CIEC科學促進項目課程資源介紹：流動的液體

“流動的液體”（Runny Liquids）是英國約克大學CIEC科學促進項目（CIECPromoting Science，www.ciec.org.uk）開發(fā)的豐富的教學資源之一，適用于8～10歲的兒童，可以在線獲得（http：//www.cciproect.org/topicBank/runny liquids.htm）。本文介紹這套課程，作為CIEC將工業(yè)與科學相結(jié)合的實例。

這是一套典型的工業(yè)情境中的課程。整個資源包括5個活動，需要5小時30分鐘完成，圍繞使黏稠的液體增強流動性展開，從了解一般液體的性質(zhì)開始，逐漸過渡到測量和改變液體的流動性，進而研究和解決工業(yè)問題，將若干探究技能和科學概念整合在一個有意義的任務(wù)中。

情境

CIEC致力于用工業(yè)情境促進兒童的科學學習。“流動的液體”的故事是由一封來自黏合劑制造商的求助信開始的。

尊敬的研究組：

我們?yōu)榍煽肆ιa(chǎn)者制造專門的墨水，幫助他們將糖果的名稱印在包裝紙上。我們也制造將包裝紙粘在一起的膠水。我們已經(jīng)發(fā)現(xiàn)墨水和膠水的最好原料是樹體內(nèi)的一種液體。遺憾的是，我們的新配方存在一個問題：這種液體非常黏稠，不能順暢地通過我們的管道；同時它也非常難以攪拌，導(dǎo)致我們需要消耗大量的電來運轉(zhuǎn)攪拌機，這造成巨大的成本。

我們知道你們研究組正在研究液體。如果能得到你們關(guān)于怎樣解決這個問題的建議，我們將非常榮幸。希望你們能提供盡量多的數(shù)據(jù)，包括測量不同種類液體流動性的數(shù)據(jù)。任何有助于讓我們的液體流得更順暢的建議都將給我們很大幫助。

期待能盡快得到你們的回復(fù)。

你忠誠的

簡·惠靈頓

工業(yè)聚合樹脂有限公司總經(jīng)理

這封信提供了需要解決的問題，即讓黏稠膠水更容易流動。同時，它也為學生指出探究要求：提供盡量多的數(shù)據(jù)，測量不同液體的流動性。從另一個角度看，這樣的信反映出科學家與工程師工作的意義和方式。通過下面的活動過程，您可以體會到，學生的任務(wù)都是有目的的，是為了解決在科學上或工業(yè)上有意義的問題。這就是情境的作用，它讓學生知道為什么學、學了有什么用。

活動過程

活動1：生活中的液體

這個活動讓學生思考液體的特征，根據(jù)特征將一些液體分類。

首先，教師使用來自樹脂公司的信引入情境，讓學生思考公司所用的液體有什么優(yōu)點、什么缺點，引出液體的性質(zhì)、用途等各個方面；然后讓學生將他們所知道的與液體相關(guān)的內(nèi)容寫下來，包括液體與固體的性質(zhì)差異，來了解學生的前概念。同時，這也是學生之間相互學習的過程。

給每組學生一組不同流動性的液體：很稠的液體如洗發(fā)水、番茄醬、糖漿；很稀的液體如水、醋、汽水；居中的液體如食用油、洗潔精、衣物柔順劑。讓學生根據(jù)之前的思考和討論，選擇分類依據(jù)，如顏色、氣味、流動性、用途等，將液體分類。

至此，情境已經(jīng)引發(fā)學生對液體的性質(zhì)有了淺顯的理解，他們的觀察、歸納等探究技能也得到一些鍛煉。到了聚焦到情境本身的時候了。教師可以引出提問：哪一種分類依據(jù)與工廠遭遇的難題有關(guān)？液體的什么性質(zhì)影響了攪拌的難易程度？使學生將注意力集中到流動性這個特征上來。

這個活動的回顧部分可以用來鞏固學生對液體性質(zhì)及固液區(qū)別的理解。教師可以這樣提問：沐浴乳是液體嗎？液體有什么共同點？是什么讓液體與固體區(qū)別開？

活動2：測量流動性

這個活動讓學生測量和比較液體的流動性，以數(shù)據(jù)說明液體流動的速率不一樣。

首先，再次回到工廠的求助信，明確工廠的要求是想讓膠水流得更快些。于是面臨的第一個問題就是怎樣測量液體流動的速度。學生需要討論測量流動性的方法。教師可以結(jié)合情境提問：怎樣比較色拉醬和洗潔精流出瓶子的快慢？僅僅得到“這個比那個流得快”夠不夠？要不要告訴工廠每種液體流動有多慢？你需要測量什么？以怎樣的形式向工廠提供信息，以便工作人員一眼就能看出最快的和最慢的？

CIEC預(yù)設(shè)了兩種測量液體流動性的方法，一種是在量筒里盛足夠多的液體，讓小玻璃珠在液體中下落，測量玻璃珠下落的時間，這是工業(yè)中常用的方法；一種是讓液體流過細管，如漏斗，測量液體流過的時間（具體活動內(nèi)容可參見本刊2013年第1期16-17頁——編者注）。當然，學生并不必須使用這兩種方法，教師應(yīng)發(fā)揮學生的創(chuàng)造力。甚至學生可以用多種方法，比較不同方法的效果。

可能的實驗結(jié)果見表2。

CIEC鼓勵學生將數(shù)據(jù)表轉(zhuǎn)換成柱狀圖，制成一張“流動性表”。對數(shù)字不敏感的學生可能并不會發(fā)現(xiàn)，他們得到的數(shù)據(jù)可以將液體分為流動性相差較大的幾個組。但是做出柱狀圖后，這就一目了然了。CIEC還建議學生將每種液體的圖像畫成不同顏色。對于年齡較小、抽象思維能力并未足夠的兒童，這樣直觀和活潑的記錄方式更易被接受和理解。

在回顧環(huán)節(jié)，學生歸納數(shù)據(jù)呈現(xiàn)出的規(guī)律。教師的引導(dǎo)問題可以是：時間數(shù)據(jù)能幫助我們區(qū)分出容易流動、不容易流動、非常不容易流動的液體嗎？如果你用了兩種方法，結(jié)果相似嗎？兩種方法都用有沒有什么優(yōu)點？我們的數(shù)據(jù)能不能給工廠提供一些信息，建議他們生產(chǎn)哪一類的液體呢？

這個活動也是為活動4所作的鋪墊，學生在活動4中將決定他們制作的膠水屬于哪一組流動性的液體。

學生還可以用計算機軟件記錄和呈現(xiàn)數(shù)據(jù)。軟件可以方便地將數(shù)據(jù)排序、作圖。這使學生信息技術(shù)課的學習也有意義起來。

活動3：改變流動性

這個活動主要是讓學生發(fā)現(xiàn)加熱給液體帶來的流動性的變化。

首先，回顧求助信中的需求，讓學生給出一些建議，使液體更容易流動。學生可能會有很多方法，例如稀釋，這也是與后面的活動相匹配的。如果條件允許，學生的想法其實都可以試一試，這是建立在學生前概念上的教學。例如這個活動嘗試的是加熱。教師可以結(jié)合生活實例提問，來啟發(fā)學生：從冰箱里將冰淇淋取出來后，怎樣使冰淇淋更容易舀？怎樣讓黃油更容易攤開？如果問學生怎樣證明加熱的效果，學生會很自然地復(fù)習前一個活動的方法。

活動4：挑戰(zhàn)

按下來的活動讓學生回到解決工廠遇到的難題上來。在前幾個活動中，學生學習了從工廠的信衍生開去的科學概念與技能，也為這個挑戰(zhàn)活動作好了準備。

讓學生思考怎樣使工廠的液體更容易流動，又能保持膠水粘住紙的特性。學生還要思考向工廠提供哪些實驗信息。經(jīng)過討論，教師最后將學生的方法聚焦到稀釋上來。這種方法比加熱好，因為對于工廠來說，這樣做的成本更低。

給每個小組一份準備好的由纖維素膠粉配制的黏稠膠漿。讓學生用吸管加定量的水到膠漿里。膠漿流動性的測試方法與前面的活動相同。怎樣測試膠漿的粘貼性能呢？CIEC提供的建議是用稀釋到不同程度的膠漿將小紙片粘在記錄紙上，并記錄膠水干的時間。每次測試時，學生逐步增加添加到膠漿中的水量，直到他們覺得粘貼性不好了，或者膠水干的時間太長了。最后，學生可以測量他們選定的配方的流動性能處于活動2得到的“流動性表”的哪一個水平。

活動5：結(jié)果

學生回顧前面的活動，得出初步的結(jié)論，并為工廠寫反饋信。

回顧也蘊含著更深的思考。例如教師可以提出這樣的問題：在哪些情況下液體黏稠一些比較好？什么時候液體稀一點比較好？為什么？

在給工廠寫回信時，除了陳述實驗結(jié)果外，學生還需學習信和電子郵件的格式，思考寫信的對象可能會有什么樣的需求。CIEC建議這個活動可以在信息技術(shù)課上開展，讓學生在撰寫回信的同時練習文字、圖片處理軟件的使用。教師可用的提問包括：你是給誰寫信？他需要什么樣的信息？這些信息最好以什么樣的順序呈現(xiàn)？

學生可以每人寫一封信，也可以每小組寫一封信，然后在全班分享。或者，更有趣的是，發(fā)電子郵件給全班同學。

評測

教學離不開評測。在來自約克大學的教師培訓(xùn)中，我們發(fā)現(xiàn)中英教育的關(guān)鍵差別之一就是英國書面考試較少，教師多通過對學生的觀察來評測學生的學習。“流動的液體”也是一樣。它將學生的學習表現(xiàn)分為5個水平。例如，對學生設(shè)計實驗和獲得證據(jù)的能力，有這樣的評測指標（見表3）：

與課程標準的聯(lián)系

“流動的液體”系列活動能發(fā)展學生的哪些科學概念與技能，從上面的介紹中您一定已經(jīng)有了自己的梳理。CIEC也列出了在英國課程標準中適用于7～11歲兒童的相關(guān)條目：