6.液体、固体和气体教学设计案例

水的压力

一、科学教育理论指导

根据建构主义理论，学生是学习的主体，是知识的主动建构者，因此在学习过程中，学生的主体作用应体现在以下三个方面：一是要用探索法、发现法去建构新知；二是在建构意义过程中要求学生主动去搜集并分析有关的信息和资料，对所学习的问题要提出各种假设并努力加以验证；三是要把当前学习内容所反映的事物尽量和自己已经知道的事物相联系，并对这种联系加以认真的思考。

为了让学生的主体地位得以有效保证，教师在教学中必须要成为学生建构的帮助者，这要求教师在教学过程中要从以下几个方面发挥指导作用：一是激发学生学习兴趣；二是创设符合教学内容的载体，帮助学生进行建构；三是组织协作学习，如提出适当的问题以引起学生的思考和讨论等。此外，结合小学生思维发展特点和需要，“做中学”、“玩中学”是小学自然学科教学设计的立足点。

二、教学内容与教学方法梳理

（一）教学内容分析

本节课是上海科技教育出版社《自然》教材三年级第二学期第七单元《水和空气的压力》的第一课时，本节课的教学内容隶属于《上海市小学自然课程标准》（试行稿）一级主题“物质世界”中“运动与力”这一二级主题的内容。

本课的主要内容包括物体在水中会受到压力、水压力的方向和水的压力的大小特点等三个部分。基于建构主义理论与课程标准，本节课的学习应以贴近学生生活的内容为载体，为学生创造充分的动手和探究的机会，激发他们探究的兴趣和欲望，在动手做中习得科学知识、培养技能。

因此，本节课的设计思路是：首先，抓住学生喜爱“玩水”的天性，从学生的兴趣出发，通过不同的“玩水”方式，给予学生充分的时空，体验“物体在水中会受到压力”；然后，在体验的基础上，鼓励学生交流感受、引导学生分析，形象直观地获得物体在水中会受到压力及其压力的方向；接着利用体验过程中得到的压力有大有小，提出“水的压力大小与哪些因素有关”的问题，引导学生经历猜想、设计实验方案、收集实验数据、合作分析等过程得出探究的结论；最后，通过图片介绍“蛟龙号”载人潜水器成就，增强民族自豪感，同时巩固对水的压力大小特点的认识。

（二）教学方法梳理

在目标导向下，立足学生的认知特点，以学生兴趣为出发点，我将以上介绍的流程通过一些启发性问题串成了一堂完整的课。在本节课的具体实施中采用“四个结合”的教学方法。

第一个方法是“活动与表达相结合”。

本节课不仅注重让每个学生都亲历体验探究活动，也注重学生语言表达。在之前教学中，学生在“体会手在水中的感受”体验活动中，能够做到仔细体会，并积极尝试用语言表达出感受，如“手被粘住了，在上面不怎么粘，下面粘”、“握拳时，手在上面能动，越往下越动不了”等。通过引导学生分析这些感觉产生的原因或说明什么，学生体会到了手在水中受到水的压力，并且认识到了压力的方向是四面八方的。让学生在比较轻松愉快地体验活动中完成了对“水的压力”的相关科学知识的学习，并在体验探究过程中，锻炼了语言表达、实验分析能力等。实现了在活动中提升表达能力，在表达中促进活动的有效性开展，达成了活动与表达相结合。

第二个方法是“自主与指导结合”。

本节课百分之八十的部分都是让学生进行体验探究和实验探究，其主要的科学知识都是由学生自主体验、交流中获得。并且实验中一些操作上的注意事项也是引导学生自己发现、学生自己说，学生在课堂中自主性得到体现，其主体性地位得以保证。同时我也没有偏废教师的指导，通过提问关键性问题，如“手在水中有什么感觉？”“水中压力大小是否一样？”“什么情况下压力大，什么情况下压力小”等，提高学生自主体验与实验的目的性和有效性。通过引导学生对现象的分析，促进学生在自主体验活动中对科学知识的掌握。

第三个方法是“文字与图示结合”。

本节课的板书主要以图文并茂的形式呈现。活动前的任务、要求，用简洁的图示和文字呈现在黑板上和PPT上，时刻提示学生，以充分体验和探究；学生交流的内容和实验现象以图示的方法呈现，这样可以直观、形象呈现过程，便于学生分析、理解、记忆。文字与图示相结合的板书方式，符合小学生的认知特点，便于学生对科学知识的理解和记忆。

第四个方法是“生活材料与专业仪器结合”。

本节课中，为了让学生有充足的动手机会，因此无论是体验活动还是实验探究，都为学生准备了相应的实验材料。这些活动材料既有来源于日常生活，如大小整理箱、一次性手套、塑料瓶等；也有数字化科技的专业仪器（相对压强传感器等）。生活材料作为实验器材，有利于学生发现日常生活中也可以进行实验探究。专业仪器的使用是为了满足在实验探究中提出的更高的要求，体现了科技有利于实验探究的开展。生活材料到专业仪器之间的层层过渡也隐晦地向学生传达“需求促进科技的发展”的思想。因此，两种类型的实验材料不仅是为了丰富学生动手的机会，也传达了“日常生活中有实验探究、科技有利于实验探究的开展、新需求促进着科技的发展”的思想。

三、学情分析

一个合理有效教学设计离不开对所教学生实际情况的正确认识。

1．身份特点：我们班的学生都是外来随迁子女。由于家庭原因，与本地生相比，他们在公众场合下自信心相对缺乏，语言表达、课外知识储备量上有所欠缺，但他们性格淳朴、对自然现象有着浓厚的兴趣，喜爱在实验中获取科学知识。

2．学习基础：这次执教的对象是三年级学生，从知识层面上看，已经初步了解了常见的力具有大小和方向等特点，可能对水的浮力具备初步的感知认识。在技能与方法层面上，他们可以在帮助下，设计并实施一些简单的实验，具备分析简单实验现象的能力，但面对较为复杂的实验现象时，自主分析能力还比较薄弱。在情感方面，三年级的学生对动手实验有着浓厚的兴趣，爱玩水也是大多数孩子的天性。

四、教学目标

1．通过在盛有水的整理箱中“玩水”的活动，了解物体在水中会受到压力，知道水的压力的方向，体会观察、思考、合作重要性。

2．通过探究“影响水的压力大小的因素”活动，知道影响水的压力大小的因素，提高动手、观察、实验分析等能力，并初步感受科学技术的发展对于科学探究活动的作用。

3. 通过图片介绍“蛟龙号”载人潜水器成就，领略我国潜水科技的发展，激发探索知识的欲望，增强民族自豪感。

五、教学重点和难点

（一）教学重点：物体在水中会受到压力。

达成途径：方法一“长臂手套和学生体验”：在了解了水对塑料瓶底部的橡胶薄膜有压力后，让学生戴一次性长臂手套后，伸入整理箱水中的不同深度和侧壁处，通过交流手的触觉感受，感知水的内部对物体也有压力。方法二“塑料瓶和学生体验”：在利用触觉感受到水的压力后，在利用扎有橡胶薄膜的塑料瓶去探究压力方向和大小特点时，通过橡胶薄膜的形变，利用视觉“看到”水对物体的压力。方法三：“特制水压测力计和学生体验”：在利用特制的水压测力计去探究压力大小特点时，通过测量水压的具体数值，通过数字化再次明确水对物体的压力。

（二）教学难点：探究影响水的压力大小的因素。

达成途径：方法一“借助体验活动引发猜想”：利用先前的“玩水”活动，在学生充分讨论的基础上，猜想影响水的压力大小的可能因素及其它们与水的压力大小的可能关系。方法二“设计对比实验”：要求学生利用科学研究方法，在其它因素不变的情况下，设计研究水的压力大小与某个可能因素关系的实验方案。方法三“利用传统与现代实验器材收集证据”：先是利用扎有橡胶薄膜的塑料瓶去开展定性实验，在实验现象不能很明确验证猜想的基础上，过渡到特制的测力计这一数字化实验仪器，并通过数据验证猜想，同时体会到技术的发展对于科学研究的作用。

六、教学准备

1．学生实验器材：一次性长臂手套、容量不同的整理箱（盛适量水）、扎有橡胶薄膜的塑料瓶、相对压强传感器、数据显示模块等。

2．演示实验器材：一端扎有橡胶薄膜的塑料筒、1米有机玻璃长筒、一次性长臂手套、整理箱（盛适量水）、橡胶薄膜、塑料瓶、相对压强传感器、数据显示模块等。

3．自制图示材料、学生实验任务单、DIS软件等。

七、教学过程设计

（一）教学流程

1．教学流程图

活动Ⅰ

体验与交流

物体在水中

会受到压力

活动Ⅱ

观察与交流

水的压力

的方向

2．流程图说明

活动I

体验与交流

让学生戴一次性长臂手套后，伸入整理箱水中的不同深度处和整理箱的侧壁处，交流描述手的触觉，分析产生相关触觉的原因，利用触觉感知到水对物体的压力。

活动Ⅱ观察与交流

在体验活动的基础上，观察扎有橡皮膜的塑料瓶在水中不同方向发生变形的情况，小组讨论水的压力的方向，并利用大组交流，得出结论。

活动Ⅲ猜想与验证

在“手放入水中玩”体验活动的基础上，提出“水的压力大小与哪些因素有关”的问题，引导学生经历猜想、设计实验方案、组内开展实验探究、收集实验数据、合作分析等过程最终分析归纳得出探究的结论。

情景I应用拓展

图片介绍“蛟龙号”载人潜水器成就，领略我国潜水科技的发展，激发探索知识的欲望，增强民族自豪感

3．教学主要环节本节课可分为三个主要的教学环节。

第一环节，立足体验活动，感知水有压力。利用“玩水”的方式，给予学生充分的体验时空，得到物体在水中会受到压力及其压力的方向。

第二环节，开展实验探究，明确压力大小特点。在“手放入水中玩”体验活动的基础上，经历问题提出，作出猜想、设计实验方案、组内开展实验探究、收集实验数据、合作分析等过程，学生得出探究的结论。

第三环节，应用知识拓展，激发探索欲望。图片介绍“蛟龙号”载人潜水器成就，激发探索未来的欲望。

（二）教学过程

活动Ⅲ

猜想与验证

水的压力

大小的特点

情景I

应用拓展

1．新课教学

（1）体验感知水的压力

学生活动

指导要点

①

自主体验：在手上戴好一次性长臂手套*结合现场演示和PPT，引导学生将手后，伸入水中的不同深度处和整理箱的侧伸入整理箱水中的不同深度处和整理壁处。小组交流并描述手的感受，分析相箱的侧壁处，以达成较为充分的体验。

关感觉产生的原因。

*可引导学生边体验，边进行组内交流。

②

交流讨论：小组交流并描述手的感受，分*交流时，可引导学生从手在水中的感析讨论相关感觉产生的原因。

觉和手的感觉说明了什么的两个角度，围绕活动的目的进行讨论。

*鼓励学生清晰描述教师利用板画进行展示。

（2）体验观察水的压力方向

学生活动

指导要点

①

体验观察：将扎有橡皮膜的塑料瓶插入水*在学生观察体验前，先引导学生观察中的不同方向，观察橡胶膜是否变形。压扎有橡皮膜的塑料瓶，帮助其建立起力的方向是怎样的呢，哪些事实可以说明橡胶膜变形和力的联系。

你们小组的观点？

②

大组交流：在小组讨论交流的基础上，大*鼓励小组代表清晰描述和表达小组组就小组讨论的结果进行汇总。

（3）实验探究水的压力大小

学生活动

指导要点

达成结论，可利用板画进行展示。

①

思考并猜想：在前面的体验中可以感受到*建议学生利用体验活动和生活经验水的压力有时候大些，有时候小些？哪些作为猜想的依据。

因素可能会影响水对物体压力的大小？

*学生可能会提出较多的影响因素，需要及时作出猜想的筛选。

*学生可能会提出较多的影响因素时，

学生活动

指导要点

先需要作出筛选，再要求学生采用对比实验方式开展设计。

②

设计实验方案：根据猜想，设计实验方案*设计方案时，可以从实验中如何控制验证猜想。

其他因素相同、怎样变化研究的因素、如何比较水的压力大小三个方面引导学生思考。

③

小组实验：利用提供的实验器材探究水的*先利用扎有橡胶薄膜的塑料瓶探究压力大小特点，收集证据验证猜想。

水的压力大小的特点时，在发现扎有橡胶薄膜的塑料瓶作为实验器材存在缺陷时，再提供特制的测力计这一数字化实验仪器，同时也要清晰介绍测力计上塑料细管上所画线条在实验操作中的作用。

*在利用扎有橡皮膜的塑料瓶进行实验探究时，通过观察到水中橡胶膜的变形，让学生在视觉上“看到”水的压力，其次要让学生建立起塑料瓶底部橡胶膜变形的程度与其受到水的压力大小的联系。

*要介绍在扎有橡胶薄膜塑料瓶所画④

大组交流：交流小组实验过程和结论，分线条在实验操作中的作用。

析、讨论得出实验结论。

2．知识应用

学生活动

指导要点

①

观察演示实验：扎有橡胶薄膜的塑料瓶*演示实验具体视课堂时间确定是否在巨大的水压的情况。

开展。

②

观看图片：“蛟龙号”载人潜水器及相关*做好两个环节的过渡，并布置课后作成就。

业，激发学生继续探究的兴趣。

3．课堂小结（略）

八、教学评价设计

评价内容

评价标准

★★★

★★

★

评价结果

自评

组评

知道水有压力，知道水有压力，知道水有压力，科学概念

能够清晰说出水基本说出水的压但说不清水的压的压力方向和大力方向或大小的力的方向和大小小的特点。

特点。

的特点

能主动完成自己能主动完成自己在他人的监督合作能力

的任务，并能主的任务。

动帮助他人。

下，完成自己的任务。

能对水的压力大能对水的压力大能够对水的压力猜测

小的影响因素进小的影响因素进大小的影响因素行多个猜测，并行单个猜测，并进行猜测，但表能清晰具体地表能简单地表达出达不出猜测的依达出猜测依据。

猜测依据。

据。

能够设计出实验能够在小组合作不能够设计出实设方案，并能够发下，设计实验方验方案，但是能实验技能

计

现他人实验方案案。

中的不足。

操作与记录

听懂他人的设计。

能够较好得完成能够基本完成所能够完成部分的所有体验活动和有体验活动和探体验活动和探究探究实验，并在究实验，并在部实验，但很少在每个活动中有所分活动中有所发活动中有发现，发现，实验单记现，实验单上有且实验单上无记录完整。

部分记录。

录或记录很少。

九、设计特色简述

（一）对原本可能只起到导入作用的“手放入水中玩”的体验活动进行深加工转化为本节课的核心活动之一。

将“手放进水中玩”活动设计成核心活动，一是要提供足够的时间让学生体验，只有给予学生充足的体验时间，才能保证学生的体验更丰富、更深刻。二是要在学生玩水中明确要求，仔细体会“手在水中的感觉”，鼓励学生充分交流、启发学生思考“手的感觉说明了什么”，让原本单纯的玩变成“有问题”的探究。三是要根据体验活动的需求对实验器材进行改进。教材上这个活动建议使用的盛水容器仅仅是实验室的圆水槽，这样的深度局限了学生的体验，尤其是在感受水深对水的压力的影响。因此我用较大的整理箱代替圆水槽，这不仅有利于学生直观地感受水的压力大小的变化，并且让学生容易地发现原来生活用品也可以作为实验器材。

将“手放进水中玩”活动设计成核心活动，它保证了学生在学习中的主体地位。在以前的教学中，不难发现学生对于该活动很感兴趣，因为简单、贴近生活，因此也有很强烈的交流意愿，但是由于以前的设计仅仅将这个活动作为一个导入，甚至是走形式，忽视了学生手在水中丰富的感受，也没有提供机会让学生充分表达。这在一定程度上打击了学生自主交流的积极性，课堂上学生的主体性作用弱化了。因此，让学生充分体验、鼓励他们大胆交流是肯定了他们的所做所感，肯定了他们的主体地位。

当学生在体验活动中意愿得到满足时，他们就敢于并愿意去说，交流的内容就会变得很全面，学生也就可能在交流中发现水中压力大小是不同的，但是并不能很清晰地解决“压力大小具体与什么有关”这样的问题。因此，秉持“求实”的态度，学生就会想要用实验探究解决在体验活动产生的不确定性问题。课堂上的实验探究才真正成为学生想要解惑的载体。

因此，将“手放进水中玩”体验活动作为核心活动之一，不仅保证了学生主体性地位，也能体现对其科学素养和核心素养的培养（详述见下文），同时也潜移默化地向学生渗透了“只要用心体会观察，日常玩乐中也会蕴含着有趣的科学知识”的意识，让探究活动成为学生日常生活的一部分。

（二）明线和暗线相互交织。

明线是通过体验活动和实验探究，让学生获得水的压力相关的科学知识，培养学生的核心素养和科学素养。

暗线是在“探究水的压力大小特点”过程中，通过发现在利用“手上戴手套插进水中体会水的压力大小”时只能被个人所体会；自然地会提出“想要将原先体验的感觉被看到，即看到水的压力大小变化的特点”，此时扎有橡胶模塑料瓶的自制实验器材就代替了原来的手；而当发现自制的实验器材又不能满足实验探究产生的新需求时，就找到特制的水压测力计这一数字化仪器（即相对压强传感器和数据显示模块）来代替自制实验器材。

暗线中活动材料从手套到自制实验器材再到数字化仪器的一步步过渡，不仅体现着科技的进步有利于科学探究活动，也暗示着新的需求也促进着科技的发展。

附：板书设计、学生记录单设计

(一)板书设计

水的压力

四

（二）学生记录单设计

（注：根据学生需要，选择部分记录单填写）

面八方浅

（小）

深

（大）

实验任务1：探究水的压力大小与水的多少的关系

小组序号：__________ 1. 操作要求: 将塑料瓶放在如下位置，观察并在图上画出橡胶薄膜的变化情况。

2.实验结论：

水的压力大小与水的多少______（有关、无关）。

实验任务2：探究水的压力大小与水的深度的关系

小组序号：__________ 1. 操作要求: 将塑料瓶放在如下位置，观察并在图上画出橡胶薄膜的变化情况。

2.实验结论：

水的压力大小与水的深度______（有关、无关）。

实验任务3：探究水的压力大小与水的多少的关系

小组序号：__________ 1.操作要求: 测力计管子插入水中如下图位置，测得的数据填在方框里。

2.实验结论：

水的压力大小与水的多少______（有关、无关）。

实验任务4：探究水的压力大小与水的深度的关系

小组序号：________ 1.操作要求: 测力计管子插入水中如下图位置，测得的数据填在方框里。

2.实验结论：

水的压力大小与水的深度______（有关、无关）。

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