張燁

[摘 要]

新課標(biāo)視野下，一門整合的科學(xué)課程對提高學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)有著十分重要的作用?？茖W(xué)作為一門綜合性的課程，縱貫小學(xué)、初中等學(xué)段，了解中小學(xué)科學(xué)教材銜接是實施科學(xué)教學(xué)相互滲透與聯(lián)系的基礎(chǔ)。以“浮力”為例，對寧波地區(qū)現(xiàn)行使用的教育科學(xué)出版社（教科版）出版的小學(xué)科學(xué)教材和華東師范大學(xué)出版社（華師大版）出版的初中科學(xué)教材中的有關(guān)內(nèi)容進(jìn)行比較與銜接進(jìn)行探討，不難看出中小學(xué)科學(xué)教材在“浮力”這一內(nèi)容的編排結(jié)構(gòu)、探究活動的設(shè)計以及整體知識架構(gòu)等方面都存在相關(guān)性和銜接點。

[關(guān)鍵詞]

中小學(xué)科學(xué);教材;“浮力”;比較;銜接

一、“課程標(biāo)準(zhǔn)”對“浮力”內(nèi)容的比較與銜接

《義務(wù)教育小學(xué)科學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)》在編寫時關(guān)注學(xué)生概念的形成，“力作用于物體，可以改變物體的形狀和運動狀態(tài)”從屬于物質(zhì)科學(xué)領(lǐng)域六個主要概念中的其中一個，而落實到“浮力”這一具體內(nèi)容，僅在學(xué)習(xí)目標(biāo)中指出學(xué)生要觀察浮力、知道浮力是直接施加在物體上的力，了解浮力對物體的作用，側(cè)重觀察和簡單實驗，并以此達(dá)到了解的程度。

而在《義務(wù)教育初中科學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)》中，“浮力”從屬于“機(jī)械運動和力”這一物質(zhì)科學(xué)領(lǐng)域中的二級主題，其中關(guān)于“浮力”的學(xué)習(xí)要求是通過實驗認(rèn)識阿基米德原理和浮沉條件，并解釋生活和生產(chǎn)中的常見現(xiàn)象，同時建議學(xué)生探究物體受到的浮力大小與哪些因素有關(guān)、制作升空氣球并查閱關(guān)于阿基米德研究浮力的史料。

通過比較不難看出，《義務(wù)教育小學(xué)科學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)》更加側(cè)重學(xué)生對“浮力”的體驗，讓學(xué)生在探究中感受科學(xué)學(xué)習(xí)的趣味，保持科學(xué)學(xué)習(xí)的好奇心和求知欲，更傾向于科學(xué)情感、態(tài)度與價值觀的初步建立;《義務(wù)教育初中科學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)》對“浮力”內(nèi)容的學(xué)習(xí)有了更加明確的學(xué)習(xí)目標(biāo)，并且在實驗上更加具體地規(guī)定需要學(xué)生探究影響浮力大小的因素，這對學(xué)生學(xué)習(xí)科學(xué)的技能與方法有了更進(jìn)一步的要求，同時還指出學(xué)生能夠利用浮力知識解釋生活現(xiàn)象，從而突出了科學(xué)學(xué)習(xí)在日常生產(chǎn)、生活和社會中的應(yīng)用。

二、中小學(xué)教材有關(guān)“浮力”內(nèi)容的比較

（一）中小學(xué)教材中“浮力”內(nèi)容的比較（如下表）

[教材版本 教科版（小學(xué)科學(xué)教材） 華師大版（初中科學(xué)教材） 一級標(biāo)題 五年級下冊第1章沉和浮 八年級上冊第3章浮力 浮力概念 建立 以物體在水中的沉浮現(xiàn)象為鋪墊，通過活動“按壓水面上的小船和泡沫塑料”引出浮力。 通過圖片以及學(xué)生生活經(jīng)驗引出浮體概念，再結(jié)合活動“按壓空心塑料瓶或塑料球”引出浮力。 辨析（浸沒或下沉的物體是否受到浮力） 以一節(jié)實驗課為例進(jìn)行探究，通過比較同一物體在空氣中和水中的重力大小得出。 讓學(xué)生通過自主實驗設(shè)計來得出，并更換多種液體重復(fù)實驗。 浮力產(chǎn)生的原因 沒有涉及 沒有涉及 探究浮力的大小 猜想影響浮力大小的因素 通過“按壓泡沫塑料塊”問題引發(fā)學(xué)生思考浮力變化的原因 直接通過實驗得出阿基米德原理 實驗設(shè)計方案主要內(nèi)容 比較浮力與排開水量的關(guān)系 比較浮力與排開水的重力大小的關(guān)系 物體浮沉條件及應(yīng)用 認(rèn)知方式 通過實驗“比較不同大小的泡沫塑料塊和石塊”引出物體沉浮情況與受到的重力、浮力大小間的關(guān)系，并進(jìn)一步通過實驗“測量鉤碼在不同液體中受到的浮力”，把物體的沉浮現(xiàn)象歸結(jié)為密度的原因（密度概念在本單元內(nèi)容中沒有明確提出）。 通過兩個實驗（物體浮沉與物體自重及排水多少的關(guān)系）進(jìn)行探究，并結(jié)合受力分析及運動情況解釋浮沉現(xiàn)象。 浮沉條件的應(yīng)用 造一艘小船;比重計;浮沉子 潛艇沉浮模擬;自制熱氣球;魚鰾的功能;船舶載重線 ]

（二）中小學(xué)教材中“浮力”內(nèi)容的編排分析

1.教科版小學(xué)科學(xué)教材編排分析

小學(xué)科學(xué)教材以“觀察物體的沉浮現(xiàn)象→探尋物體沉浮的規(guī)律→研究影響沉浮的變量（體積、重量、液體的密度）→提出沉浮現(xiàn)象的本質(zhì)解釋”這一主線展開，讓學(xué)生在活動中迸發(fā)對實驗現(xiàn)象與潛概念的矛盾沖突，繼而發(fā)現(xiàn)問題、提出問題并解決問題，在一系列矛盾和問題的引導(dǎo)驅(qū)動下，培養(yǎng)學(xué)生基本的科學(xué)探究方法和熱愛科學(xué)的品質(zhì)。

由于本節(jié)內(nèi)容最終把物體的沉浮現(xiàn)象歸結(jié)為物體密度的影響，所以，在正式進(jìn)入浮力教學(xué)前，通過大量的比較實驗來幫助學(xué)生建立有關(guān)密度知識的前概念，比如通過實驗切分橡皮和蘿卜塊的大小觀察沉浮變化的情況，得出同種材料構(gòu)成的物體，即使體積和重量改變，它們在水中的沉浮狀況仍然是不變的，以此為密度埋下伏筆。在第二節(jié)“沉浮與什么因素有關(guān)”的學(xué)習(xí)中，通過控制變量研究“不同材料構(gòu)成的物體在水中的沉浮與其體積、重量的關(guān)系”，從而使學(xué)生對密度概念的發(fā)展更加深入。在接下來的學(xué)習(xí)中，利用橡皮泥易于改變形狀的特點，引發(fā)學(xué)生思考“同樣重量的橡皮泥做成不同形狀后，是什么因素導(dǎo)致其沉浮情況發(fā)生了改變”，以此將浮力和排開水量聯(lián)系起來，并進(jìn)一步通過增加小船裝載量的活動，讓學(xué)生對這一影響因素有了更清晰的體會。

本單元后半部分的內(nèi)容主要側(cè)重對浮力的測量和沉浮現(xiàn)象的解釋。在研究浮力大小的影響因素時，利用圖2所示的裝置不斷改變泡沫塑料塊進(jìn)入水中的體積，并直接測量對應(yīng)浮力的大小，以此得出泡沫塑料塊在水中受到的浮力與它浸入水中的體積有關(guān)，浸入水中的體積（排開的水量）越大，受到的浮力就越大。通過上述一系列實驗，學(xué)生對浮在水面上的物體受到水的浮力比較容易理解，但對于沉入水中的物體是否同樣受到水的浮力仍然存在疑惑。為解決這一迷思，教材將實驗材料從泡沫塑料塊變?yōu)槭瘔K，用一節(jié)課的內(nèi)容進(jìn)行了更為深入地探究，結(jié)合兩次實驗?zāi)芨玫貛椭鷮W(xué)生理清物體沉浮情況與受到的重力、浮力大小間的關(guān)系。本單元最后通過測量同一物體在不同液體中的浮力大小，探索了液體密度對物體沉浮的影響，也最終揭示了本單元的核心概念——物體的密度對沉浮有影響。

教材的內(nèi)容安排層層遞進(jìn)，關(guān)系密切，可以說，前面的內(nèi)容聯(lián)系生活經(jīng)驗、結(jié)合觀察實驗為后面知識的學(xué)習(xí)進(jìn)行了基礎(chǔ)鋪墊，而后面的內(nèi)容又回歸知識本身，結(jié)合科學(xué)的探究過程或測量或比較，是對前面認(rèn)識的提高與深化。學(xué)生在眼見為實的觀察實驗中體驗浮力，糾正錯誤認(rèn)識;在動手操作的驗證活動中了解物體沉浮的規(guī)律，摒除迷思。這樣趣味十足的內(nèi)容設(shè)計有效地激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情，增加了學(xué)生的課堂體驗，啟發(fā)了學(xué)生的科學(xué)思維，這樣的教學(xué)安排也更加符合小學(xué)生的學(xué)習(xí)特點和認(rèn)知規(guī)律。

2.華師大版初中科學(xué)教材編排分析

初中科學(xué)教材明確將內(nèi)容分為密度和浮力兩大主題，從“密度的認(rèn)識→感受浮力的存在→探究浮力大小的影響因素→研究物體的浮沉條件→沉浮條件的應(yīng)用”這一條線索鋪展開來，更加注重學(xué)生對問題的自主探究和實驗的合理設(shè)計。

密度作為學(xué)習(xí)浮力的預(yù)備知識，在教材中通過“探究不同物體質(zhì)量與體積的比例關(guān)系”進(jìn)行引入，對密度的具體概念和計算公式進(jìn)行了詳細(xì)的闡述，這樣的鋪陳為學(xué)生理解浮力打好基礎(chǔ)。

在浮力的學(xué)習(xí)中，教材采用“感受→探究→理解→應(yīng)用”的認(rèn)知規(guī)律進(jìn)行編排，知識前后的有效銜接和層層深入，能更好地幫助學(xué)生抓住知識間的關(guān)聯(lián)性，并不斷推動學(xué)生嚴(yán)密思維邏輯的建立。在探究浮力大小的活動中，利用圖4的實驗裝置，測量了金屬塊排開不同體積的水時受到的浮力大小，以及排開的這一部分水所受的重力大小。通過量化的比對，學(xué)生能夠清晰地得出“浮力的大小等于物體排開的液體所受的重力”這一結(jié)論。此外，教材通過3個問題引發(fā)了學(xué)生對浮力影響因素的深入思考。在原先實驗的基礎(chǔ)上，學(xué)生通過控制變量能夠自主設(shè)計實驗，完成浮力與物體浸沒深度、液體密度和物體體積的關(guān)系研究，這也進(jìn)一步深化了學(xué)生對阿基米德原理的認(rèn)識。在探究物體的浮沉條件時，教材設(shè)計了兩個實驗：①觀察物體浮沉與物體自重的關(guān)系;②觀察物體浮沉與物體排水多少的關(guān)系。通過實驗現(xiàn)象，抽絲剝繭，并結(jié)合二力平衡的知識進(jìn)行受力分析，得出物體沉浮的條件。之后，聯(lián)系生產(chǎn)、生活實際，通過潛艇、熱氣球的實例進(jìn)一步理解沉浮條件，并增加了熱氣球制作的活動，讓學(xué)生在動手實踐中感受科學(xué)的魅力，激發(fā)學(xué)習(xí)的熱情。

三、中小學(xué)教材中“浮力”內(nèi)容的關(guān)聯(lián)銜接

通過上述的比較分析，不難看出中小學(xué)科學(xué)教材在“浮力”這一內(nèi)容的編排結(jié)構(gòu)、探究活動的設(shè)計以及整體知識架構(gòu)等方面，都存在相關(guān)性和銜接點。

（一）教材在編排結(jié)構(gòu)上的關(guān)聯(lián)銜接

中小學(xué)教材在“浮力”章節(jié)的編排上，都將密度作為浮力的預(yù)備學(xué)習(xí)內(nèi)容，兩條主線相比較，不難發(fā)現(xiàn)在知識深度的遞進(jìn)上，都采用了“密度的認(rèn)識→浮力的理解→沉浮條件及應(yīng)用”。但小學(xué)教材在涉及密度知識時，并沒有明確提出其概念，而是通過實驗定性地得出兩個結(jié)論：①相同體積下，重的物體容易沉;②相同重量下，體積小的物體容易沉。以此讓學(xué)生對密度有一個淺顯的認(rèn)識，也為初中正式學(xué)習(xí)密度打下基礎(chǔ)。而初中教材中，明確提出密度是質(zhì)量和體積的比值，并要求學(xué)生掌握其計算公式和了解常見物質(zhì)的密度大小，在學(xué)習(xí)目標(biāo)上有了更為具體的要求。

（二）教材在探究活動設(shè)計上的關(guān)聯(lián)銜接

中小學(xué)教材在探究活動的設(shè)計方面基本相近。如感知浮力的活動中，都是通過按壓水面上的物體來達(dá)成;在探究浮力大小的活動中，都是通過改變物體排開水的體積這一主要因素為切入點展開。在探究活動的具體內(nèi)容說明上，小學(xué)教材多傾向于給出直觀的圖片和明確的實驗記錄表，而初中教材更側(cè)重文字的表述，這也是符合學(xué)生身心發(fā)展特點和學(xué)習(xí)發(fā)展規(guī)律的一種表現(xiàn)。另外，小學(xué)教材對浮力大小的探究只要求學(xué)生定性地得出結(jié)論，如在利用泡沫塑料塊進(jìn)行實驗探究時，教材給出了表1的記錄表，從中不難發(fā)現(xiàn)，排開水量的多少并沒有直接測量，而是通過泡沫塑料塊浸入水中的體積有一個直觀的比較，通過實驗，學(xué)生能夠得出“物體浸入水中的體積越大，物體所受到的浮力就越大”。初中教材在這一探究實驗的基礎(chǔ)上增加了量筒，如圖4的實驗裝置中，學(xué)生可以根據(jù)物體浸沒后水位和原來水位的差值直接得出物體排開水的體積，但初中教材并沒有對這一因素進(jìn)行具體闡述，而是利用彈簧測力計測出同等水量所受的重力，從而引出阿基米德原理。從定性的結(jié)論到定量的測量，中小學(xué)教材在探究活動的設(shè)計上，也更加注重學(xué)生在“過程與方法”這一目標(biāo)維度上的能力培養(yǎng)。

（三）教材在整體知識架構(gòu)上的關(guān)聯(lián)銜接

中小學(xué)教材在“浮力”這一內(nèi)容的知識架構(gòu)上，都以探究“物體在液體中受到的浮力”為整個框架的基礎(chǔ)。小學(xué)教材從開篇“物體在水中是沉是浮”到收尾“探究馬鈴薯沉浮的原因”，都以“水”作為研究沉浮的對象，在提出浮力概念時，也只是說“受到水的浮力”，并沒有對其他液體加以說明。另外，在描述浮力的方向時也只是簡單地說明是“一個向上的力”，知識較為局限，仍然是從直觀的實驗現(xiàn)象出發(fā)得到結(jié)論，并沒有對知識進(jìn)行深化。當(dāng)然，這也是從小學(xué)生的認(rèn)知水平出發(fā)來考量的。而在初中教材中，知識架構(gòu)就相對比較完善，無論是浮力概念的引出，還是辨析下沉物體是否受到浮力，都對其他液體進(jìn)行了一定的實驗，從而得出“一切液體對浸在其中的物體都有浮力作用”，并且從液體引申開去，提出物體在氣體中也會受到浮力作用，讓學(xué)生對浮力有了一個較為全面的認(rèn)識。

四、結(jié)束語

對比中小學(xué)科學(xué)教材中關(guān)于“浮力”的內(nèi)容，可以說教材的關(guān)聯(lián)十分密切又各有側(cè)重點。小學(xué)教材更加關(guān)注學(xué)生知識概念的形成，也就是讓學(xué)生有個直觀的印象，學(xué)生主要是通過形象思維的方式來認(rèn)識和觀察周圍的事物，同時教材編寫時語言描述也更加簡單和口語化，比如“重量”這一用詞就相對生活化，但這樣的表達(dá)也有欠妥之處，很容易對學(xué)生之后學(xué)習(xí)“質(zhì)量”造成迷思;而初中教材更加關(guān)注學(xué)生思維邏輯的嚴(yán)密性和實驗探究的嚴(yán)謹(jǐn)性，概念的表述也更加完整和科學(xué)。

綜上所述，小學(xué)教材切入點小，難度小，強(qiáng)調(diào)趣味性，科學(xué)探究以生活中的現(xiàn)象和簡單的科學(xué)實驗為主;初中教材中知識體系更加完善，難度有所加深，對科學(xué)現(xiàn)象和規(guī)律往往采用定量說明的方式。這些都體現(xiàn)了中小學(xué)科學(xué)教材從直觀到抽象、從單一到復(fù)雜、從淺顯到嚴(yán)謹(jǐn)、從定性到定量的螺旋式上升的過程，為中小學(xué)科學(xué)的銜接教育提供了良好的契機(jī)。

[參 考 文 獻(xiàn)]

[1]中華人民共和國教育部.義務(wù)教育小學(xué)科學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)[S].北京：北京師范大學(xué)出版社，2017.

[2]中華人民共和國教育部.義務(wù)教育初中科學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)[S].北京：北京師范大學(xué)出版社，2011.

[3]王榮根.不同版本義務(wù)教育課標(biāo)教材中“浮力”內(nèi)容的比較[J].中學(xué)物理教學(xué)參考，2008（3）.

[4]袁運開.義務(wù)教育教科書教師教學(xué)參考用書科學(xué)八年級上冊[M].上海：華東師范大學(xué)出版社，2013.

[5]陳剛.初中物理與小學(xué)科學(xué)教材銜接比較研究[J].物理教師，2015（6）.

（責(zé)任編輯：符 潔）