马铃薯（小番茄）在液体中的沉浮
【教材分析】
本课是教科版小学科学五（下）沉和浮单元第七课的研究内容。在学习了物体本身的原因对沉浮的影响后，学生对沉和浮有了一定的了解，对即将进行的探究——“马铃薯在液体中的沉浮”充满了浓厚的研究兴趣。但基于前面的探究内容、方式方法和已有的知识经验，学生对于沉浮的认识只停留在物体本身，很少会关注到液体的性质，液体对沉浮的影响对于学生来说是个意外的发现。本课由“马铃薯的沉浮”，“观察比较两种液体”，“调制一杯使马铃薯浮起来的液体”和“课外拓展”四个活动组成，向学生展示了一个新的研究内容——液体的密度（没有直接出现）。力图让学生在观察中发现问题，在动手动脑中解决问题，从而学会科学的检验方法及操作技能，亲历一场典型的“观察——发现——推测——验证”的科学探究过程。
【设计思路】
本案的设计思路，可以概括成两个字“对比”。
首先是课前关于材料的对比。经过多次实验，我觉得用小番茄来代替马铃薯，能显著缩短“调制一杯使马铃薯浮起来的液体”这一实验所需要的时间，从而提高课堂效率。这样，我们不仅可以用食盐来作为本实验的溶解物，而且还可以同时进行100毫升浓白糖水和浓味精水的制作，从而来巩固“一定浓度的液体才能改变物体的沉浮，这样的液体有很多”这一科学概念；来丰富“通过加热液滴和调制液体来探索未知液体性质”的过程和方法；来感受“运用多种现象和证据的比较，来提高判断正确性”的情感体验，达到难点分解，重点突出的效果。
其次是液体痕迹的对比。此对比又分横向和纵向两种。利用“液滴加热”的方法让清水、浓盐水、白糖水和味精水的液滴在金属片上留下痕迹，进行横向对比，让学生概括能使小番茄浮起来的液体所具有的共性——液体里溶解了其他物质。当学生把自己调制的三种能使小番茄浮起来的液体进行液滴加热后，与前面的不知名液体痕迹进行纵向对比，就能找到相似痕迹，从而提供判断的有力但不充分证据。
还有就是数据的对比。由于甄选了小番茄进行研究，所以为课堂中完成100毫升浓白糖水和浓味精水的制作提供了保证。在制作过程中各种数据的汇总和对比，让学生观察到了不同溶解物对于本实验的影响。在丰富了原本比较单一的实验数据的同时，让学生体悟到在相同现象（三种液体都能使小番茄浮起来）的背后，其实还暗藏着不同的玄机（溶解物、溶解量和调制时间的不同）。
材料的对比、沉浮的对比、液体的对比、痕迹的对比、数据的对比、现象的对比、前后的对比……全部的教与学过程，都在对比中延伸和发展，在对比中凸显差异，碰撞思维。
【教学目标】
1、科学概念：使学生知道液体的性质可以改变物体的沉浮，一定浓度的液体才能改变物体的沉浮，这样的液体有许多。
2、过程方法：引导学生经历一个典型的“观察—发现—推测—验证—结论”的科学探究活动过程，让学生学会液滴加热和调制液体的技能。
3、情感态度价值观：懂得确定一种物质的性质，需要很多的证据。
【教学重点】经历一个典型的“观察—发现—质疑—验证—结论”的科学探究活动过程。
【教学难点】懂得确定一种物质的性质，需要很多的证据。
【教学准备】
演示实验：四个小番茄、1号纯净水、2号浓糖水、3号浓盐水、4号浓味精水各一杯、四支蜡烛、打火机、四支滴管、四块带木夹的铁片、实验汇总表、液体痕迹对比图。
小组实验：①每组一塑料容器，内装一个小番茄、清水100毫升、勺子、牙签、食盐或白糖或味精各适量、一双竹筷、实验记录单；
②每组一不锈钢托盘，内装铁勺、蜡烛、打火机、滴管各一。
【教学过程】
一、课前互动
老师跟大家做个游戏，如何？我把我们班某位同学的特征逐一说出来，请大家根据老师提供的信息进行判断，说说他是谁。
信息一：他有一双黑色的眼睛。（没人举手，问为什么——证据不够）
信息二：她是一位女同学。（还是没人举手，问为什么——证据不够）
继续提供相关信息，直到学生能根据信息进行准确的判断。
得出结论：要对事物进行准确判断，必须有相关的、充分的、必要的证据。
（操作注意事项：①提供的信息可临场组织；②学生无法判断和判断错误时，都应该问为什么，究其原因，是因为证据不足；③根据课前时间的长短可重复进行，一般不超过3次。）
[设计意图]本游戏不受师生熟悉程度的影响，本班和借班上课都能实施，时间控制收放自如。给学生提供的证据，有的是不必要的（如信息一），有的是不充分的（如信息二）。在融洽师生关系的同时，让学生在游戏的过程中体会到：要对事物进行准确判断，必须有相关的、充分的、必要的证据，从而和本课的情感目标——“懂得确定一种物质的性质，需要很多的证据”相联系，为突破难点架桥铺路。
二、新课教学
第一部分——观察小番茄的沉浮
1、有根据地预测小番茄在不明液体中的沉浮
（上课铃响，师生问好）看到同学们齐刷刷地站起来问好，又整齐地坐下去，老师不由得想到了今天我们要研究的主题——物体在液体中的沉和浮（板书：沉、浮）。因为我想：我们可以用站起来的动作表示——（浮），坐下去表示——（沉）。
[设计意图]用站起来和坐下去的动作表示物体的沉浮状态，能很自然地引入课堂教学，抓住课堂中的每一个细节为教学服务。让学生通过肢体语言表述判断，带有游戏的性质，不仅能活跃课堂气氛，还把沉浮的状态和过程形象地模拟了出来，有利于学生的理解。
现在我想把四个小番茄（出示）分别放人四杯透明的、没有气味的液体中，来研究《小番茄在液体中的沉浮》（出示课题）。你们觉得小番茄在四种液体中是沉还是浮?用刚才我们约定的动作表示，好吗？
[设计意图]用四个小番茄，是为了让学生看到小番茄沉浮的不同状态，从而进行比较；用四杯不同的液体，是为了与下面环节——分小组用食盐、白糖、味精调制100毫升能使小番茄浮起来的液体相呼应。沉浮状态的平行对比，液体性状的前后对比，本课的教学思路——对比，从这里全面展开。
开始，1号液体，请预测……（直接测试，学生用相应的动作表示预测的结果，实验结果见图1）
刚才我们观察（板书：观察）了小番茄在
四杯液体中（板书：1、2、3、4）的沉浮情况，
发现（板书：发现）小番茄在1号液体中是沉的，在2、3、4号液体中是浮的。现在请你推测（板书：推测）一下，为什么会有这样的不同？
[设计意图]让学生产生预测与现实的矛盾，激起他们探究的欲望。通过比较和分析，排除和否定，逐渐把学生的注意力转移到对液体性质不同的怀疑上来。
2、把学生关于小番茄沉浮的原因聚焦到对液体性状的判断
操作一：将在2号、3号或4号液体中浮起来的小番茄放入1号液体中，小番茄却沉下去了；
操作二：将在1号液体中沉下去的小番茄放入2号、3号或4号液体中，小番茄却浮起来了。
让学生推测四种液体是不同的，从而引入可以用什么方法来区别他们。
[设计意图]利用实验现象再次进行对比，提供有力的证据，让学生在惊叹中碰撞思维，聚焦到对液体性状的判断。
第二部分——观察比较两种液体
1、用什么方法可以知道这四杯液体有什么不同
①尝（两者味道可能有所不同，但缺点是……不安全、不卫生）；
②闻（刚才老师已经说明这是四杯透明的、没有气味的液体）；
③晒（也值得一试，但时间太长了）。
随即提示：想在这节课内很快知道结果吗？那应该怎么做？（烤）
[设计意图]“有什么方法”是对思维的扩散，“用什么方法”是对思维的优化。通过不断地肯定和否定，比较再比较，去伪存真，优胜劣汰，制定出合理的实验方案，这是本课设计思路的特点——“对比”的又一重要体现，更是一种科学素养的养成训练。
2、做液滴加热实验
我们现在就来验证一下，取几滴液体，把它烤干，看看这些液体中究竟有什么和有怎样的不同。老师邀请四位小助手来帮助实验。（一边安排，一边讲解实验的过程，介绍滴管的用法和注意事项——请拿到木夹子上面，老师不想闻到烤肉的味道）、（完成后把铁片放到相应的图片下，见图2）。
[设计意图]本课设计了两次用“液滴加热”的方法获取液体痕迹的实验，本次为师生合作的演示实验，其作用有四：①获得相应的液体痕迹，以进行下面的探究；②让学生在对比后体悟到四种液体都是不同的，即使是都能让小番茄浮起来的液体，也是不同的；③为下面的液体痕迹对照环节留下证据；④为第二次学生自主进行的“液滴加热”实验提供示范，扶放结合。（注意：1号液体请用纯净水，不然液滴蒸发后也会留下痕迹。）
3、比较液滴变干后留下的痕迹
仔细观察四种不知名液体留下的痕迹，首先比较1号液体痕迹与其他几个有什么不同？
你觉得为什么会有这样的不一样？（板书：在验证后面贴“没有溶解其他物质”、“溶解了其他物质”）
小结：怎样的液体能使小番茄沉下去，怎样的液体能使小番茄浮起来？（我们发现，没有溶解其他物质的1号液体，小番茄放入其中会沉；溶解了其他物质的2、3、4号液体，会使小番茄浮起来。）
这是我们用实验得出的结论。（板书：结论）
[设计意图]对比。通过能使小番茄沉下去的液体痕迹与能使小番茄浮起来的液体痕迹的对比，让学生关注到后者液体的性状。从中得出的结论是不完整的，意在让学生在接下来的分析对比中进行完善。
再来观察2、3、4号液体痕迹有什么不同？其中的原因是什么？（溶解的物质不同）
[设计意图]对比。通过同样是能使小番茄浮起来的液体的痕迹进行对比，让学生发现其性状的不同，再次强化本课科学概念的教学，也为接下来学生对液体名称的推测提供依据，真正做到推测有据，而不天马行空，凭空臆断。
这些不知名的物质有可能是什么？学生进行有据推测。
（推测结果预设：里面溶解了食盐、白糖、味精或鸡精等物质）
第三部分——制作能使小番茄浮起来的液体
1、引导学生逆向思维
思维引导——如果我们调制的糖水使小番茄浮起来了，说明（2、3、4号液体中有可能有一杯是糖水）；如果我们调制的盐水使小番茄浮起来了，说明（2、3、4号液体中有可能有一杯是盐水）；如果都不能浮起来则说明（2、3、4号液体中没有一杯与我们调制的液体性质相同的）……用逆向思维的方式来解决问题的确是个好办法。
[设计意图]用半扶半放提供句式的方法帮助学生进行逆向思维训练，是根据学生的学情而定的。不同学生的整体水平决定了我们引导的力度和方式方法。
想不想马上动手试一试？
2、指导学生调制液体
提供实验要求，解析关键词语（以制作一杯100毫升的浓盐水为例）。
[设计意图]学生对于为什么要“刮平”和“完全溶解”一般较能理解，但对于为什么要轻轻夹进小番茄，也许就连有些老师也不能全解其义。这不仅仅是对学生实验习惯的养成训练，更是因为轻轻夹进小番茄到液面上，能充分借助液面的表面张力，使小番茄以最快的速度浮在液面上，从而提高实验效率。
在实验中我们要重视对实验现象和数据的分析，实验结束后，把每个小组的实验记录进行汇总，一起来研究。
准备器材，开始实验。（让已经实验成功的小组，上前填写汇总表，并告知各组长把实验器材整理好并放入抽屉。）
3、指导学生分析数据和解释现象
分析表上汇总的数据（见表1）。
表1 “制作能使小番茄浮起来的液体”实验汇总表（预设）
组号 溶解物 溶解物的量（平勺）
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
一 食盐 ↓ ↓ ↑
二 食盐 ↓ ↓ ↑
三 食盐 ↓ ↓ ↑
四 白糖 ↓ ↓ ↓ ↓ ↑
五 白糖 ↓ ↓ ↓ ↓ ↑
六 白糖 ↓ ↓ ↓ ↑
七 味精 ↓ ↓ ↓ ↓ ↓ ↑
八 味精 ↓ ↓ ↓ ↓ ↓ ↑
九 味精 ↓ ↓ ↓ ↓ ↓ ↓ ↑
[设计意图]对比。现象的对比，过程的对比，结果的对比，时间的对比，数量的对比，种类的对比……让学生在这样的表格中通过各种各样的对比，达到对科学概念的掌握和重点难点的突破，并获得思维的训练和分析能力的提高。
先竖着看，100毫升水中溶解了前面两勺物质后，能使小番茄浮起来吗？说明了什么？（贴板书：必须溶解到一定的量）
从中我们还可以得出这样的结论：不能使小番茄浮起来的液体，可以是没有溶解其他物质的清水，还可以是怎样的液体？（贴板书：无溶解或少量溶解物质）
再横着分析：同样是制作100毫升能使小番茄浮起来的液体，三种不同的物质所需要的量是一样的吗？有什么区别？为什么会有这样的不同，大家在课后可以去查查资料。
[设计意图]首先，通过再次的对比分析，可以完善“液滴加热”实验得出的结论，让学生体会到科学的严谨和不断探索的精神。其次，学生的思维总是有梯度地表现出来，总是有先后地延展开去。由表及里，由浅入深，由课内到课外的思维训练引导，正是循着学生的年龄特点前行。让学生思考“三种不同的物质所需要的量是一样的吗？”的问题，是对第8课的教学设下伏笔，为密度（相同体积下物体不同重量的描述隐含着密度的概念）概念的出现储备能量。
4、预测和验证四杯液体
再回头来看看老师的四杯液体，你们觉得其中可能有盐水吗？有糖水吗？有味精水吗？如果有的话，请你预测一下，分别是哪杯？（学生预测）
[设计意图]学生已经分别制作了能使小番茄浮起来的浓盐水、浓白糖水和浓味精水，通过掌握的视觉和经验的对比，利用不充分证据来进行判断，使学生产生判断的错误，从而体会到证据对于判断的重要性。
肯定吗？你有什么好办法来证明自己的预测是否准确呢？
（把自己制作的盐水或糖水或味精水的液滴烤干，看看留下的痕迹是否与上面三杯液体先前留下的液滴痕迹一样。）
这个实验会做吗？刚才老师已经进行了演示。请组长留下那杯液体，把其他的实验材料拿来调换新的器材。
[设计意图]这个环节安排的是自主探究实验，其要求和注意事项不用多说，因为前面已经进行了实验演示。同样的实验，不同的主角，是前后的呼应和对比，更是模仿练习的全新应用。
有了实验的证据，我们的预测就多了几分把握。谁来说说盐水、糖水、味精水分别可能是几号液体？
虽然看似证据确凿，但我们还不能对几杯不知名液体进行定性，大家知道为什么吗？（因为在视觉上判断有相同痕迹的液体还有很多）
[设计意图]与前面演示实验得到的液滴痕迹进行对比，得到的是又一个有力的证据，但还不足以对不知名液体进行定性，再一次刺激了学生关于判断事物需要许多证据的情感体验，一次次地进行强化，以突出重点，突破难点。
（拿一只500毫升空烧杯，依次混合学生的液体）浓的食盐水能使小番茄浮起来，再加一杯浓盐水呢？再加一杯浓糖水呢？再加浓味精水又会如何？
看来能使小番茄浮起来的液体有很多很多，不管这种液体里溶解了什么物质，但要使小番茄能浮起来，溶解的物质都必须——（到一定的量，液体达到一定的浓度）才可以。
[设计意图]利用现有液体的混合，发现能使小番茄浮起来的液体有很多，从而打开学生的思路，扩散他们的思维，并找到所有能使小番茄浮起来的液体所具有的共性。
是这样吗？得出这样的结论可不容易。我们经历了一个怎样的探究过程？（指板书）
[设计意图]对课堂教学与自主探究进行梳理，让学生在脑海中出现一条教与学的主线，让学生亲历一场典型的“观察——发现——推测——验证”的科学探究过程。
第四部分——课外拓展
这节课大家都学得很好，老师已经将一份阅读资料《淹不死人的湖——死海》贴在了我们教室的墙报上，去仔细阅读一下，你会有很多的收获。在这里，老师还有一个问题需要得到大家的帮助。我这里有一块铁，在盐水中是沉还是浮？有没有一种液体能使铁浮起来呢?如果你能找到，下节课前告诉同学或者老师。
[设计意图]课后探究要力求有实效，不要令而不行。具有挑战性的，又便于操作实施的探究有利于学生付诸行动。其次，这个活动也是下一课所要讨论和研究的问题，课内外结合，新旧知联系，前后文对比，使每一项活动都发挥十分的效率。
【板书设计】
[设计意图]第一，把学生的每一个探究环节都明晰化，让学生沿着一条“观察——发现——推测——验证——结论”的主脉亲历探究，并感受到探究的逻辑顺序。第二，让学生体会到在教学过程中，每一个环节不是单次出现，也不是顺序展开的。板书中的主脉是一个总体的探究过程，而“观察、发现、推测、验证”等活动有可能包含于各个环节之中。第三，结论部分分前后两次才补充完整，是为了告诉学生，科学探究中结论的得出，不是一蹴而就的，而是在不断的实验中逐步修正和完善的。
【图表设计】
1、学生用表格（见表2）
表2 “制作100毫升能使小番茄浮起来的液体”的实验记录单
班级： 组号：
水 的 量 （ ）的量（平勺） 小番茄沉浮情况（沉↓ 浮↑）
100毫升
[设计意图]由于事先不确定该小组所采用的实验溶解物是什么，食盐、白糖、味精三选其一。让学生自己填写溶解物，会激发学生去思考三种不同溶解物质所带来的异同。不仅突出了科学概念关于“这样的液体有很多”的理解，更能把学生引导到不同液体所能达到共同效果的思考和其中差异的对比上来。
2、教师用图表（见图3、表3）
图3 用“液滴加热”法获取的相应液体痕迹对比图
[设计意图]把小番茄在四种不知名液体中的沉浮状态用图展示出来，不仅直观形象，而且能帮助学生进行对比区分。在每一种液体下面的方框中放上液滴蒸发后所留下的痕迹，便于一一对应，更能与实验现象进行对比，与后面学生自主完成的液体加热的实验结果进行前后比较，让学生体会到科学现象中，有时似乎已经证据确凿，但还不足以进行定性判断。
表3 “制作一杯能使小番茄浮起来的液体”的实验汇总表
组 号 溶解质 溶解物的量（平勺）
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
第一组 食盐
第二组 食盐
第三组 食盐
第四组 白糖
第五组 白糖
第六组 白糖
第七组 味精
第八组 味精
第九组 味精
注：在表格中填写小番茄的沉浮状态，用符号“↓”或“↑”表示。
[设计意图]从探究内容的分配和架构分析，三种不同的溶解物质分别安排了三个小组进行研究，可以避免实验的偶然性；不同溶解物的介入增加了实验的多样性；现象的不同强调了研究的对比性；灰白的底色突出了结构的可视性；符号的应用简化了记录的操作性。从汇总表的功能来分析，让学生对相关数据和现象进行联系、寻找差异、发现规律、扩散思维，是对探究实验的深层挖掘，有利于学生科学素养的训练和养成。
【阅读资料】
淹不死人的湖——死海
死海是以色列和约旦之间的内陆盐湖，是地球上最低的水域，水面平均低于海平面约400公尺。
死海海水含盐量极高，且越到湖底越高，是普通海洋含盐量的10倍。最深处有湖水已经化石化（一般海水含盐量为千分之35，而死海的含盐量在千分之230至250左右。表层水中的盐分每公升达227至275克，深层水中达327克）。涨潮时从约旦河或其他小河中游来的鱼立即死亡。岸边植物也主要是适应盐碱地的盐生植物。死海是很大的盐储藏地，四周湖岸荒芜，固定居民点很少，偶见小片耕地和疗养地等。据估计，死海的总含盐量约有130亿吨。近年来科学家们发现，死海湖底的沉积物中仍有绿藻和细菌存在。
死海湖水呈深蓝色，非常平静、富含盐份的水使人不会下沉或根本无法游泳。如果把一只手臂放入水中，另一只手臂或腿便会浮起。如果要将自己浸入水中，则应将背逐渐倾斜，直到处于平躺状态才行。
死海是死的吗？她有如此大的浮力，你知道其中的原因了吗？
[设计意图]阅读材料还是紧紧围绕本课的设计思路——“对比”，来进行取舍。通过数据的对比，让学生明白死海淹不死人的原因。本资料在不失科学性的同时，突出了科普读物的趣味性，读后使人印象深刻。
