使土豆浮起来

2005年5月7日

本文和李虹老师的点评一起被编辑用《破定势 变思路 活教法》为题一起发表在《小学自然教学》2002年第7～8期，这一期还有我的好友武汉武昌实验小学的宋红兵老师对这节课的研究文章一起发表，这反映出当时对这个课题的研究是多么的热闹。直到现在还有许多教师在研究这节课，在百度或google上一搜索便会有许多这方面的文章出现。也许从表面的情况来看是因为这节课好上，能够出彩，所以会有这么多人来凑热闹。但在我看来，其背后实际上是关于儿童科学教育观念的矛盾碰撞，好玩的内容就是符合儿童认知特点的吗？是否还要考虑知识的难度是否符合儿童认知的水平？是否还要审视自己对待知识与探究的态度——要结论还是要所谓探究？是否还要考虑我们到底要培养什么样的具有科学素养的人——科学素养的内涵在每一个人的心里可并不是一样的！

 

设计思想：

本课是对科教版三年级下册“土豆在水中是沉还是浮”一课的改造（由于三年级已全部上过本课，只能在四年级试教，所以本教案针对四年级的学生做了适当的调整）。在科学知识目标上，由原来的是否研究“为什么会浮”这个问题的模棱两可，转变为明确地研究“怎样使”这一类的问题，即在水中加足盐或糖并使其溶解，能使土豆浮起来，而不能溶解的物质放入水中不能使土豆浮起来，所以课题也相应地改为“使土豆浮起来”。由于科学知识目标更明确，适合三年级学生认知水平，有利于教师设计切实可行的探究活动，使科学方法与探究技能的训练更容易落到实处。这也实际上是对“知识是载体”的思想的体现。

 

在材料设计方面，遵循兰本达关于结构化材料设计的思想，选取生活中易于找到的材料：盐、糖等易溶物；沙、米等难溶物；在盐、糖溶液中浮不起来的黄豆、浮得起来的花生等。这些材料本身就蕴含着本课所设定的知识目标。同时，通过对这些材料的研究，也使学生感受到生活中无处不在的科学。按照教材的设计，本来采用大烧杯和整个的土豆来做实验，但出于节约盐、糖、土豆和便于操作的原则，决定用一次性透明塑料杯代替烧杯，用笔代替玻璃棒做搅拌。土豆也改用小土豆片，除教师自带黄豆与花生外，其它材料都由学生准备，并对学生渗透一个观念，“学科学是你们自己的事情，老师只不过是给你们帮帮忙而已”。所以让学生自己准备实验材料，要纳入到儿童科学活动的整体中。

 

在教学过程设计方面，遵循儿童科学认识活动的规律，以简单明了的科学探究活动来展开整个的教学过程：提出问题—作出假设—实验验证—交流研讨得出结论—更广泛的探究。结构化的材料为这一探究活动过程提供了保障。本课从科学知识目标上来说，是比较浅显的，较容易达到的。但在实现这个目标的过程中，必然要涉及到科学实验方法和实验探究技能的问题（参见下面教案中的“实验研究”部分），这是本课的重点，是实现“科学探究”目标和“情感态度和价值观”目标的最重要的活动部分。

 

关于本课的扩展，必须要去做，并达到两个目的：一是打破可能产生的定势，即认为易溶解的物质溶解到水中后都能使土豆浮起来，比如味精、果珍、醋等，这还需要我们回家继续研究；二是要搞清楚盐、糖溶液能使土豆浮起来，是否也可以使其他的在水中下沉的物体都浮起来。材料中的黄豆和花生能够说明这个问题：黄豆在盐、糖溶液中还是下沉，而花生则可以在盐、糖溶液中浮起来。

 

目标：

1．科学探究：科学方法与实验探究技能的训练。

2．情感态度和价值观：享受沉浸于科学活动的快乐，培养热爱科学的情感，实事求是的科学精神。

3．科学知识：在水中加足盐或糖并使其溶解，能使土豆浮起来，不能溶解的物质不能使土豆浮起来。并进一步由个案研究而推到更广阔的范围。

准备：

每个学生都准备一次性透明塑料杯4个，并装半杯水；盐、糖各3两；沙、米各两大把，并淘洗干净；土豆、小刀各1个。教师准备黄豆、花生等。

过程：

1．问题与假设

（1）土豆在水里是沉还是浮？（用实验来检验）

（2）怎样使土豆浮起来？（由学生提出方法）

（3）为什么你们觉得用这些方法行呢？（对假设提出解释）

2．实验研究

（1）导语：“是不是如同学们所说的那样的呢？开始试验吧！”

（2）科学实验方法教育：盐、糖、沙、米混在一起使土豆浮起来了，“到底是谁的功劳”？

（3）实验探究技能训练：下面两种情况会造成土豆浮不起来？

 

 

在实验过程中全班一起解决这些问题，一是发现该如何科学地做实验：必须一样样地研究盐、糖、沙、米，才能知道到底是谁对土豆上浮起了作用。二是培养学生善于分析实验失败的原因，找到使土豆上浮的办法。

3．交流与研讨

（1）加足盐或糖使土豆浮起来了，而米、沙却不行，这说明什么问题呢？

答案：盐、糖能够溶解，所以可以加大水的浮力，米、沙不能溶解，没有加大水的浮力。

（2）注意针对学生的假设及其解释做研讨。

4．扩展

（1）盐、糖使土豆浮起来了，但它们能使花生、黄豆、绿豆、橡皮也浮起来吗？为什么？

（2）是不是所有的像盐、糖这样的能溶解到水里的东西，溶解到水里后，都能使土豆浮起来呢？比如奶粉、味精、果珍、醋，等等。

 

板书：

使土豆浮起来

 

加入：盐√   糖√     沙×   米×

加足、溶解        没溶解

加大了水的浮力  不能加大水的浮力

我使土豆浮起来了—李虹评点

2005年5月7日

李虹，武汉武昌区教师进修学校教师，对科学教育和语文教育有着厚实的功底。她在大学学的是生物学专业，先生也是在大学做生物学研究的教师。出于专业素养的不同，她对科学教育有着自己的理解。说来也巧，这节课本来我就与朱映辉在研究中，武昌区教师进修学校校长、著名特级教师梅安妮老师到学校调研，指名要听我的课。对于老前辈的要求，我欣然应允，并请李虹老师和朱映辉老师都来听听，借这个机会大家再进一步研讨一下这个课。

 

李虹在这篇评论中写道，“教学过程就是科学探究过程”。在我看来，如果教学过程不能与学生的学习过程统一起来，学习能有效发生吗？不可能！这应该是我们做教学设计的标准。

 

我上课有个毛病，不善于精雕细琢，也不喜欢精雕细琢。这节课上，我随手把学生桌上的削土豆的小刀拿起来做搅拌棒，目的是为学生做暗示，不要以为搅拌非实验室的玻璃棒不可，生活中处处都有实验材料。但同时我也犯了一个根本性的错误：安全教育忽视了。李虹老师在做点评时问我，是不是可以不写这个错误？我坚持，一定要写，还要分析详细！不要以为特级教师上的都是好课，都是完美无缺的课，这不是实事求是的科学精神！我决不会用虚荣迎来尊敬。相反，我要用缺陷与实事求是来让老师们了解特级教师的真相——千万别迷信什么特级教师，放而远之，千万别迷信什么专家教授，他们都是一群有缺陷的人，教师应该要有这样的不迷信专家权威的科学精神！

 

 

最近听了有关“马铃薯的沉与浮”的几节课，“沉与浮”现象是身边科学问题，也是孩子们感兴趣的事物。关于“沉与浮”课题有许多可研究的内容，经过讨论研究，武大附小的吴向东老师选取科学方法这一角度，通过个案来研究，使孩子们获得了操作性知识与方法，亲身经历科学探究过程，以及体验到在实验中应该采取的科学态度。教学思路简洁明了，层次清晰，教学朴实无华，充满了实践活动。这次课有几处值得玩味的可贵之处。

 

材料选取有创意：通过不溶物质米和沙，可溶物质盐和糖的对比实验，发现马铃薯在水中是沉的，在糖水或盐水中浮起来了，而在加入米和沙的水中依旧是沉的，学生通过比较就可以推导出，可溶物质加大了水的浮力。

 

教学思路就是科学探究过程：首先，吴老师从马铃薯在水中是沉还是浮这一问题入手，讨论怎样使马铃薯浮起来，创设了一个有关实验方法的问题情境，孩子们提出各种方案：放盐、糖、味精、木屑、酱油、醋等，那么“为什么放盐能使马铃薯浮起来呢”？孩子们从死海的例子中得到启发，做出解释现象的假设，学生还用“盐、糖分子分散到水里，水变紧了”来描述这一现象。接着，使用吴老师提议的四种材料实验，实验中发现孩子们虽然使用同一方法，有的浮起来，有些则没有。在这时，吴老师挑起矛盾，让孩子们思考，通过成功者的介绍，弄清了溶质的量与充分溶解是马铃薯浮起来的关键。然后让没有成功的孩子实验。最后，交流和研讨实验结果，通过比较四种实验的结果，形成“盐、糖能够溶解，所以可以加大水的浮力，米、沙不能溶解，没有加大水的浮力”的科学结论。

 

思维有发散有集中：活跃的思维贯穿于探究学习全过程中，帮助孩子找到解决问题的最佳方法和得出科学结论。在“怎样使土豆浮起来”问题情境中，孩子们从老师提供的材料出发，发散出去，想出多种方法：加入水中的物质由固体木屑、味精到液体酱油和醋，由常温的水到开水，甚至谈到马铃薯榨的汁。这种扩展，加大了教学容量，开阔了思路，形成创造的智慧火花，扩展了知识，训练了发散思维。而在实验结果的交流研讨中，孩子们汇集四个实验的结论，比较、抽象概括得出可溶物质改变浮力的结论。就是在实验过程中，对于同一实验方法上出现的矛盾结果，例如同是放糖，有的马铃薯浮，有的却还是沉的，让孩子在操作过程和交流中找出原因，解决问题，使孩子经历了集中思维获得科学结论过程。

 

科学方法和科学态度贯穿探究之中：在开课创设问题情境时，吴老师问：“土豆在水里是沉还是浮，同意沉的举手，同意浮的举手。”“到底是沉还是浮呢，实验是检验真理的唯一标准。”演示实验证明：土豆在水中是沉的，这个设计是教师对接下来的整个探究活动的示范，也是科学方法和实事求是科学精神的渗透。在实验中，孩子们将多种物质混入水中，使土豆浮起来了，这是孩子们喜欢的“工作方法”，吴老师敏锐地抓住这个与本课题相关的意外事件，让孩子们思考“到底是谁的功劳”？ 由此教给孩子们为了探索某种原因与其结果的对应关系，清楚地说明问题，应该采用的科学方法和严谨的工作态度。而当有个孩子认为沙能使马铃薯浮起来时，吴老师重复实验，实验中问量“够不够”，“搅拌充分吗？”直到实验结果说服孩子。实验是检验真理的唯一标准，科学实验是可重复的，事实说明一切，这些将深深地刻入孩子脑海中。

 

知识有延伸与拓展：个案研究产生的认识需要加深和拓宽，吴老师从盐、糖可溶物质抽象到所有可溶物质；从马铃薯变为花生、黄豆、绿豆、橡皮，让孩子回家后研究。由特殊到一般来延伸知识，这是知识获得和发展方法，这样的设计丰富孩子的思想内容和多样化的经历，为进一步学习打下良好基础。

 

然而教学中也有不周到之处：

 

材料的纯性问题：探究过程选用了对比材料沙子和米，但是沙子和米没有经过淘洗，放入水中搅拌时，形成的混浊液误导了孩子，一个孩子就认为沙子能使水的浮力增大。虽然随后的实验证明孩子的错误，但是反思一下，就会想到，我们准备的沙子含有泥土，倒入水中后，形成了混浊的液体，如果里面含有足够的易溶于水的可溶物质时，则会增大水的比重，从而增加浮力，这样就会产生非常复杂的局面。因此，只有纯性的材料才能说明问题。

 

规范操作的教育问题：为了验证沙子是否能增大水的浮力，全班一起参与实验，认为可以增大浮力的那个孩子说实验步骤，吴老师操作，在示范实验中，吴老师随手拿起曾搅拌过糖液和盐液的水果刀，用来搅拌水中沙子，这种示范性教学带来了两方面的问题：其一，水果刀当搅拌器合适吗？其二，沾染上糖、盐的水果刀会造成什么结果？教师的不规范教学将给孩子造成什么影响呢？虽然该操作没有造成错误的实验结果，但是教师这种不规范操作会给孩子造成一种科学研究的随意性印象，而科学研究是严谨的、规范的。在条件允许的情况下，教师的演示应注意规范性，这与孩子“搞科学”是截然不同的两个方面，孩子“搞科学”过程中可以不必强求规范，他们是从不规范到规范的学习过程，但教师的行为却是构成科学学习的学习环境，而科学探究的学习环境是科学态度、价值取向、科学行为习惯养成的温床，教师的一言一行，都应具有教育性，这些都将会对学生一生产生深远影响，它们属于隐性课程，虽然没有划入教师的教学设计之内，但它与以上显性课程却是同样重要的。因此，对教师的演示和对学生的“搞科学”应有不同的要求。

 

研讨交流的效果问题：“使土豆浮起来”，这个充满趣味的实验活动深深吸引着孩子，让他们流连忘返，注意力始终不肯集中到研讨之中，这时教师应该让孩子远离实验情境，营造研讨的环境氛围，使孩子集中于思维加工，倾听他人意见，梳理思绪，建构个体的知识的活动之中。但由于教室的限制，无法开辟研讨的新环境，孩子们没有离开实验材料，因此倾听—争辩—碰撞的活动面不广，维持课堂纪律浪费了点儿时间，知识的延展与课堂小结没完成，留下了遗憾。

 

“我使马铃薯浮起来了”，这是令孩子激动的成就，这看似不经意，却是吴老师精心设计和不露痕迹引导产生的结果，这其中伴随着亲历亲为：孩子从认识到情感、从方法到态度都涂染了丰富的色彩。这是伴随着思考、伴随着动作、伴随着激动于一体的探究过程。这种探究经历将成为取之不尽的宝库，孩子们在以后的学习和生活中，可以从中提取多样的素材，来构建他们的新思想，我想这就是我们科学教育的意义所在吧！