五年级下册第三单元《时间的测量》教学设计

教科版《科学》五年级下册

《时间的测量》单元教学设计

单元教材分析

《时间的测量》是教科版五年级下册第三单元教学内容。在这一单元中，学生制作计时工具并进行观测和测量，了解人类计时仪器的发展史，及对“时间”的认识发展过程。认识计时工具的工作原理，感受计时工具的发展对人类生活和发展的影响，感受人类为了不断改进工具所做的不懈努力。初步研读教材有四大特点。其一，教材是依据人类计时仪器的发展史来编排的，其教学内容有三大板块：研究日晷光影计时、“水钟”滴漏计时、“摆钟”等时性计时。其中“摆”的研究是教材的重头戏，安排了4课时。其二，单元教学内容的科学人文素养磁场强大。无论从了解古人日晷计时、水钟计时，还是伽利略摆等时性地发现，惠更斯摆钟的发明,无不浸染着对学生科学人文精神素养的熏陶。教学中要凸显这样单元的科学人文气息。其三，学生动手实践制作活动多。教材明确安排的制作就有日影观测仪、水钟、一分钟计时器。如此密集的动手实践制作活动在同一个教学单元出现是比较少见的。其四，教材编写的内在逻辑成梯度上升，活动探究成纵深发展。以摆的研究为例，先探究了解摆的快慢与摆幅大小无关，与摆锤轻重无关，与摆绳长短有关这三个概念，再研究摆长与摆的快慢有关的概念，最后提升到有机械擒纵器摆的研究，教学内容前后相连、纵深发展。

教材编排以主题单元的形式构建，每个主题单元都有其单元概念，这些单元科学概念与课时概念组成了本单元科学概念知识体系。它们提纲挈领，统领课时概念，超越课时概念。且跳出科学知识的概念的范畴，包容一种科学观念、科学思维。帮助孩子建构这些“科学概念”比让他们掌握大量的事实性信息(知识概念)更为重要。

本单元设计了许多探究活动，这对学生科学探究能力的培养是很有帮助的，发展学生识别和控制变量的能力。在前两个单元探究活动的基础上继续学习运用对比实验进行探索的技能，引导学生及时记录实验现象，培养学生分析整理的能力，用科学探究活动帮助学生逐步建构科学概念。

单元学情分析

与学生而言，如今各种精确的计时工具比比皆是，学生见多了，也用多了。对太阳种、水钟、摆钟，渐以远去的计时工具感兴趣吗？有研究的必要吗？从学生的角度讲，回答是肯定的。而且是单元教学的核心内容、教学重点。因为一方面计时工具是先进了，但学生并不了解计时工具的发展史及其工作原理。另一方面在学生了解、探究、制作古人的计时方法之时，可以欣赏到前人在测量时间和解释自然现象方面所作的贡献，除了经历人文科学精神的洗礼，还能让学生初步意识到可以捕捉生活中规律的事物来计时，体验到科学、技术与人们生活的密切联系。在这一系列的过程中学生科学素养逐渐得到了提升。因此可以确定日晷、水钟、摆钟计时工具的研究是单元教学的核心内容，教学中要凸显。再反观教材相关内容的安排，我们发现第二课《太阳钟》、第三课《用水测量时间》的教学内容安排相对简单。如何使简单的内容上深刻了是我们所要思考的。我认为其一可以站在学生已知的角度去体察日晷、水钟、摆钟的发明出现，给人类的生产生

活带来的巨大变化，加深了解计时工具发明的一小步对人类进步一大步的意义。比如增加主题讨论：倘若现在我们没有计时工具？人类的生产、生活会怎样。其二，站在学生未知想知的角度丰润教学内容，如根据学生对课外最前言的科学信息的兴趣，引入课外资料《时间基准》、《不同的日晷》使学生对“时间”研究发展有纵深的理解。

爱动手是每个孩子的天性，制作活动也是知识应用的一种体现。在本单元中对日晷、水钟、摆钟的研究，少不了经历古人一样的制作。如何上好制作课？让学生了解工作原理不就行了吗？其实没有了制作的环节，那是学生缺失了真正体验的机会。我们常说：实践出真知。科学探究活动也是如此，光是讨论说理，没有实践过程，很多问题就会被屏蔽了、隐藏了。而恰恰这些被屏蔽隐藏的问题对学生科学思维，解决问题能力有极大的提升，极有帮助。如让学生做日晷。你会发现有不少价值问题。比如，日晷要考量放置的角度、方向，要考虑日晷面与晷针的角度，是做成平面日晷还是赤道日晷。这些问题的思考与解决就是对学生的一种科学思考的训练。因此制作的意义不在复制重复，而在于经历古人的思考，提升解决问题的能力。

本单元孩子的思维将由形象思维向抽象思维发展，五年级学生的抽象思维，仍然需要直观形象的支撑，因此在思维发展过程中，我们要从现象和事实出发，帮助学生进行概括总结，得出结论，发展学生的科学探究能力。对情感、态度、价值观的培养，应该基于对证据意识的培养上，使学生能够不断地寻找证据来支持自己的假设，通过理性的思考和大胆的质疑，来发展学生的情感态度价值观。

单元教学目标

情感态度价值观目标

1.通过感受1分钟、10分钟来感知时间的长短，并且意识到我们的实际行为很容易使自己估计时间时发生偏差，因此需要准确地、客观地计量时间，发展探究时间以及计时工具的兴趣。

2.通过摆的研究活动中，对实验数据的整理，让学生认识到重复实验证实结果的重要性。

3.通过在本单元中对日晷、水钟、摆钟的研究，经历古人一样的制作，在欣赏前人在测量时间和解释自然现象方面所做的贡献的同时，初步体验到科学、技术与人们生活的密切关系。

4.通过对时间的测量工具的探索，初步意识到事物是运动变化的，事物的运动变化是有一定规律的。

过程与方法目标

1.能够观察和记录有关太阳运动变化周期的信息。通过观察太阳钟、水钟、摆钟的运动变化，自主发现事物运动的规律性。

2.能够学习辨别和控制实验中的可变因素，预测和测试怎样改变一个可变因素从而影响实验结果，解释结果及总结可变因素是如何改变、影响实验结果的。

3.学习用图表、表格等来记录、整理、交流信息。

4.设计、制作和改进“太阳钟”“水钟”“摆钟”等简易计时器。

5.阅读和研究科学资料以获取更多的信息。

科学概念目标

1.“时间”有时是指某一时刻，有时则表示一个时间间隔（即时长）。在不同的情况下，我们对相同时间（时长）的主观感受会不一样，但是时间时以不变

的速度在延伸的。

2.时间可以通过对太阳运动周期的观察和投射形成的影子来测量，一些有规律运动的装置也曾被用来计量时间。

3.长期以来，人们一直在寻求精确的计时方法，随着科学和技术的发展，人们制作的计时工具越来越精确。

4.计时工具准确性的提高要靠设计、材料等的改进。

重点和难点

自古至今，关于时间的测量工具在不断更新，也越来越精确，学生在经历从太阳钟、水钟到机械擒纵器的实践过程中，让学生认识到“时间的测量”过程也是对事物有规律运动的认识活动过程，这也是本单元的教学重点。能在探究过程中发现规律，并将自己的认识和想法应用于设计计时工具中是本单元的教学难点。

单元教学思路

“时间”是一种看不见、摸不着的事物，时间运动的轨迹，是根据其他物体的有规律运动的轨迹来记录的，所以在教学的过程中要关注到这点。本单元要让学生使用一些测量时间的重要设备做实验，从太阳钟、水钟到机械擒纵器……在制作的计时工具的实践过程中，了解人类计时仪器的发展史，认识技术对人类社会发展的作用。

分析教材，内容大致分为三部分。第一部分为第1课，“时间在流逝”让学生学会去估计时间，在不断的调整的过程中已经估计稍微准确了，然后再让学生去估计一个电影片段，意识到时间没有快慢，我们的实际行为很容易使自己估计时间时发生偏差，所以我们需要有规律的物体来估计时间，需要准确地、客观地计量时间。第二部分是第2~5课，“太阳钟”“用水测量时间”“我的水钟”“机械摆钟”分别引导学生讨论和思考日晷、水钟和摆钟的构造和原理。认识到计时工具的规律性。这部分中一个必不可少的环节就是资料的收集，课前的收集整理能够帮助学生发挥课堂的主动性，这对学生理解计时单位的精确发展是很有好处的。另外在观察不同的计时工具时，要以计时的准确程度出发强化观察和思考。如在“滴漏实验”中，学生会围绕准确性提出许多有价值的问题，并且应用于我的水钟的制作过程中。在“观察我们的摆”中，学生除了会发现摆的等时性之外，还会得出摆的快慢与摆的幅度无关，而这一点恰恰是学生在后续学习中将要提出的问题之一。第三部分是第6~8课，“摆的研究”“做一个钟摆”“制作一个一分钟计时器”则指导学生对摆钟的制造原理和设计进行了更为深入的研究和探索。本单元学习“时间的测量”的过程，从某种意义上说，也是对“事物有规律运动”的认识活动过程。

整体看来，本单元的各个课时之间联系紧密，前后呼，是根据学生思维发展进行编排的。紧扣时间的测量这一主题进行研究，核心概念在单元教学中统一构建。

单元教学准备

第1课，教师准备：一面时钟，以及一段1~5分钟的学生非常喜欢的动画片。

学生准备：一个秒表，一份估计时间的记录表。

第2课，教师准备：关于圭表与日晷的介绍资料与图片。

学生准备：一根立竿、一把尺子、一个手表，制作日晷需要的晷针、晷

面各一个

第3课，教师准备：各种水钟的资料与图片。

学生准备：每组一个能容纳300毫升水的塑料瓶子，每组一个100毫升

量筒，签字笔一支，铁钉一个，一个透明水杯。

第4课，教师准备：一个医院输液用的管子。

学生准备：每个小组准备一把美工刀、两个塑料瓶、一个时钟（或者手

表）、一支记号笔和尺子。

第5课，教师准备：大摆钟。

学生准备：每组秒表一只，摆锤一个、摆绳一根、支架一个、记录表两

张。

第6课，教师准备：上节课的实验记录单，摆绳长度相同，摆锤长度不同的两个

摆。

学生准备：每组一根摆绳，三个大小相同轻重不同的摆锤，研究摆锤和

摆绳与摆快慢关系的记录单，铁架一个，秒表一只。

第7课，教师准备：长度分别为20cm,30cm,粗细相同的木条构成的摆。

学生准备：每组一根宽1厘米、长30厘米的木条，秒表，一个摆锤。第8课，学生准备：每组一个带齿轮操纵器摆钟，每组一张硬纸板，一根木条，

一个摆锤，一个秒表，一把剪刀，一个钩码，一根棉线，一

胶带纸。

分课教学过程设计

第1课《时间在流逝》教学过程设计

教学思路

本课是单元的起始课，通过让学生感受1分钟、10分钟来感知时间的长短，学会估测和推理的能力。在此基础上进行的最后一个活动，在活动中引发对“时间有快慢吗”的思考，同时让学生明白估测容易出现偏差，引发学生思考准备计量时间的方法，顺利引入后面的学习。

教学方法

本课主要采用体验法让学生学会估测与推测，让学生在趣味活动中，掌握估测的方法。

注意事项

1.估计时间活动中不准看手表。

2.“时间有快慢吗”中要保证活动的趣味性。

教学目标

情感、态度、价值观目标：

关注流逝的时间，培养学生珍惜时间的意识；意识到只凭主观感受有时是不正确的。

过程与方法目标：

经历各种活动，感知、体验1分钟时间的长短，进而合理估计10 分钟、1小时持续的时间。

科学概念目标：

知道时间有时指某一时刻，有时指时间间隔；知道借助自然界有规律运动的事物和现象可以估计时间。

教学重点：感受时间流逝；合理估计时间。

教学难点：客观合理的估计时间。

教学准备：大时钟一个，学生自带钟表（小组）。

教学过程

一、引入：

1．带领阅读单元导语。

2．揭题：时间在流逝。（板书课题）

二、现在几点了：

1．如果不看钟表，你能知道现在大约几点钟吗？（学生自由发表自己的观点。）2．可以根据日常生活中的哪些现象来估计现在几点了？（分组讨论估计的方法。）3．汇报、交流估计方法。

4．要准确地知道现在的时间，该怎么办？（看钟表）

5．请看看钟表，现在几点了？你们小组谁估计的最接近？

三、1分钟有多长？

1．师出示大时钟，结合叙述：教材P50黑底部分文字。

2．体验一分钟有多长？

A．集体闭上眼睛，体验一分钟，师看时间。

B．你们还可以找哪些活动，来体验一分钟？小组里面先讨论下，然后拿出时钟或手表，开始体验活动。

3．汇报交流体验方法和结果。

4．我们体验了 1 分钟有多长，那如果让我们估计 10 分钟持续的时间，或者是1小时持续的时间，你打算用那些方法？

四、过去多少时间了？

1．从上课到现在已经过去多长时间了？离这节课下课还有多长时间？

2．在学生估计后，师出示正确时间进行对照，让学生发现有时自己的估计居然这么不准确。

3．引导交流：在你的生活中，什么时候你感觉时间过得特别快？什么时候感觉时间过得特别慢？

4．讨论：时间是否真的如我们的感受一样，有时候快有时候慢呢？

5．小结：时间是以不变的速度在流逝的，我们之所以会对时间有快慢的感觉，原因就是有些事情我们会很投入，而有些事情我们没兴趣。

五、延伸：

1．完全依靠自身的感觉来计量时间，准确吗？怎样能比较准确地计量时间呢？2．完成作业本作业。

板书设计：

时间在流逝……

体验：

一分钟有多长？

时间有快慢吗？

第2课《太阳钟》教学过程设计

教学思路

在本节课中让学生经历一个观察太阳影子变化的过程，通过观察太阳光影的变化来讨论古人是怎么利用太阳来计时的。认识“日”是怎么来的，一日的12小时是怎么产生的。其次，用光影来计时，利用太阳光影子的方向与长短来确定时间。最后讨论与思考，包括太阳钟计时的原理和实际使用中存在的问题。

教学方法

本课主要使用了信息搜集法，小组讨论法，探究发现法、作品制作法等，让学生既丰富了信息储备，同时在探究过程中发现光影计时的奥秘，并在不断的实践中提出新的研究问题。

注意事项

1.教师收集关于圭表与日晷的介绍资料与图片。

2.在研究光影计时活动中要坚持观察太阳光影的变化规律。

教学目标

情感、态度、价值观目标：

感受古人探索时间的过程，感受古人的智慧和探究意识。

过程与方法目标：

观察太阳光影在一定时间内长短和方向的变化；讨论太阳光影是怎么用来记录一天的时间的；学习使用简易日晷计时。

科学概念目标：

知道在阳光下物体影子的方向和长度会慢慢的变化，日晷就是根据这个原理制成的计时器。

教学重点：理解太阳钟计时的原理。

教学难点：制作使用太阳钟计时。

教学准备：关于日晷计时的资料、立竿、制作太阳钟的套材（小组）。

教学过程

一、引入：

1．如今，我们只需要看一看钟表就能知道现在几点了。可过去的人们并没有我们今天使用的钟表，在时钟发明之前，古人是用什么来计量时间的呢？（学生充分交流）

2．揭题：太阳钟。（板书课题）

二、用太阳来计时：

关于古人利用太阳计时的资料交流。

如：一天是怎么确定的？（古人用太阳来计时，日出而作，日落而息，昼夜交替就成了人类最早使用的时间单位——天。）

如：古时候一天分为几小时？是怎样划分的？阅读课本P52资料等等。

三、用光影来计时：

1．师：古代的人还常常用光影来计时。他们是怎样做的呢？

2．引导思考：在太阳下，将一根木棒竖直地插在地上，地面上会有一个木棒的影子。随着时间的变化，影子的方向、长短会花生变化吗？

3．组织观察活动。（课前老师画一次影子，课中和学生再去画一次，使用太阳钟时还可以画一次。）

4．如有录象片段，可适当代替上面的观察光影的活动。

5．讨论：古人是怎么利用太阳的光影来计时的？

6．出示日晷及日晷面图，解释怎样计时。

7．师结合日晷面介绍“时辰”资料。

8．师提供太阳钟套材，小组合作组装。

9．师介绍使用方法，学生尝试计时。

四、延伸：

1．为什么古人选用太阳来记录一天时间的流逝呢？

2．太阳钟在实际使用中会有哪些弊端？

板书设计

太阳钟

资料：日晷

“天”

“时辰”

第3课《用水测量时间》教学过程设计

教学思路

本节课首先让学生认识古代的水钟分为“受水型”水钟和“泄水型”水钟，理解流水能作为计时工具的原理。在此基础上进行滴漏实验，推测并测量在瓶子中积聚10毫升和50毫升水分别需要的时间。通过学习使学生初步了解和认识利用滴漏计时的原理。

教学方法

信息搜集法，小组讨论法让学生了解古代水钟的工作原理。猜测，观察实验法让学生发现更多的问题，了解滴漏实验的原理。

注意事项

1.塑料瓶盖上扎一个小洞，使水缓缓流出。

2.尽量选择细长的圆筒形瓶子。

教学目标

情感、态度、价值观目标：

认识到实验观察的重要性；激发研究用水计时的探究兴趣。

过程与方法目标：

记录100毫升水缓慢流完需要多少时间；根据记录推测流10毫升、50毫升、300毫升分别需要多少时间。

科学概念目标：

在一定的装置里，水能保持以稳定的速度往下流，人类根据这一特点制作水钟用来计时。

教学重点：滴漏实验

教学难点：滴漏实验

教学准备：有关水钟的资料、每个小组一个铁架台、一个漏杯、一个量筒、装

300毫升水的烧杯、电子表，实验记录单，毛巾一块。

教学过程

一、引入：

1．在古代，人们还曾经利用流水来计时，他们是怎样设计这种计时工具的呢？2．揭题：用水测量时间。（板书课题）

二、古代的水钟：

1．播放用水计时的录象资料。

2．学生独立阅读课本P54有关古代水钟的内容。

3．尝试解释这些水钟是怎样计时的？

4．讨论：古人是怎样想到用流水来制作计时工具的？水钟的字捉必须解决什么问题？

三、滴漏实验：

1．师出示滴漏实验装置，介绍课本P55上的滴漏实验。

2．实验一：记录100毫升水缓慢流完需要多少时间。

3．汇报交流实验结果。讨论：结果为什么会存在差异。

4．根据自己小组的记录结果，推测流10毫升、50毫升、300毫升分别需要多少时间？

5．实验二：测量记录流10毫升、50毫升、300毫升分别需要多少时间？

6．反馈：我们的推测与实验结果接近吗？想一想：为什么？

7．引导思考：水是以固定的速度往下流的吗？

能让水以固定的速度往下流吗？

古人是怎样保持水钟里的水以固定的速度往下流的？

四、延伸：

在同样的瓶子里装水，如果水是一滴一滴地往下漏，漏完100毫升水，所需要的时间将怎样变化？

板书设计

用水测量时间

古代的水钟：受水型、泄水型

滴漏实验：流100毫升水需要（），

推测：流10毫升水需要（）

流50毫升水需要（）

流300毫升水需要（）。

第4课《我的水钟》教学过程设计

教学思路

让学生经历思考方案—-制定计划---实施方案---检验成果---寻找原因---改进实验的探究过程。用所学知识设计一个水钟，亲自制作一个水钟，并用图画的形式对自己设计的水钟进行描述。还要在实验中检验自己的水钟是否计时准确，以及对水钟的设计进行改进。

教学方法

在这节课中学生设计制作了水钟的方案，并用材料进行制作活动。在小组交流活动中发现问题，能够自我完善、修正，完成改进。

注意事项

1.设计水钟要调动学生充足的原有认知。

2.在教学准备时，每种用具教师都要具体操作。

3.不能用水彩笔或者水笔代替签字笔。

教学目标

情感、态度、价值观目标：

感受科学制作带来的乐趣；意识到分工合作的重要性；体会到科学制作是一个不断改进完善的过程。

过程与方法目标：

设计制作一个自己的水钟；并用自己制作的水钟尝试计时。

科学概念目标：

通过一定的装置里，流水能够用来计时；通过控制滴漏的速度可以使水钟更加准确的计时。

教学重点：设计制作水钟

教学难点：控制漏水速度

教学准备：一些以前学生制作的水钟实物、学生自带制作水钟工具材料、钟表

等。

教学过程

一、引入：

1．回忆上节课学习的内容。古代水钟和滴漏实验。

2．师介绍以前学生制作的水钟。

3．揭题：我的水钟。（板书课题）我们能用两个塑料瓶制成一个能够计时10分钟的水钟吗？

二、设计“水钟”：

1．我准备做一个什么类型的水钟？

2．怎样控制漏水的速度？

3．如何来划分10分钟的时间刻度呢？

4．用画图的方法把我们的设计方案表示出来。

三、做一个“水钟”：

1．制作一个滴漏。思考：怎样制作一个能以固定的速度滴水的滴漏？

2．标出时间刻度。

确定合适的滴水速度，用手表计时，在容器壁上标出水流出或接水1分钟和5分钟时的水位刻度。

然后，依水位老推算时间，分别标出1分钟~10分钟的时间刻度。

3．小组讨论后，进行制作。

四、用水钟计时：

1．用做好的水钟与钟表对照，我们的水钟计时准确吗？

2．讨论：影响水钟计时准确的因素有哪些？

如：盛水容器的形状、滴漏速度的控制、刻度划分的准确度等。

3．思考：怎样改进我们的水钟？

4．实践尝试、改进。

板书设计：

我的水钟

设计水钟：受水型？泄水型？

制作水钟：滴漏？刻度？

使用水钟：准确吗？

改进水钟：哪些因素？

第5课《机械摆钟》教学过程设计

教学思路

通过观察机械摆钟认识其结构，然后让全班同学让全班同学对机械摆钟的摆动速度进行测试：测量一分钟机械摆钟的摆动次数。通过学生的亲自测量，认识机械摆钟每分钟都是摆动60次。接下来让学生自己动手制作一个摆，并测量摆动的快慢。通过测量，学生会发现不同同学制作的摆，其摆动速度不同，这是为什么呢？从而自然引出下节课的探究。

流程框架图

教学方法

通过重复观察和测量的方法准确分析摆钟每分钟的摆动次数。能够动手操作制作一个摆。

注意事项

1.摆来回摆动算作一次。

2.起摆时，手要拉直摆绳，正对摆，不能给摆一个外力。

教学目标

情感、态度、价值观：

进一步理解重复进行实验的价值；感受探究计时工具的快乐。

科学概念：

同一个单摆每摆动一次所需的时间是相同的；根据单摆的等时性，人么制成了摆钟，使时间的计量误差更小。

过程与方法：

重复观察和测量摆钟每分钟的摆动次数；动手制作一个单摆并观察和测量单摆在相同时间内摆动的次数。

教学重点：动手制作一个单摆并观察和测量单摆在相同时间内摆动的次数。教学难点：通过观测理解摆的等时性。

教学准备：摆钟一个或摆钟的录象、学生自带计时表（小组）、铁架台、棉线、

镙帽等。

教学过程

一、引入：

1．复习前几节课学习的几种古老的计时方法，如：太阳钟、水钟等。同时指出还有很多类似的计时方法，如：一柱香、一个沙漏等等。

2．师：虽然计时方法很多，但人们总希望有更精确的时钟，摆钟的出现大大提高了时钟的精确度。揭题：机械摆钟。（板书课题）

二、观察钟摆：

1．师出示摆钟，设疑：摆钟计时为什么可以这么精确呢？

2．观察讨论：摆钟是怎样来计量时间的？

3．测量：用秒表测一测：摆钟的摆每分钟摆动几次？

4．集体测量一次后反馈，问：钟摆每分钟摆动的次数相同吗？

5．讨论：课本中的记录表为什么要让我们测三次或更多次呢？

三、观察我们的钟摆：

1．师：我也做了一个单摆（出示单摆），它每分钟摆动的次数是不是也是一样的呢？

2．学生猜测后，师带领学生集体测量三次。

3．设疑：是不是所有的单摆每分钟摆动的次数都是一样的呢？

4．老师给你提供铁架台、棉线、镙帽，你能做一个摆吗？

5．小组合作制作一个单摆，并开始测量固定时间内，单摆摆动的次数。（课本记录表上的时间间隔可以让各小组决定，只要相同间隔就可以了）

6．反馈交流结果。

7．讨论：你有什么发现？

8．结合学生发现的（相同间隔时间段里，单摆摆动的次数是固定的），指出：单摆的这个特性就是等时性。利用这个特性，人类发明了摆钟，大大提高了计时的精确度。

四、延伸思考：

师可结合学生汇报：虽然每个小组的单摆都具有等时性，但不同的单摆之间，摆动的速度确是不一样的。这又是怎么回事呢？下节课我们继续研究。

板书设计：

机械摆钟

单摆：等时性

第6课《摆的研究》教学过程设计

教科版《科学》五年级下册第三单元第6课

《摆的研究》教学设计

执教者：博兴县博奥学校宋艳华

指导者：博兴县教研室高晓莉

教材分析

《摆的研究》是教科版科学教材五年级下册《时间的测量》单元的第六课。

自人类具有“时间”这一概念以来，世世代代的人们就不断地寻求着准确测量时间的方法。古人经过长时间的观测和经验积累，发现太阳在天空规则地改变着位置，月亮在天空的移动也有一定的周期。从此，古代人类就将天文现象与自己的生活进行了密切的联系。根据天文现象固有的周期性，形成了历法和时间的概念。圭表、沙漏、水时钟等就是古人利用事物运动的规律性来判断时间的。随着社会的发展，人们感觉到精确计算时间是必要的。根据伽利略发现的单摆的等时性，惠更斯制造了第一个摆钟，大大减少了时钟的误差。在寻求精确测量时间的道路上，人们一直在探索着。

《时间的测量》单元通过让学生使用一些测量时间的重要设备做实验，从太阳钟、水钟到机械擒纵器……在“创造”制作计时工具的实践过程中，了解人类计时仪器的发展史，认识技术对人类社会发展的作用。教学内容大致分为三部分：第1课，“时间在流逝”主要让学生对某一个时间段进行估计和感受。第2～5课，“太阳钟”“用水测量时间”“我的水钟”和“机械摆钟”，分别引导学生讨论和思考日晷、水钟和摆钟的构造和原理。第6～8课，“摆的研究”“做一个钟摆”“制作一个一分钟计时器”指导学生对摆钟的制造原理和设计进行了更为深入的研究和探索。

《摆的研究》一课是基于上节课《机械摆钟》中“观察我们的摆”这个探究活动。在学生对自制摆连续测量10秒内摆动次数后，学生会有很多发现，同时产生许多新的问题。比如摆动幅度越来越小，但是摆动次数却没有变化，说明摆的摆动快慢与摆动幅度无关，这一点不但可以指导学生在本课问题情境中的有效猜测，还会规范学生的实验操作。另外面对小组间数据的不同，学生会发现不同的摆摆动次数不一样，那么摆的摆动快慢与什么因素有关系呢？这也是本课的研究重点。

本课有两大探究活动：

1.用摆做实验。面对上节课的实验数据，学生会很容易地提炼出研究问题。面对问题学生有很多种猜测。比如摆的摆动快慢可能与摆绳长度、摆锤重量、摆动幅度有关系。引导学生对于我们发现的问题，设计实验方案、用对比实验的方法加以验证，并且通过分析数据得出对问题的推测。这种方法比较符合学生的认识水平和操作技能水平。

2.摆的快慢与什么有关。通过活动，学生得出两组数据，从中我们可以分析出什么呢？什么样的摆摆动的比较快？什么样的摆摆动的比较慢，梳理影响摆的摆动快慢的因素。用两个摆绳长度一样，但摆锤重心相差很大的两个摆比较快慢，测量结果与刚刚实验的结果产生了矛盾冲突，为下节课提出研究问题。

学情分析

学生通过前五节课内容的学习与探究，对“时间”概念有了初步的感知，对人类历史上的计时工具：太阳钟、水钟等的演变和制造原理有了初浅的了解与认识。而从《机械摆钟》一课开始，是对计时工具“摆钟”的制造原理和设计进行更为深入的研究和探索。学生已经掌握了自主合作探究的操作技能和对“机械摆钟”的初步认识。尤其是在前一课的学习中，学生已经认识了用摆计时的钟。初步知道钟摆计时的原理，能动手制作简单的摆，排除了摆幅的大小影响摆摆动快慢的因素，为本节课的探究在思维和操作技能上进行了一定的铺垫。另外学生在进入五年级的学习中，经常要开展一些控制变量的科学探究活动。因此本课的研究方法对他们来说并不陌生。但是五年级的学生在实验探究能力方面还不是很

强。所以在本课的探究学习中，引导学生控制变量和分析误差仍将是本课的难点。基于以上分析，本课的整体设计从三个层面展开探究学习。第一层面是要求学生对自己发现的问题进行预测并设计探究方案，第二层面是对自己的推测进行实验验证，并对探究所得到的数据进行分析处理，得出实验结论。第三层面是利用所学的知识与技能解决相应的生活问题，从而让科学学习应用于实际生活，并为下节课学习《做一个钟摆》做好铺垫。本节课的教学重点是：让学生充分经历“问题发现——方案设计——实验探究——数据分析——解决问题——新生问题——拓展研究”的完整的科学探究过程。

教学目标

情感、态度、价值观目标：

1.通过实验设计，让学生明白收集数据、分析数据对于解决问题的重要性。初步意识到精确测量结果的得出是需要反复测量的。

2.在学生设计实验的过程中，培养学生严谨的态度。在实验过程中体会认真实验、细致观察发现新问题的重要性。

3.培养对新问题有继续探究的兴趣。

过程与方法目标：

1.能够联系已有认识合理推测摆的摆动快慢与什么有关。

2.能够设计对比实验，通过控制变量进行改变摆的摆锤、摆的摆长对摆的摆动次数是否产生影响的实验研究。

3.能够通过对实验结果进行分析，并且根据分析进行推测。

科学概念目标：

通过两组对比实验数据的分析得出：摆的摆动快慢与摆绳的长度有关。同一个摆，摆绳越长摆动越慢，摆绳越短摆动越快。

教学重点

经历改变摆的摆锤轻重与摆绳长短对一定时间内摆的摆动次数是否产生影响的实验探究侧重于引导学生控制探究变量和分析实验误差。

教学重点

能够通过合理控制变量得出正确的实验结论并应用于解决生活问题。

教学准备

1.材料准备

学生材料：三个大小相同轻重不同的摆锤、一根长的摆绳、铁架一个、秒表一只、实验记录单一份。

教师材料：上节课中学生关于摆的摆动次数的实验记录表、摆绳长度一样摆锤长度不一样的摆。

2.知识准备

知道摆是由摆绳和摆锤组成，知道摆的摆动快慢与摆动幅度没有关系，对比实验的知识。

课前活动：同学们，上课之前我们先来做一个小活动。用你的身体模仿一下摆的运动，比一比看谁模仿的像！预备，开始。你觉得摆是怎样运动的？（你这样模仿的原因是什么呢？）我发现同学们都非常的善于观察，关注到了摆的特点。

我想在这节课上你肯定会有更多的发现！上课。

教学过程

一、承接旧知，延续探究

师：同学们，老师带来了上节课大家实验的记录单，请同学们对比分析一下，你会有哪些发现或者问题？（不同小组的摆，摆动快慢不一样；可能与什么因素有关系）对啊，摆的快慢与什么因素有关系呢？这节课我们就来研究这个问题。板书《摆的研究》

猜测：你觉得摆的快慢与什么因素有关系？有怎样的关系？大胆来猜一猜！

二、设计方案，展开探究

师：是不是跟我们想的那样呢？怎样去验证我们的想法?

扶的实验：我们首先来看摆的快慢是否与摆锤重量有关系，这个实验是我们以前讲到的哪种实验类型？

师：在这个实验中，改变的因素是什么？

不变的因素是什么？

师：怎样去做这个实验？小组内低声交流一下，开始吧！

学生交流

师：实验过程中我们还应该注意些什么呢？

学生谈谈

教师补充：除了同学们提到的这些，老师也为大家准备了一个温馨提示：师：看清楚要求了吗？开始实验吧！

实验交流：哪个小组先来跟我们分享一下你们组的发现？

数据分析：看到这组数据，你发现了什么？（同一个组，改变摆锤重量，摆的摆动次数不变，摆的快慢与摆锤重量无关；我们班小组间摆的摆动次数还是不同，可能与摆绳长度有关系。）

放的实验：通过刚才的实验我们不难发现摆的快慢与摆锤重量无关，刚才有同学还觉得与摆绳长度有关系，是不是这样呢？请各小组内首先合作完成实验报告单（二）然后实验，相信有了上个实验的基础，这次研究肯定很顺利！大家开始吧！

学生实验

学生交流数据

数据分析：分析大家得到的数据，我们发现了什么？

板书：摆的摆动快慢与摆绳长度有关，同一个摆，摆绳越长摆动越慢，摆绳越短摆动越快。

三.课题延伸

师：哦，通过我们的研究，我们知道了原来摆的快慢是与摆绳长度有关系的！你看，老师这里有俩个摆绳长度一样的摆，判断一下它们摆动的快慢会一样吗？

学生猜测

师：好，我们一起来见证一下（教师演示）

咦？这是怎么回事呢？你想知道些什么呢？

学生回答

结课：究竟是怎么回事呢？请同学们课后继续关注摆，我们下节课继续研究！下课！

板书设计:

摆的研究

摆锤重量无关

摆的快慢与摆绳越短摆动越快

摆绳长度同一个摆

摆绳越长摆动越慢

第7课《做一个钟摆》教学过程设计

教学思路

在本课中，我们首先重温上节课结课的实验，让学生发现不同的摆，摆动快慢与摆绳长度无关。然后让学生通过调节摆长来调节摆的快慢，通过记录数据，分析数据得出摆的快慢与摆长有关系。

教学方法

能用实验探究的方法在真实的情景中研究摆长如何影响摆的快慢。能运用测量与比较的方法来研究钟摆的摆动快慢。

注意事项

1.木条一定要直，粗细大小也要一样。

2.摆锤可以用钢尺代替，金属片可以用磁铁来代替。

3.要重复测量三次。

教学目标

情感、态度、价值观目标：

认识到细心观察和准确测量的重要性；体会制作钟摆的乐趣。

过程与方法目标：

在真实情境中研究摆长如何影响摆的快慢；在不断尝试中，调制出每分钟摆动30次的钟摆。

科学概念目标：

摆的摆动快慢与摆长有关，同一个摆，摆长越长摆动越慢，摆长越短摆动越快。

教学重点:在真实情境中研究摆长如何影响摆的快慢。

教学难点:调制出每分钟摆动30次的钟摆。

教学准备:学生自带计时表（小组）、铁架台、棉线、一根宽1厘米长30厘米的木条、稍大金属片。

教学过程

一、引入：

1.复习上节课内容，摆的快慢与什么因素有关？

2.阅读课本P62上图和文字，并作出预测。师出示上节课的实验单摆再次演示。

3.小结：摆长不等同与绳长。

二、摆长怎样影响摆动次数：

1.师出示金属圆片，问：假如把它固定到木条上，这个摆的摆动快慢会变化吗？为什么？

2.学生小组实验，把金属片固定在底部，三次实验记录15秒内摆动的次数。记录表见课本P62。

3.反馈数据。

4.思考：我们观察到了什么变化？怎样解释这种变化呢？

5.师问：金属圆片在木条上固定的位置不同，对摆的快慢有影响吗？

6.小组三次实验并记录金属片挂在上、中、下处时，15秒内摆动的次数。

7.反馈数据。

8.解释变化原因并小结。

三、做个钟摆：

1.提出要求：利用刚才的材料，我们能做一个每分钟正好摆动30次的钟摆吗？

2.板书课题：做一个钟摆。

3.小组尝试调整制作。

4.请成功的小组展示钟摆。

板书设计：

做一个钟摆

摆的摆动快慢与摆长有关，长则慢，短则快。

每分钟摆动30次

第8课《制作一个一分钟计时器》教学过程设计

教学思路

首先组织学生观察摆钟的内部结构，了解摆钟是怎样利用齿轮操纵器完成计时工作的。通过观察，学生要自己亲手制作一个摆钟，并对自己制作的摆钟进行测量。通过这一过程充分认识到技术在人类社会发展中的作用。

流程框架图

教学方法

能够使用观察方法发现摆钟内部的构造，引导学生动手实践制作一个计时一

分钟的简易摆钟。

注意事项

教师要给学生提供他们的材料，保证制作过程顺利。

教学目标

情感、态度、价值观目标：

进一步体会到探究摆钟计时的乐趣；感受到科学与技术结合带给人类的进步。

过程与方法目标：

观察摆钟内部构造；制作一个计时一分钟的简易摆钟。

科学概念目标：

机械摆钟是摆锤与齿轮操纵器联合工作的。

教学重点：认识摆钟的内部结构，理解其工作原理。

教学难点：制作一个计时一分钟的简易摆钟。

教学准备：摆钟内部结构示意图或录象片段、学生自带制作材料。

教学过程

一、引入：

1．通过近几节课的学习，我们已经知道了摆具有等时性，我们还知道了通过控制摆长，可以控制摆的快慢。那么摆钟又是怎样把摆的这个特性应用进去，制造出摆钟的呢？

2．设计时钟的要诀在于让指针以一定的快慢移动，几世纪以来的时钟都是利用摆锤控制与齿轮相连的指针运转的。摆钟的摆锤是怎样带动指针一直以相同的快慢移动的？

二、观察摆钟齿轮操纵器：

1．带着上面的问题，自学课本P64——65内容。

2．交流自学成果。

3．师指出摆钟的几个重要部件：摆锤、垂体、齿轮操纵器、齿轮。并结合插图引导学生发现这些部件在摆钟工作时是怎样运动的？

4．要求学生进行描述。小组内描述到独立描述。

5．播放收集到的相关录象资料，加深学生理解。

三、制作一个一分钟计时器：

1．看了摆钟的内部结构，知道了摆钟的工作原理后，我们也来做一个简易摆钟吧。

揭题：制作一个一分钟计时器

2．引导思考：摆锤只需要摆动30次，摆钟就是一分钟，也就是60秒。这是为什么呢？

3．用自带卡纸等其他材料进行仿制。

4．请成功的小组进行展示。不能完成的可后继续完成。

板书设计：

做一个一分钟计时器

摆钟的主要部件：摆锤、垂体、齿轮操纵器、齿轮等