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义务教育物理课程内容由“科学探究”和“科学内容”两部分组成，科学探究既是学生的学习目标，又是重要的教学方式.课程标准将科学探究列入“课程内容”，旨在让学生经历与科学工作者进行的相似的探究过程，主动获取物理知识，领悟科学探究方法，发展科学探究能力，体验科学探究的乐趣，养成实事求是的科学态度和勇于创新的科学精神.教师只有正确理解课程标准的理念，领悟教材的编写思想，才能在课堂行为中不囿于教材给定的材料，个性化的设计课堂教学的内容和方法，科学地组织探究教学活动，提高学生的科学素养.
1 分析教材中探究教学内容编排的局限性
现行教材为了表述的简洁、严谨和完整，更为教师在课堂行为中发挥自己的教学机智留有足够的空间，因此在教学内容的安排时只是简单陈述探究的过程和结果，至于如何引发猜想、怎样设计实验、如何测量实验数据以及如何验证等，没有详尽表述.正是如此，教师在课堂行为中才能充分展现自己的教学个性和教学创新.
阿基米德原理是初中物理教学的一个难点，尤其是怎么让学生想到浮力的大小等于被物体排开的液体所受的重力.在人教版和苏科版教材中，都是从阿基米德洗澡时看见浴缸中水的溢出而突然想到“物体浸在液体中的体积”等于“物体排开液体的体积”，进而推想“浮力的大小与排开液体的重力”有密切的关系，然后将弹簧测力计下的物块浸入装满水的溢水杯中，分别测量物块受到的浮力与排开水的重力，得到“浮力大小等于被物体排开液体的重力”这一结论.如果按照教材安排的流程实施教学，学生只是通过实验验证了一个事实，至于为什么想到这个方法？怎样得到这个结论，学生全然不知，学生的探究能力没有得到锻炼，思维能力没有得到发展.
2 探究阿基米德原理的教学设计
科学探究的核心要素是“制定计划与设计实验”、“进行实验与收集证据”、“分析与论证”，下面笔者根据这些核心要素对阿基米德原理进行探究教学设计，以期提升学生的探究能力，优化学生的思维训练.
2.1 感受生活，猜想浮力的大小可能与哪些因素有关
教师提问：同学们，请你们根据日常生活的经验和掌握的知识，猜想在液体中的物体受到浮力的大小可能与哪些因素有关？能否举例说明？
学生经过思考与讨论，给出下列几种猜想及依据：
生1：物体所受浮力的大小可能与物体所处液体的深度有关.例如，我们在河里、海里或泳池里由浅水区走向深水区时，感觉身体越来越轻，则身体受到的浮力增大.
生2：物体所受浮力的大小可能与物体的密度有关.例如，木块的密度比石块、铁块要小，木块能浮在水面上，而石块、铁块放入水中会沉入水底.
生3：物体所受浮力的大小可能与物体的重力有关.例如，漂浮在大海上的小木船和大轮船受到的浮力都等于自身的重力，而小木船比大轮船的重力小得多，所以小木船在大海里比大轮船受到的浮力要小得多.
生4：物体所受浮力的大小可能与液体的密度有关.因为物体受到的浮力是由其所处的液体提供的，不同的液体密度不同，提供的浮力可能不同.位于巴勒斯坦和约旦之间的“死海”是世界上最深和最咸的咸水湖，湖水含盐量极高，人在“死海”中不会下沉.
生5：物体所受浮力的大小可能与物体在液体中的体积有关.例如，大河里的运砂船在航行时，如果所装的砂石越多，船和砂的总重力越大，船的吃水深度就越深，根据二力平衡可知船受到水的浮力越大.
对于学生的猜想，特别是无关因素的介入，教师要能洞察学生产生这些错误猜想的原因，并能在大脑中即时搜索相应的处理对策和合适的教学方法.生1的答案中实际变量不是物体所处的深度，生2、生3的答案中没有考虑其他变量对浮力的影响.因此，在接下来的课堂行为中，教师要有意识地引导学生运用控制变量法来进行探究.
2.2 设计方案，验证影响浮力大小的因素
教师提问：测量液体中的物体受到浮力的大小可能用到哪些实验器材？
根据学生的回答情况，教师引导学生选择和准备实验器材，整理如下：
（1）有关常见的液体：酒精、水、浓盐水.密度分别为0.8×103 kg/m3、1.0×103 kg/m3、1.2×103 kg/m3，数值呈线性关系，便于数据分析.
（2）不同种类的物体：橡胶、铁块、铝块.为了便于控制变量，教师课前组织学生去学校金工室，利用车床将这三种不同的物体加工成大小和形状相同的圆柱体（直径约30 mm、高约40 mm），在圆柱体的高度上进行四等分，并标上刻度线.在圆柱体的中间分别打一细孔并穿上细线，便于悬挂.学生自己制作实验器材，既熟悉器材的结构原理，又可以锻炼动手能力，更能提高学习兴趣.
（3）盛装液体的器具：水槽、烧杯（3个）、溢水杯、量筒.
（4）其它器材：电子测力计（如图1所示）、铁架台、升降台.电子测力计的精度可以达到0.01 N以下，量程可以达到500 N以上，无须调零，液晶屏直接显示读数，拉力变化时下端物体位置不变，并且还能测量推力.因此，利用电子测力计测量力，可以节约实验时间，提高实验精度.铁架台用来固定电子测力计，方便读数.在升降台上放置水槽或烧杯，调节升降台高度的过程中可以调整物体浸入液体中的位置.
教师提问：如何测量物体在液体中受到浮力的大小？
学生回答：先用电子测力计测量物体的重力，再将物体放入液体中相应的位置，记录此时电子测力计的示数，测力计的两次读数之差即为物体受到的浮力的大小.
教师引导学生运用控制变量法来探究浮力的大小是否与物体在液体中的深度、物体的密度、物体的重力、液体的密度和物体在液体中的体积等因素有关.
（1）与物体在液体中深度的关系：将圆柱体的铝块或铁块全部浸没在水中，测量其在不同深度处所受浮力的大小.
（2）与物体密度（或重力）的关系：用电子测力计测量圆柱体的橡胶、铝块和铁块的重力，然后将它们分别竖直放在水槽中，液面在物体的刻度线处，测量它们所受浮力的大小，数据记入表1. （3）与液体密度的关系：将圆柱体的铝块分别浸没在酒精、水、浓盐水中，测量铝块受到浮力的大小，数据记入表2.
（4）与物体在液体中的体积的关系：将圆柱体的铝块竖直放入水中部分的体积不同，分别测量其所受浮力的大小，数据记入表3.
2.3 数据分析，探究物体所受的浮力与被物体排开液体的重力的关系
如图2所示，学生根据自己设计的实验方案组装实验器材，分组进行实验操作，记录实验数据，填写相关表格，得出相应结论.
（1）因为圆柱体的铝块或铁块浸没在液体中不同深度处，受到的浮力大小相等，所以浮力的大小跟物体在液体中的深度无关.
（2）当液面分别在橡胶、铝块和铁块的12刻度线处时，将测量数据填入表1，计算物体受到的浮力.由数据可知，浮力的大小与物体的密度和重力无关.
（3）将铝块分别浸没在酒精、水、浓盐水中测量其受到的浮力.表2数据表明，铝块所受浮力的大小与其所在液体的密度成正比，即F浮∝ρ液.
（4）当铝块在水中部分的体积不同时，将测量数据填入表3，根据数据可以看出，铝块所受浮力的大小与铝块在水中的体积成正比，即F浮∝V液中物.
综合以上结论可知：F液=kρ液gV液中物，若要求出比例系数k值，还必须测量V液中物或V物的值.
教师提问：你能想出哪些方法来测量实验中铝块的体积？
生1：因为铝块为圆柱体，圆柱体的体积等于底面积乘以高，所以只需测量底面直径和高即可计算出圆柱体的体积.
生2：先在溢水杯中装满水，接着将铝块放入溢水杯中，待水溢出后取出铝块，然后用量筒将溢水杯中的水再加满，则量筒中减少的水的体积就等于铝块的体积.
教师在这一情境下因势利导，学生就会想到“物体在液体中的体积V液中物”就等于溢水杯中“溢出的液体的体积”，即“被物体排开的液体的体积V排”，即F浮=kρ液V排.
教师提问：现在你们能想办法求出k值吗？
生1：根据表2中液体的密度和浮力的数据，再将V排=V铝带入F浮=kρ液V排，即可求出k值.
生2：在表3的第一行中，将测量的铝块的体积带入后即可计算V排，而ρ液=1.0×103 kg/m3，根据F浮=kρ液V排即可求出k值.
通过计算可知，k=g，所以F浮=ρ液gV排=G排，即浸入液体中的物体受到向上的浮力，浮力的大小等于被物体排开的液体受到的重力，这就是阿基米德原理.因此，浮力的大小只与ρ液和V排有关，与ρ物（或G物）、深h无关，与V物也无直接关系.教师再组织学生讨论猜想中生1、生2、生3的回答究竟有哪些问题：游泳时人由浅水区走向深水区是因为人体排开水的体积V排越来越大，所以人体受到的浮力越来越大；木块浮在水面是因为G木=ρ液gV排（ρ水<ρ液，V木>V排），而铁块和石块在水中下沉是因为G物>ρ液gV排；在海水中，小木船排开水的体积远小于大轮船排开水的体积，所以小木船受到的浮力比大轮船小得多.
在课堂行为中，教师应深刻理解课程标准理念，深挖教材内涵，根据教学目标和教学内容的要求， 采用探究式教学方法，灵活设计课堂教学方案，训练学生的思维能力，改善学生的思维品质.
1 分析教材中探究教学内容编排的局限性
现行教材为了表述的简洁、严谨和完整，更为教师在课堂行为中发挥自己的教学机智留有足够的空间，因此在教学内容的安排时只是简单陈述探究的过程和结果，至于如何引发猜想、怎样设计实验、如何测量实验数据以及如何验证等，没有详尽表述.正是如此，教师在课堂行为中才能充分展现自己的教学个性和教学创新.
阿基米德原理是初中物理教学的一个难点，尤其是怎么让学生想到浮力的大小等于被物体排开的液体所受的重力.在人教版和苏科版教材中，都是从阿基米德洗澡时看见浴缸中水的溢出而突然想到“物体浸在液体中的体积”等于“物体排开液体的体积”，进而推想“浮力的大小与排开液体的重力”有密切的关系，然后将弹簧测力计下的物块浸入装满水的溢水杯中，分别测量物块受到的浮力与排开水的重力，得到“浮力大小等于被物体排开液体的重力”这一结论.如果按照教材安排的流程实施教学，学生只是通过实验验证了一个事实，至于为什么想到这个方法？怎样得到这个结论，学生全然不知，学生的探究能力没有得到锻炼，思维能力没有得到发展.
2 探究阿基米德原理的教学设计
科学探究的核心要素是“制定计划与设计实验”、“进行实验与收集证据”、“分析与论证”，下面笔者根据这些核心要素对阿基米德原理进行探究教学设计，以期提升学生的探究能力，优化学生的思维训练.
2.1 感受生活，猜想浮力的大小可能与哪些因素有关
教师提问：同学们，请你们根据日常生活的经验和掌握的知识，猜想在液体中的物体受到浮力的大小可能与哪些因素有关？能否举例说明？
学生经过思考与讨论，给出下列几种猜想及依据：
生1：物体所受浮力的大小可能与物体所处液体的深度有关.例如，我们在河里、海里或泳池里由浅水区走向深水区时，感觉身体越来越轻，则身体受到的浮力增大.
生2：物体所受浮力的大小可能与物体的密度有关.例如，木块的密度比石块、铁块要小，木块能浮在水面上，而石块、铁块放入水中会沉入水底.
生3：物体所受浮力的大小可能与物体的重力有关.例如，漂浮在大海上的小木船和大轮船受到的浮力都等于自身的重力，而小木船比大轮船的重力小得多，所以小木船在大海里比大轮船受到的浮力要小得多.
生4：物体所受浮力的大小可能与液体的密度有关.因为物体受到的浮力是由其所处的液体提供的，不同的液体密度不同，提供的浮力可能不同.位于巴勒斯坦和约旦之间的“死海”是世界上最深和最咸的咸水湖，湖水含盐量极高，人在“死海”中不会下沉.
生5：物体所受浮力的大小可能与物体在液体中的体积有关.例如，大河里的运砂船在航行时，如果所装的砂石越多，船和砂的总重力越大，船的吃水深度就越深，根据二力平衡可知船受到水的浮力越大.
对于学生的猜想，特别是无关因素的介入，教师要能洞察学生产生这些错误猜想的原因，并能在大脑中即时搜索相应的处理对策和合适的教学方法.生1的答案中实际变量不是物体所处的深度，生2、生3的答案中没有考虑其他变量对浮力的影响.因此，在接下来的课堂行为中，教师要有意识地引导学生运用控制变量法来进行探究.
2.2 设计方案，验证影响浮力大小的因素
教师提问：测量液体中的物体受到浮力的大小可能用到哪些实验器材？
根据学生的回答情况，教师引导学生选择和准备实验器材，整理如下：
（1）有关常见的液体：酒精、水、浓盐水.密度分别为0.8×103 kg/m3、1.0×103 kg/m3、1.2×103 kg/m3，数值呈线性关系，便于数据分析.
（2）不同种类的物体：橡胶、铁块、铝块.为了便于控制变量，教师课前组织学生去学校金工室，利用车床将这三种不同的物体加工成大小和形状相同的圆柱体（直径约30 mm、高约40 mm），在圆柱体的高度上进行四等分，并标上刻度线.在圆柱体的中间分别打一细孔并穿上细线，便于悬挂.学生自己制作实验器材，既熟悉器材的结构原理，又可以锻炼动手能力，更能提高学习兴趣.
（3）盛装液体的器具：水槽、烧杯（3个）、溢水杯、量筒.
（4）其它器材：电子测力计（如图1所示）、铁架台、升降台.电子测力计的精度可以达到0.01 N以下，量程可以达到500 N以上，无须调零，液晶屏直接显示读数，拉力变化时下端物体位置不变，并且还能测量推力.因此，利用电子测力计测量力，可以节约实验时间，提高实验精度.铁架台用来固定电子测力计，方便读数.在升降台上放置水槽或烧杯，调节升降台高度的过程中可以调整物体浸入液体中的位置.
教师提问：如何测量物体在液体中受到浮力的大小？
学生回答：先用电子测力计测量物体的重力，再将物体放入液体中相应的位置，记录此时电子测力计的示数，测力计的两次读数之差即为物体受到的浮力的大小.
教师引导学生运用控制变量法来探究浮力的大小是否与物体在液体中的深度、物体的密度、物体的重力、液体的密度和物体在液体中的体积等因素有关.
（1）与物体在液体中深度的关系：将圆柱体的铝块或铁块全部浸没在水中，测量其在不同深度处所受浮力的大小.
（2）与物体密度（或重力）的关系：用电子测力计测量圆柱体的橡胶、铝块和铁块的重力，然后将它们分别竖直放在水槽中，液面在物体的刻度线处，测量它们所受浮力的大小，数据记入表1. （3）与液体密度的关系：将圆柱体的铝块分别浸没在酒精、水、浓盐水中，测量铝块受到浮力的大小，数据记入表2.
（4）与物体在液体中的体积的关系：将圆柱体的铝块竖直放入水中部分的体积不同，分别测量其所受浮力的大小，数据记入表3.
2.3 数据分析，探究物体所受的浮力与被物体排开液体的重力的关系
如图2所示，学生根据自己设计的实验方案组装实验器材，分组进行实验操作，记录实验数据，填写相关表格，得出相应结论.
（1）因为圆柱体的铝块或铁块浸没在液体中不同深度处，受到的浮力大小相等，所以浮力的大小跟物体在液体中的深度无关.
（2）当液面分别在橡胶、铝块和铁块的12刻度线处时，将测量数据填入表1，计算物体受到的浮力.由数据可知，浮力的大小与物体的密度和重力无关.
（3）将铝块分别浸没在酒精、水、浓盐水中测量其受到的浮力.表2数据表明，铝块所受浮力的大小与其所在液体的密度成正比，即F浮∝ρ液.
（4）当铝块在水中部分的体积不同时，将测量数据填入表3，根据数据可以看出，铝块所受浮力的大小与铝块在水中的体积成正比，即F浮∝V液中物.
综合以上结论可知：F液=kρ液gV液中物，若要求出比例系数k值，还必须测量V液中物或V物的值.
教师提问：你能想出哪些方法来测量实验中铝块的体积？
生1：因为铝块为圆柱体，圆柱体的体积等于底面积乘以高，所以只需测量底面直径和高即可计算出圆柱体的体积.
生2：先在溢水杯中装满水，接着将铝块放入溢水杯中，待水溢出后取出铝块，然后用量筒将溢水杯中的水再加满，则量筒中减少的水的体积就等于铝块的体积.
教师在这一情境下因势利导，学生就会想到“物体在液体中的体积V液中物”就等于溢水杯中“溢出的液体的体积”，即“被物体排开的液体的体积V排”，即F浮=kρ液V排.
教师提问：现在你们能想办法求出k值吗？
生1：根据表2中液体的密度和浮力的数据，再将V排=V铝带入F浮=kρ液V排，即可求出k值.
生2：在表3的第一行中，将测量的铝块的体积带入后即可计算V排，而ρ液=1.0×103 kg/m3，根据F浮=kρ液V排即可求出k值.
通过计算可知，k=g，所以F浮=ρ液gV排=G排，即浸入液体中的物体受到向上的浮力，浮力的大小等于被物体排开的液体受到的重力，这就是阿基米德原理.因此，浮力的大小只与ρ液和V排有关，与ρ物（或G物）、深h无关，与V物也无直接关系.教师再组织学生讨论猜想中生1、生2、生3的回答究竟有哪些问题：游泳时人由浅水区走向深水区是因为人体排开水的体积V排越来越大，所以人体受到的浮力越来越大；木块浮在水面是因为G木=ρ液gV排（ρ水<ρ液，V木>V排），而铁块和石块在水中下沉是因为G物>ρ液gV排；在海水中，小木船排开水的体积远小于大轮船排开水的体积，所以小木船受到的浮力比大轮船小得多.
在课堂行为中，教师应深刻理解课程标准理念，深挖教材内涵，根据教学目标和教学内容的要求， 采用探究式教学方法，灵活设计课堂教学方案，训练学生的思维能力，改善学生的思维品质.