“自主合作、自我创新、自行实践”的“三自”学习体系的探究

物体的浮沉条件在实际生活中有着广泛的应用，比如常见的潜水艇、轮船、气艇、热气球、稻谷选种等等的工作都利用到物体的浮沉的条件，因此，研究物体的浮沉条件，对解决生活中的现象和问题具有现实意义。为此，教师需要对教学进行顶层设计，关注学生的差异，紧扣科学本质，积极地探索促进学生科学核心素养发展的策略以及提高学生实践应用能力。

一、由生活小现象引出科学大问题，养成学生的科学思维

以问题为导向的教学模式，围绕知识和能力两条主线展开教学过程，强调学生在真实情境中自主发现问题、以小组合作方式探究问题，并能够借助教师提供的支架解决问题。科学教师运用问题为导向的教学模式时，要注重在课前分析教材内容，在课堂中运用信息技术设置问题情境，引导学生自主探究、自我总结、自行反思，使学生在原有知识的基础上建构新知识，形成解决问题的技能和自主学习的能力。

【设计情境 1】

师：老师带来了一个乒乓球，现在我把它浸没到水里，如果我松手，乒乓球会怎么样？请同学们猜一猜。

生：浮起来。

师：（演示实验一），我们看到了什么现象？

生：乒乓球既不上升也不下沉。

师：我们把这种状态叫作什么？

生：悬浮（教师板书：悬浮）

师：（演示实验二），现在我再把乒乓球浸没到水里，松开手，同学们又看到什么现象？、生：乒乓球下沉。（教师板书：下沉）

师：（演示实验三），我再次把乒乓球浸没到水里，松开手后，同学们又看到了什么现象？

生：乒乓球上浮。（教师板书：上浮）

师：最后乒乓球处于什么状态？

生：漂浮。（教师板书：漂浮）

师：同学们也许会感到奇怪，乒乓球三次浸没水中，为什么会出现不同的状态呢？

图 1

【设计意图】关于物体在水中的三种状态很多同学都看见过，但可能有些同学不知道的科学名称，通过本实验就能让学生形象的 “对号入座”。其次，以同样的三个乒乓球呈现三种不同的状态，激发学生的探究欲望，调动学生学习的积极性。抛出问题：为什么会出现不同的状态？从而引出本堂课的学习。

二、合理运用“受力分析”方法，加深学生的科学观念理解

受力分析是挡在学生解决物理问题前的一条鸿沟，多年的一线教学发现，如果在受力分析中注重科学思维意识的渗透，强化学生科学思维习惯的培养，不但可以有效地帮助学生跨越这条鸿沟，而且有助于培养学生的物理学科核心素养。

【设计情境 2】师：有没有同学能解释同样的三个乒乓球为什么会有三种状态的出现？请同学们四人小组讨论，并派代表来回答。

生：我们组是通过受力分析的角度来解答的。上浮时，浮力大于重力（如图2）；下沉时，浮力小于重力（如图3）；悬浮和漂浮时，浮力等于重力（如图4）。

图 2

图 3

图 4

【设计意图】我们知道， 一切浸入液体中的物体， 都同时受到液体竖直向上的浮力和竖直向下的重力。当物体浸没在液体中且只受重力和浮力时， 物体的“ 浮” 、“ 沉” 也就决定于浮力与重力的关系。因此，教学中要通过分析浮力与重力的关系得出物体的浮沉条件。即如果物体所受浮力大于它所受的重力， 物体则上浮； 如果所受浮力小于它所受的重力， 物体则下沉； 如果所受浮力等于它所受的重力， 物体则悬浮。依力（ 重力和浮力） 的关系判断物体的浮沉， 突出了力与运动关系知识的应用，也加深了对力的合成、力的平衡等知识的理解。

三、实验对理论知识的升华，提高学生的探究实践能力

【设计情境3】师：既然同学们取决于浮力和重力的大小关系。那我们可以采取什么办法来控制物体的浮沉呢？

生：可以改变物体所受的浮力或重力大小来控制浮沉。

师：下面进入实验探究：改变物体浮沉的方法

实验器材有：塑料球、塑料袋、小刀、细线、盐、装有水的筒，请大家设计实验并进行探究，让沉入水底的塑料球浮起来，并总结出使它浮起来的方法。

【设计意图】实验对枯燥的理论分析推导有“催化”“润滑”“促进”的作用。问题一步步推进，可是如果教师直接使用公式推导，那么基础较弱的学生可能会望而却步，怎么办？通过实验活动来润滑学生对推导的“恐惧”，因为实验形象直观能降低学生对抽象概念的理解，能增强学生对枯燥的公式进行逻辑推理的动力，促进养成科学运算方法及推导的习惯，从而达成教学目标。

进而引出如图5 模型。教师层层引导学生，让学生自己带着问题探究，将物体的浮沉条件由力的关系转化成密度的关系。整堂课在学生的充分参与下进行，贯彻了以教师为主导，学生为主体的思想。

图 5 图 6 图 7

四、渗透STSE 教育，增强学生态度责任

STSE 是科学（Science），技术（Technology），社会（Society），环境（Environment）的英文缩写。STSE 是科学教育中的重要内容之一，教师应该理顺STSE 之间的关系，顺应时代发展的潮流，不断探索适合 STSE 教育的方法，渗透 STSE 教育，促进学生对STSE 的理解，不断地提高学生的社会责任感。由科学，技术，社会，环境构成的 STSE 教育强调科学，技术与社会，环境的相互关系，重视科学技术在社会生产，生活环境和社会发展中的作用，是指导和实施学科教育的新理念。

【设计情境4】师：通过刚才的实验探究，我们已经知道：要控制物体的浮沉，方法很多。下面我们具体来研究、分析几个实际问题。

问题1，潜水艇是怎么实现上浮和下沉的？

师：让我们进入下一个实验探究：探究潜水艇的工作原理。现有器材：“潜水艇”、软管、注射器。各组设计实验，探究使潜水艇上浮和下沉的方法。

学生进行分组实验，进行自我探究。

问题2：轮船为什么能承受巨大的载重量？

师：下面进入下一个实验探究：怎么使船的载货量更大。现有实验器材是橡皮泥，请同学们合作探究。

【设计意图】通过“探究潜水艇的工作原理”（ 如图 6、7）、“ 怎么使船的载货量更大”这两个探究实验，学生可以进一步掌握和理解“物体的浮沉条件及其应用”，进而也能解释打捞沉船的原理：浮筒中水排出后重力大大减少，浮力却没有变，即使拴上沉船也是 G

由课本理论知识联系社会实践，更好的将知识进行升华，学生经历了潜水艇的沉浮过程，便容易理解潜水艇的工作原理。在探究物体的浮沉条件过程中，学生体验到物体的浮沉过程，并充分地参与实验探究，学生自己分析实验数据得出结论，在探究过程中便加深了对物体浮沉条件的理解。

美国教育家布鲁姆所言：“人们无法预料教学所产生的成果的全部范围，没有预料不到的成果，教学也就不称其为一种艺术了。” 精彩的情境设置，让学生养成进行“自主探究、自我总结、自行反思”的“三自”学习体系，让学习发生在每个孩子身上，每一位孩子的精彩发言串联起来都是课堂教学艺术性、创造性的结晶，体现“生本课堂”，它让学生保持了对课堂的新鲜感和对学习的热情及动力。

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