[文献综述]中学科学实验设计探讨文献综述

中学科学实验设计探讨文献综述

——关于《水的浮力》

摘要：中学科学实验是学生获取科学知识、认识科学规律、形成科学概念、提高综合能力的重要途径。浮力是流体静力学中应用性较强的基础知识之一，也是是初中科学力学内容的重点知识。这部分内容学生普遍反应较难学，但又比较感兴趣。因此，本次的研究就基于科学的实验设计，使学生对浮力的相关知识，有着更为深刻认识，从而辅助教学。

 关键词：中学科学； 浮力； 实验设计[20200209202229]

一、文献综述

科学是一门以实验为基石的学科。实验作为科学研究的基本手段，除了帮助学生理解科学知识、掌握基本实验技能这一传统实验教学任务外，更重要的是培养学生科学探究能力，体验并养成科学思维方式，初步形成科学精神。

科学的实验教学可以开阔学生的知识视野，使学生多角度多方位思考问题，并且进一步理解基础知识，从而构建科学合理的知识结构，培养学生的创新能力。实验设计要求学生明确实验目的，能选择合理的实验器材进行科学实验。同时应对实验中可能出现的问题有预见性，并有相应的改进措施，这需要学生有良好的知识应用能力和高品质的观察、分析、判断、处理能力。

“浮力”是流体静力学中应用比较强的基础知识之一，概念为：物体部分或全部浸入流体中，其表面和流体接触而受到流体的压力，物体表面各面元所受流体压力的合力，就是物体所受流体的浮力。

它是初中科学的力学内容的重点内容。在浙教版的初中科学课程中，把《水的浮力》安排在八年级上册第1章第3节（2013年6月第1版）。按照课程标准要求：通过实验认识阿基米德原理和浮沉条件，并解释生活和生产中的常见现象。因而浮力的相关知识是以浮力概念为基石，阿基米德原理为核心，以物体的浮沉条件为其表现形式的。

 本次的研究就基于科学的实验设计，使学生对浮力的相关知识，有着更为深刻认识，从而辅助教学。

在浮力的教学安排以及知识结构方面，前人总结了许多经验，我在此提一下自己的看法：

1.1国内研究

谢兴中在《浮力的教学结构探索》中提出了初中浮力教学的两大难点：一是内容的抽象性，虽然学生能够从小学科学和生活经验中认识到“浮起的物体受到浮力”，但是对“浮力的形成原因”、“下沉的物体是否受到浮力”等一系列问题的综合分析，都要求学生具有较高的想象能力和抽象思维能力；二是知识的综合性较强，要求把力，尤其是重力、二力合成、二力平衡、压力、液体压强、密度等诸多知识综合起来研究浮力问题。

并且有资料显示：对浮力的教学思路安排上主要采取活动探究教学法。通过设置问题场景，激发学生兴趣，在通过实验探究，通过学生自主探索，在观察、猜想、验证、归纳、概括的学习活动中，得出浮力的相关结论。在实验设计过程中，学生通过分组实验，体验、测量浮力。

同时问题解决时要注重学生的发展前概念，能从生活经验出发来解决问题，而不单单是由理论分析来发现问题、解决问题。对于学习该知识的八年级学生而言，学习目的性不强，多凭个人兴趣与爱好，注意力不持久，易分散转移，而且无意识记忆较强，以机械识记为主、意义记忆为辅，主要靠死记；以形象思维为主、经验型的抽象思维为辅，靠具体、直观、感性经验来支持，理解、概括及判断推理能力都不高。

 因此，能合理有效地设计符合学生实际情况的实验教学手段显得尤为重要。

1.2国外研究

凯得斯维特（Kindsvatter,R.2000）将课堂气氛（classroom climate）作为有效教学的动力之一，因此教师在教学中要面向全体学生，营造一个以学生为主体的、民主的、积极主动的学习氛围。而恰恰在初中科学教学中，实验正给师生创设了一个互动交流的平台。

在本文的理论研究基础上，涉及到了罗杰斯的人本主义教学理论、维果斯基的“最近发展区”理论、皮亚杰的认知发展的阶段性理论和布鲁纳的认知结构学习理论。这些伟人的理论，与新课标倡导的“以生为主，以师为辅”的教学原则不谋而合。认为学习就是认知逐渐发展的过程，通过不断的探索，丰富原有的认知结构，对知识逐渐进行更新删补。充分强调学生的主观能动性，在学生的原本认知基础上，实现高效的学习模式。

同时结合了玻尔兹曼分布规律和分子间作用力和分子间距离的关系，推导出浮力产生的本质原因。从而认识到：在没有重力的作用下，液体和气体的分布是均匀的，各处挤压程度都相同，各处的压强都相等，不可能产生浮力。在重力作用下的液体和气体分子在竖直方向上分布不均与，越往下挤压程度越明显，压强随深度的增加而增大，才可能产生浮力。所以重力才是浮力产生的真正原因。

并且将阿基米德原理：浸在液体里的物体，受到向上的浮力，浮力的大小等于物体排开的液体所受到的重力。：进行推导，理解和应用。在运用阿基米德原理计算浮力时，应提醒学生注意：公式中液体密度的单位必须取“千克/米3”，排开液体的体积的单位必须取“米3”。只有这样，计算出的浮力的单位才是“牛顿”。

1.3现状研究：

结合学生实际情况分析出，对浮力，不少学生会认为，物体浸入液体中越深，物体受到的浮力越大。造成这一错误认识的原因是因为学生有这样的经验：将一个轻质物体从水面压入水中时，物体越向下压，受到的浮力越大，人越费劲。他们没有认识到，这是因为将物体从液面上压入液面下的过程中，物体排开水的体积逐渐增大，物体受到的浮力便增大。但当物体处于水面下再向下压时，物体排开水的体积不变，受到的浮力也就不变，人将不再会感到更吃力。有的学生还会认为浮力的大小可能跟物体的形状等因素有关。

通过现状研究，自己设计了一份教学策略：设计思路是以实验探究为主的教学方式进行设计；以实验为主线，通过探究性实验，让学生通过讨论、设计、动手及合作方式，全身心地投入到实验探究过程中，分析、归纳出影响浮力大小的因素。学生基于过去的经验，可能认为浮力与液体密度、物体浸在液体中体积、物体浸没在液体中的深度、物体形状、物体密度等因素有关。为了排除过去错误的经验的干扰，强化正确的认识，应该使学生在大胆的猜想之后，亲手通过实验验证，形成正确的认知。

 

二、查阅中外文献资料目录

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