利用有结构的材料，引导学生自主探究
——《物体在水中是沉还是浮》教学反思
教学内容：教科版小学科学三下《物体在水中是沉还是浮》
教材解读：
《物体在水中是沉还是浮》是《沉和浮》单元的第一课。在水中，木头是浮的，石头是沉的；泡沫塑料是浮的，铁块是沉的……沉和浮是学生们都曾亲眼见过的十分熟悉的现象。因而一方面，学生对于“沉和浮”有着丰富的生活经验和学习基础；另一方面，对于“沉和浮”他们也有着许多似懂非懂的问题：在水中，木头是浮的，木头做的船也是浮；在水中，钢铁是沉的，但钢铁做的船却可以漂浮在水面上的。物体的沉浮与什么有关系呢？……在这里主要涉及物体的沉浮与哪些因素有关，这一内容在《物体在水中是沉还是浮》这一课中具体展开观察研究活动。
学生们观察研究物体沉浮的活动，从小纸片、小铁盖在水中的沉浮现象开始。因判别小纸片、小铁盖在水中是沉还是浮的出现矛盾，引出观察物体沉浮的方法问题。这里，需要选择一种沉浮结果不容易产生分歧的观察方法，然后用这种方法来观察各种物体的沉浮状况，这是后续研究活动的基础。
物体的沉浮和哪些因素有关？根据学生的生活经验，他们会试着做出一些解释或推测：物体的沉浮与物体的轻重有关；和物体的大小有关……这里，学生头脑中的轻重、大小概念，是生活中的模糊概念，所以他们这种推测与实际的观察结果肯定会发生矛盾。当学生的认知发生冲突时，恰恰是我们教学的最佳时机。
设计理念：
“材料引起学习，材料引起活动”。学习材料是学生解决科学问题，获得科学知识、提高探究能力的基本载体。在探究学习中，教师通过材料的选取和组合以及交给学生时的次序，可以帮助学生发现和提出问题。
为了使材料的结构更清楚，让孩子们更容易看出其结构，学具的发放有时需要分阶段，分层次进行。在研究“沉浮和大小、轻重”的关系时，因为每组材料之间都有极强的先后逻辑顺序，因此材料就必须分阶段发放。从而使学生在亲身经历以探究为主的学习活动中，随着探究活动不断深入，使学生在逐渐复杂的问题中思维活动主动地发展和有效地推进，继而给人以强烈的探究欲望和动力，促使学生去进一步发现。
教学目标：1、科学知识：引导学生观察、研究物体的沉浮现象和发现物体沉浮与各因素的关系。
2、科学探究：让学生经历“推测——发现——否定——再推测——再发现——再否定——再推测”的科学探究活动。
3、情感、态度与价值观：让学生体验科学探究的乐趣，鼓励学生能从实验现象和已有的经验的冲突中不断发现问题，并进行大胆猜测，以及想办法验证猜测，得出结论。
重点难点：探求导致物体沉或浮的几个因素。
材料准备：铁盖、水槽、
泡沫塑料、胡萝卜、橡皮、回形针、牙签、蜡烛头、石头、橡皮塞、同样大小但不同重量的球、同样重量但不同大小的圆柱体
教学过程：
一、引题
你有没有见过这样的现象：在水中，木头是浮的，木头做的船也是浮；在水中，钢铁是沉的，但钢铁做的船却可以漂浮在水面上的。这些现象有没有引起过你的思考呢？
你想到了什么？有没有什么问题值得我们研究的？
今天我们就一起来研究物体在水中是沉还是浮。
[反思：考虑三年级学生的生理心理发展水平，科学学习活动具有明显的年龄特征，他们对于自然事物与现象的把握是很具体的，因此科学探究的内容要从儿童身边的自然事物和现象中选取，以便于他们以生活经验和周围环境为基础进行探究活动。因而通过生活中常见的现象引出本节课的探究活动，贴近生活，并指向学习内容。]
二、初步感知沉浮
1、出示铁盖
把铁盖放入水中是沉还是浮？
学生猜测
2、教师演示两种方法，观察是沉还是浮
①把铁盖放在水面。（浮）
②把铁盖放入水底。（沉）
为什么同一个铁盖放在水中会出现沉和浮两种情况？
用不同的方法可以出现不同的现象。
3、选择方法
你认为研究物体在水中是沉还是浮，用哪种方法比较好？
[反思：用铁盖引出不同的方法可以出现不同的现象。学生猜测铁盖在水中是沉的，教师先演示是浮的，吸引了学生的注意力，再演示是沉的，让学生引起思考：为什么会有两种不同的现象，与原先的判断铁盖在水中是沉的还是浮的出现了矛盾，引出观察物体沉浮的两种方法，同时，需要选择一种不容易产生分歧的观察，从而为本课的后续活动作好铺垫。]
三、探究活动一（观察更多物体在水中是沉还是浮）
1、认识各种材料并猜测沉浮
请你猜测这些物体在水中是沉还是浮，说说你的理由。
根据学生的猜测把物体分为三类：
①可能沉的 ②可能浮的 ③推测结果有争议的
2、验证
学生实验
你的推测结果正确吗？
3、交流
你是根据什么来推测这些物体是沉还是浮的？
4、猜测物体的沉浮可能与什么有关？
[反思：观察泡沫塑料、胡萝卜等物体，学生开始猜测，这些材料有的会沉，有的会浮。通过实验发现有些物体猜测错误，让学生模模糊糊意识到物体的沉浮可能与大小和轻重有关，为下面的探究活动埋下伏笔。]
四、探究活动二（探究物体的沉浮和哪些因素有关）
1、根据前面学生的猜测把物体沉浮可能的因素分为两类：
①可能与大小有关 ②可能与轻重有关
2、比较：泡沫塑料与回形针
你们认为物体沉浮可能与大小有关，大的物体容易沉，小的物体容易浮，那为什么泡沫塑料大，反而浮，回形针小反而沉？这是为什么？
你觉得它们之间可以比较吗？为什么？
3、讨论：你认为怎么样的物体才可以比较？
我们应该选择怎样的材料来研究物体是沉还是浮？
4、交流选择材料。
[反思：通过两组对比实验，使学生意识到物体的沉浮好像与大小和轻重没有关系，与学生原有的认知产生了冲突，从而产生了矛盾和疑问。在进一步的讨论中使学生的思维活动从矛盾开始步步深入，继而给人以强烈的探究欲望和动力，促使学生去进一步发现，因此自然而然引出了关于可比性和选择材料的讨论，进入下一环节的探究活动。]
5、研究物体的沉浮是否与轻重有关
出示一组材料：大小相同、轻重不同的4个球
这里有四个大小相同的球
比较轻重：用天平称一下4个球，比较轻重。
猜测：把它们放入水中，是沉还是浮？
验证：学生分组实验，把4个球放入水中，观察现象
交流：你发现了什么？
小结：当物体大小相同的情况下，越重的越容易沉，越轻的越容易浮。
6、研究物体沉浮是否与大小有关
出示一组材料：同样重量但不同大小的圆柱体
推测：哪个会沉，哪个会浮？
验证：分组实验
交流：你从刚才的实验中发现了什么？
小结：当物体的轻重相同时，越大的容易浮，越小的容易沉。
[反思：后续材料的分发，循序渐进地增加问题的复杂性。学生的思维活动由矛盾开始步步推进，通过利用两组材料的实验，到最后认识到物体的沉浮与大小和轻重是有关的，形成非常清晰地关于“沉浮和大小的关系”、“沉浮和轻重的关系”的概念。]
五、讨论思考
通过刚才我们的研究，知道了当物体大小相同时，越重的容易沉，越轻的容易浮；当物体轻重相同时，越小的容易沉，越大的容易浮。
从刚才的研究中你还发现了什么？
你认为怎样的物体容易浮，怎样的物体容易沉？
[反思：最后，在学生对“沉浮和大小的关系”、“沉浮和轻重的关系”的清晰的认识上，带领学生的思维进一步深入，使学生对“什么样的物体容易沉？”、“什么样的物体容易浮？”有一个感性的认识，激发他们在课外继续探究。]
教学反思：
“科学学习要以探究为核心”（《科学课程标准》）。探究是一种实践的过程，一种体验的过程，也是发现和创造的过程。“材料引起学习，材料引起活动”。学习材料是学生解决科学问题，获得科学知识、提高探究能力的基本载体，是学生感受科学与生活的联系，体验科学价值的重要资源。教学中，组织不同的材料或对相同的材料的不同组织，学生经历学习的过程就截然不同，学习材料的选择与组织往往会影响学生对科学知识的理解和探究能力的形成。在探究学习中，教师为学生提供合适的、有结构的材料是学生进行探究学习的基础和关键。因而，在《物体在水中是沉还是浮》一课中，我选择有结构的材料，引领学生经历“推测——发现——否定——再推测——再发现——再否定——再推测”的科学探究过程。
“有结构的材料”就是教师经过精心设计的典型材料的组合，这种材料的组合，既要揭示教学内容有关的一系列现象，体现教材的科学性，又要符合学生年龄特征和认知规律，贴近学生的日常生活，还应具有趣味性，使学生喜欢，并有能力通过对材料的探索来发现问题，解决问题，获取新知。（参考：《小学科学课活动中有结构材料的选择与组织》）
有结构的材料在科学课教学中起到了很大的作用。
1．使用有结构材料进行的科学探究活动，是在教师的引导下有目的、有计划地进行的活动，有利于集中学生注意力，激发学习兴趣，提高学生学习自觉性和积极性，激励学生主动探索、锲而不舍的求知欲望。
2．利用有结构材料进行实验、探究活动，遵循学生的心理特点、认知规律和生活经验，贴近学生的生活，有利于帮助学生在科学实践和探究活动过程中建构认识，学习和掌握知识，形成科学概念。
3．使用有结构材料，有利于发挥学生在教学中的主体作用，学生在课堂实验操作中，自主学习，亲自动手，自主实验，在实验过程中不断发现问题，提出问题，解决问题，整个教学活动有利于学生智力发展和培养学生的创新意识。
《物体在水中是沉还是浮》是教育科学出版社出版的《科学》三年级下册《沉与浮》单元的第一课时。《沉与浮》单元共有四课，四篇课文相对独立又相互关联，以学生的认知发展为索，层层推进，环环相扣，具有很强的结构性。沉浮是生活中常见的现象，学生有着丰富的生活经验和学习基础。但在教师创设的特定的情景中，他们又无法解释沉浮与大小、轻重的关系，在后续材料的探究活动中，学生逐步清晰沉浮与大小、轻重的关系。学生的认知在不断的矛盾冲突中向前发展，使学生经历典型的探究过程从而得到充分发展。
片段一：（观察更多物体在水中是沉还是浮）
师：（提供泡沫塑料、胡萝卜、橡皮、回形针、牙签、蜡烛头、石头、橡皮塞八种物体）我们称来猜测一下这些物体放在水中是沉还是浮？（生开始猜测）
师：（根据学生猜测的结果，把同类的物体放成一堆）请你说说为什么？
生：石头是沉的，因为很重；胡萝卜是沉的，因为它很大；蜡烛是沉的，因为蜡烛也很大；橡皮沉，因为有重量；泡沫浮的，很轻；回形针浮的，也很轻；牙签的，又细又小又轻。
师：大家同意吗？
生：我觉得回形针沉的，因为它是铁做的。
生：我认为蜡烛是浮的，因为它很轻。
生：我觉得胡萝卜可能是浮的，它也很轻。
……
师：大家把各种物体放入水中，观察一下结果怎么样？
（生动手实验）
师：你们都猜对了吗？
生：没有。
师：哪些不对？
生：胡萝卜不对，是浮的。
生：回形针是沉的。
生：橡皮塞是沉的。
……
师：你们刚才是根据什么来推测这些物体是沉还是浮的？
生：……
师：你们认为物体的沉浮可能和什么有关？
生：我认为和大小有关，因为胡萝卜虽然重但是很大，所以会浮。
生：和轻重有关系，因为石头虽然很小，可是它很重所以会沉。
……
在观察泡沫塑料、胡萝卜等物体，学生开始猜测，这些材料有的会沉，有的会浮。通过实验发现有些物体猜测错误，让学生模模糊糊意识到物体的沉浮可能与大小和轻重有关。然后通过两组对比实验（按大小、轻重排列），使学生意识到物体的沉浮好像与大小和轻重没有关系，与学生原有的认知产生了冲突，从而产生了矛盾和疑问，在进一步的讨论中使学生的思维活动从矛盾开始步步深入，继而给人以强烈的探究欲望和动力，促使学生进一步去探究、去发现。这时候原有的材料就不能继续用于观察活动。
科学课活动的材料，应该是有典型性、有结构性、有启发性的材料，是能够引发学生思考、促进学生发展的材料。因而接下去引出了关于材料可比性和选择材料的讨论。教师提供了有结构的材料进行进一步的探究。
片断二：（物体的沉浮与轻重有关吗）
师：我们要研究物体的沉浮与轻重是否有关，要选用怎样的材料呢？
生：选用同样大小的材料。
师：（拿出一组材料，大小相同、轻重不同的4个球）
师：猜测一下，这四个球放入水中是沉还是浮？
……
后续材料的分发，循序渐进地增加问题的复杂性，学生的思维活动由矛盾开始步步推进。通过利用两组材料的实验，学生认识到物体的沉浮与大小和轻重是有关的，形成非常清晰地关于“沉浮和大小的关系”、“沉浮和轻重的关系”的概念。教师提供有结构的材料，让学生通过自主探究发现和把握实验现象后面蕴含的科学本质和规律。材料是达成活动目的的重要因素，选择的材料应该能促进活动目的的达成。
学生自主发现问题，分析并提出假设，然后自主设计实验验证。教师起到引领的作用，在学生将疑而惑的时候把他们的思维引领到正确的方向上来，这种领不是硬拉，而是通过有结构的材料、通过实验产生的现象、通过对实验现象作出的假设等方面。更强调让学生经历科学探究的一般过程，即：发现问题、形成假设、设计实验验证假设、得出科学结论。
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