科学课上换个角度“问”沉浮

孙静妮

《使沉在水里的物体浮起来》是苏教版《科学》三年级下册“固体和液体”单元的最后一课。本课围绕“怎样才能使沉在水里的物体浮起来”这个问题，安排了橡皮泥和铝箔的沉浮、潜水艇的沉浮、鸡蛋的沉浮等探究活动，引导学生发现沉浮的奥秘。那如果换个角度“问”沉浮，研究“怎样使浮的物体沉到水里”，这样的教学设计有何不同？是不是也有价值呢？下面我们就从另一个角度来看“沉浮”问题。

一、不同的组织内容

研究怎样使物体“由浮到沉”，那切入点就与苏教版教材相反，主题应该是“使浮着的物体沉到水里”，并且是聚焦“改变物体重量达成改变物体沉浮”这一个方法，展开对沉浮现象的研究。要知道沉浮条件受两个力的影响：重力和浮力。这两个力的大小决定了物体在水中的运动状态。在浮力和重力两个因素之间，浮力相对复杂（涉及液体密度、排水体积等因素），这些对三年级的学生来说是非常抽象且难以“具体化”的概念。而重力因素则可以具体化为“物体的重量”，且“重量”一旦决定，在整个沉浮过程中基本不发生改变，而浮力则在不同的“状态”、不同的“过程”中始终发生变化。基于沉浮条件的复杂性和学生已有的知识经验基础，要使浮着的物体沉到水里的话，选择从“重力”因素入手更合适。

二、不同的结构性材料

研究怎样使物体“由浮到沉”，那实验材料就由下沉物变为漂浮物，整节课应该从漂流瓶开始。为什么先想到研究漂流瓶呢？不仅因为这是学生日常生活中常见的物理现象，更重要的是带盖漂流瓶的状态正好是“浮力”和“重力”两力平衡的状态。只要打破平衡，就会看见沉浮的变化。同时，也能在操作中通过物体重量改变的程度，达到对物体沉浮改变程度的控制，并且能清晰地向学生呈现这个变化过程。因此，改“使沉在水里的物体浮起来”为“使浮的物体沉到水里”，从学生熟悉的经验出发，把下沉物的研究改为漂浮物的研究。这样对教学内容进行调整重组，不仅符合学生的认知水平，更降低了学生的内在认知负荷。要知道认知负荷与学习材料的难度和学生的经验有关，一般来说是难以改变的。但通过对学习材料进行重新整合而优化，同时尽量关注学生已有的经验水平，将所涉及材料的认知范围设置在“最近发展区”之内，可以有效实现内在认知负荷的合理化。

三、不同的教学活动

根据“怎样使浮的物体沉到水里”这一问题调整后的教学流程如下：

基于现象提出问题——如何让浮的瓶子沉到水里？学生假设后，通过实验搜集证据证实自己的假设，通过集体讨论形成共识——给瓶子加重，可以让瓶子沉到水里。

应用“加重使浮的物体下沉”这个规律来解释周围的世界，在解释过程中提出“如何让瓶子（潜水艇）悬浮在水中”这个任务，通过动手操作和研讨，发现除加重可以使瓶子下沉外，减重能使瓶子上浮这个规律。

通过解释“潜水艇的沉浮”来巩固“重量改变沉浮”的理解，在模型潜水艇上浮下沉的操作中再提出新任务——实现一个不用依靠“外部设备”进行加重减重完成沉浮。

对老师提供的“滴管潜水艇”进行原理的再发现——滴管中水的多少决定了滴管的重量，从而造成了“滴管潜水艇”的沉浮。

利用笔盖、橡皮泥、矿泉水瓶等材料，参考“滴管潜水艇”样例，做一个利用所学“原理”的沉浮玩具。

四、不同的认知逻辑

物体在水中的状态有三：浮、沉、悬。“浮”是物体在这节课的初始状态;“沉”是简单任务;“悬”是高阶任务。然而这些沉浮现象的研究并不是割裂开来的教学活动，而是环环相扣，螺旋上升，有其内在的逻辑顺序。这种层层推进的教学活动有利于学生思维的深化发展。课从“浮”入手，引入“如何让漂流瓶沉到水里去”这个话题，引导学生在假设并实验验证后，初步发现“沉”的原理——加重使浮的物体下沉。然后，在应用原理解释的过程中，进一步提出“如何让瓶子（潜水艇）悬在水中”这个现实任务，揭开“悬”的奥秘——加重，下沉;减重，上浮。当然课不能停留在这里，而是进一步要求学生设计“不需要补给设备的潜水艇”，而后的“滴管潜水艇”和“笔盖潜水艇”都是对沉浮条件的运用。从浮到沉，从沉到悬，这是一条符合学生认知规律的逻辑主线，为学生提供了由易到难、由浅入深的“棋谱”，推进概念由小到大，由详细到概括，由具体到抽象，为学生搭建思维的阶梯，让他们的思维逐步走向深入，走向深刻，走向深度。

通过比较可知，“使沉在水里的物体浮起来”与“使浮着的物体沉到水里”，是两种不同的教学设计，分别基于不同的研究问题，设计不同的学习活动，蕴含着不同的组织线索和思维逻辑。但它们都源于一个助推思维发生的“好问题”——如何改变物体的沉浮。小学阶段的“沉浮”研究，并不是为了解决“谁主沉浮”的问题，更多的是通过外在、直观的联系去理解和认识“沉浮”现象。研究“如何改變物体的沉浮”的问题，就是从变化中去体验联系、发现规律的过程。

由此可见，“好问题”是深度学习发生的基本前提，它打破学生头脑中的平静，诱发学生深层次的思考和持续的探究，使学生真正理解所学。因此，我们需要设置一些有思维力度的“好问题”，这个问题既能激发和推进学生的自主学习，又能整合学习重点和关键内容，与学生的生活实际和思维水平密切相关，还能贯穿整节课的问题。围绕“科学大概念”来组织教学，应该从问题开始，这个问题具有根本性、综合性、生活性和统摄性的特点，更多关注教学目标与发展大概念之间的联系，让学生沿着概念抽象程度不断提升的步骤前进，把学习组织为趋向大概念的、连续的、联系的学习过程。