生设计的曹冲称象的方法是利用小石子或钩码放在泡沫块上，再将泡沫块逐渐压入水中并保持静止，此时的受力分析为：钩码重量+泡沫块重量=泡沫块浮力。此方法得到了全班的认可。

（四）实验

顺着学生的思路，给学生准备了钩码、弹簧测力计，让学生实验。新的问题出现了：钩码放在泡沫块上易滑入水中，无法让泡沫块大部分浸入水中，实验无法进行。

（五）再次讨论并实验

有学生提出在泡沫块上放一个小盘子，将钩码放在盘子里，并将盘子用细线或双面胶绑在泡沫块上。学生再次实验后发现，泡沫块侧翻，导致盘子里的钩码滑入水中。

（六）原因分析

学生分析后发现：原来泡沫块很轻，上面的钩码较重，重心不稳，所以实验失败。原来理论上行得通，实际操作不一定成功。此时一些小组有些气馁，不知该如何进行实验。

三、引导并鼓励学生进行实验创新

实验创新方法一：推力法

学生在五年级上册第四单元第4节《测量力的大小》学过，当物体越重，弹簧测力计读数越大，弹簧拉伸得越长，这就是平时用的弹簧拉力计。同样的道理：给压簧的压力越大，压簧就被压缩得越短，有这么一种仪器推力计可以测量推力的大小。

1.材料：推力计、泡沫块、弹簧测力计。

2.方法：用弹簧测力计测量泡沫块的重力。用推力计将泡沫块缓缓压入水中，当泡沫块小部分浸入水中、大部分浸入水中、全部浸入水中时，分别读取推力大小和排开的水量。

3.原理：浮力=重力+推力。

4.优点：不用滑轮、细线，简单易懂，测量方便，实验时间大大缩短，成功率高，符合学生的认识发展规律。

方法二：拉力法

有学生提出了如课本13页插图中一位学生的同样提问：弹簧测力计在水下拉，不合适吧？弹簧测力计当然不能放入水中，因为受到浮力作用。但是细线可以穿过容器底部，而且不漏水，这样不就可以测量拉力大小，从而可以顺利测量浮力大小。

1.材料：带有“瓣膜”的如农夫山泉瓶盖、缝衣用的细线、凡士林、弹簧测力计、铁架台、铁圈。

2.方法：

用弹簧测力计测量泡沫块的重力。把一个透明塑料矿泉水瓶去掉底部，倒过来，放在带有铁圈的铁架台上。将用的细线穿过带有“瓣膜”的矿泉水瓶瓶盖，一端绑住泡沫块，一端与弹簧测力计相连。将“瓣膜”两侧涂抹少许凡士林。将水倒入，提前在矿泉水瓶上标记水体积的刻度。用弹簧测力计向下拉细线，当泡沫块小部分浸入水中、大部分浸入水中、全部浸入水中时，分别读取拉力大小和排开的水量。

3.原理：浮力=重力+拉力。

4.优点：不用滑轮，器材方便易得，方法浅显易懂，测量方便，符合学生的认知发展规律。

【作者单位：长沙市实验小学  湖南】