精妙的设计 引出探究来

在水中，木头是浮的，石头是沉的；塑料是浮的，铁块是沉……沉和浮是学生们都曾亲眼见过的十分熟悉的现象，他们对“沉和浮”有着丰富的生活经验和学习基础。《物体在水中是沉还是浮》（三年级《科学》下册）正是建立在学生丰富的生活经验的背景下，一次让学生从经验走向科学认识，学会科学探究方法的典型的认识活动，对培养学生的科学素养有着十分有意义的价值。
在嘉兴市小学科学新课程协作大组研讨活动时，陈老师执教了《物体在水中是沉还是浮》一课，教师精妙的实验设计引领着学生自主探究，尤其是教师创造性地对实验材料的改进，为三年级学生初步感知对比实验进行了巧妙的设计。物体在水中是沉还是浮的教学中隐含着对比实验的要素，什么是变化的（不同的），什么是不变的（相同的），教材也许考虑到三年级学生的接受能力没有直接提出来，但在实际的教学中势必要碰到这个问题，陈老师确实动了一番脑筋，运用学生平时常见的材料很好地解决了这一问题，使学生在初步感知“变量”和“不变量”的基础上，再通过实验感悟对单个变量进行控制的活动过程，收到了很好的教学效果。
活动一：观察一大一小两个瓶子在水中的沉浮
教师出示一大一小两个瓶子，问：如果老师把这些东西放入水中，会产生怎样的现象？让学生猜测可能会出现的情况。这个活动让学生对物体的大小和沉浮的关系有了初步认识。因为三年级的学生对“大小”的概念还比较糊糊，这一设计为学生初步建立大小的概念和后续学习作了一定的铺垫，从教学效果看显得很有必要。
活动二：观察第一组材料在水中的沉浮
教师提出：那么把下列物体放入水中会出现什么情况呢？教师为学生提供了第一组材料：泡沫塑料、胡萝卜、铁丝帽、橡皮块、回形针、牙签、蜡烛等，让学生猜测：哪些物体会沉入水底？哪些物体会浮上水面呢？你是根据什么来推测的呢？学生根据自己的经验，大部分学生试着推测：可能跟轻重有关，极少的学生认为可能跟大小有关。真是这么回事吗？学生动手操作，却得到了他们意料之外的结果：物体的沉浮跟物体的大小和轻重无关！大家露出了迷茫的神色，产生了积极的探究冲动，思维的火花被点燃了。
活动三：观察第二组材料在水中的沉浮
 物体的沉浮与物体的大小和轻重究竟有关吗？教师为学生准备了第二组材料：大小不同的瓶子五个（其中三个一样大），螺帽若干，让学生分别做了两个实验：
实验一、选择大小不同的三个瓶子，但重量相同（教师在瓶中放了重量不一的彩泥），分别往瓶子中放入数量等的螺帽，结果一个沉入水底，一个浮于水面，一个有点沉。当实验的结果呈现在学生面前时，大家发现：物体的沉浮和大小还是有关的。
实验二、选择大小相同的三个瓶子，里面放入数量不等螺帽，再放入水中，孩子们发现：物体的沉浮和重量也是有关的。
这下学生感到太不可思议了，怎么前后两组材料的实验结果会如此不同呢？这引起了学生的“思考与讨论”。
活动四：两组材料的比较与分析
为什么用前面的一组材料进行比较，看不出物体大小对沉浮的影响，刚才这一组材料与前面一组的材料有什么不同呢？这时候，学生探究的触角伸向了新的探究深度，即：探究物体的沉浮是否与轻重有关时，就要对影响它沉浮的“大小”因素进行控制；反之，就要对“轻重”进行控制。这对于三年级的学生来说，教师能引导他们探究到这一步，或接近于这一层次，这是多么了不起的成就！
在这堂课中，教师用瓶子的大小来控制“大小”这个变量，以瓶子内放螺帽的多少来控制“轻重”这个变量，为学生科学有效的探究活动提供了保证，实验材料简单明了，可谓是整堂课的一大亮点，其次根据学生年龄特点对材料分批出示，既保持了学生的探究兴趣，又起到了组织管理作用，真是一举两得。
听完课后，心存一些疑惑，想与各位专家探讨。在这堂课中，尽管教师为引导学生探究作了精心设计，对实验材料进行了有创意地改进，学生也在矛盾冲突和新问题的驱动下作着积极的探究，但在“思考和讨论”时，学生很难真正领会：探究物体的沉浮是否与轻重有关时，就要对影响它沉浮的“大小”因素进行控制；反之，就要对“轻重”进行控制。这是为什么呢？是一节课的时间不够，还是三年级学生的认知水平有限？而且三年级的学生对“大小”的概念还很模糊，在推测影响物体沉浮的因素时，很少有人想到沉浮与大小有关。从学生学习科学探究方法的角度出发，从培养学生科学探究的情感角度出发，这篇素材的教学价值很大，在浙江省编的义务教材《常识》水的浮力的教学放在五年级，而《科学》教材把它放到了三年级，教材难度是否适合三年级的学生呢？