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2.用水计量时间
一、教学目标
科学观念：1.知道初始水位高度和孔径不变，流出相同水量所需的时间一致；
2.知道保持水位高度不变，水流的速度不变。水流的这一特点可用于计时。
科学思维：通过数据的整理和分析，能判断水流速度与水位高低的关系。
探究实践：1.能通过实验发现影响水流速度变化的主要因素。
2.能通过观察古人利用流水计时的装置，结合自己的实验探究，理解这些装置计时的方法。
3.能搜集古人计时方法的资料并进行交流。
4.能观测并记录燃香时间的相关数据。
5.能就“蜡烛可以计时吗”这一问题结合实验进行讨论，表达自己的观点。
态度责任：1.理解古人的聪明才智，对古人的智慧创作产生敬佩之情。
2.在观察和记录实验数据时能始终保持严谨细致的态度。
二、教学重难点
重点：能通过实验发现影响水流速度变化的主要因素。
难点：能通过观察古人利用流水计时的装置，结合自己的实验探究，理解这些装置计时的方法。
评价任务（根据需要设计评价量规）
小组实验评价等级
评价项目 评价标准 自评 师评
探究水流速度实验 能按要求完成实验，并公平公正实事求是的记录实验数据，能根据实验数据发现规律、总结规律，从而得出结论，3星 能按要求完成实验，并公平公正实事求是的记录实验数据，能根据实验数据发现规律，2星 3.能按要求完成实验，并公平公正实事求是的记录实验数据，1星 （ ）★ （ ）★
四、教学过程
学习活动 设计意图 效果评价
（一）情境导入 1.复习上节课内容。 师：同学们上节课，我们一起探究了用香计时，用香可以计时的原因大家还记着吗？ 生：香的燃烧速度是均匀的。 2.课件出示各种水钟图片。 师：一炷香只是粗略的计量时间，古代人们为了计时更加准确，又发明了用水计时的工具——水钟。这堂课我们就一起来研究用水来计量时间的原理和特点。 激发学生对水钟的探知欲望。 学生的活动参与程度及回答，给予学生及时的鼓励。
（二）探究活动 活动一：观察水流速度。 1.课件对水钟的图片扩大特写。 师：同学们思考一下用香来计时是因为香的燃烧速度是均匀的，那么古人之所以能用水计时，你觉得是什么原因呢？ 生：水的流速均匀... 2.出示实验材料：去掉底部的透明塑料饮料瓶（瓶盖扎孔）、烧杯、铁架台和实验装置图 师：水的流速是不是均匀的呢？我们就一起来组装器材，在瓶中装入200ml水观察水从小孔中流下的速度怎样吧。 3.学生分组安装实验装置，并装水观察水的流速。 师：通过观察同学们能看出水流的速度是否保持均匀吗？ 生：看不出来，需要计时器。 活动二：测量水流速度的变化。 1.师：速度是总量除以时间，时间可以用计时器测量，那量怎么测量呢？ 生：我们可以每次都装200ml水，看流完需要多长时间？ 师：想法很棒，为了节约时间，我们用50ml水来测量。为了实验更加准确，我们需要多测几次，50ml水流完了，一定要重新倒入塑料瓶，再次测量。 2.学生分组实验并记录数据，教师巡视指导。 3.学生汇报结果，通过数据得出结论。 每次流完50ml水的时间是一样的。 师：那是不是就能得出水的流速是均匀的呢？ 生：我们可以在塑料瓶中装入很多水，每次都流出50ml，测量每次流出50ml水的时间是不是一样的。 师：大家的想法太棒了，请同学们参考课本43页，小组探究一下水流速度的变化吧。 4.学生小组讨论实验方法及注意事项。 5.学生汇报实验方法及注意事项，课件出示实验步骤及注意事项。 6.学生实验并记录数据，教师指导。 7.小组汇报实验数据并得出结论。 水在向下流动的过程中不是均匀的，流完前50毫升水的时间与流完前100毫升的、150毫升水的时间并不成倍比关系。随着瓶内水位的下降，水流速度越来越慢了。 师：同学们思考一下，两次实验有什么区别，为什么第一个实验水流速度均匀，第二个实验就不均匀了呢。两次实验有什么不同。 生：我发现第一个实验一开始水的高度都是一样的，但第二个实验水的高度是不一样的。 师：看来保持水位不变就可以让水流速度保持不变了，那古人是怎样克服这个困难的呢？ 活动三：观察古代水钟。 1.出示古代水钟示意图 教师讲解水钟的结构，让学生思考这些结构的功能及特点是怎样的。 2.学生小组讨论并汇报 进水管、泄水管保持水位高低。 活动一：学生能够经历实验探究的全过程，从猜想到实验验证，再通过实验记录数据总结出结论。锻炼学生的科学思维。 活动二：从相同水位流出相同的水所需的时间，学生凭直觉认为是相同的，通过实际测量会进一步证实自己的猜测是否正确。通过这个过程学习、熟悉实验操作方法，从理论和实践两方面为后续研究打好基础。 活动三：引导学生观察古代水钟，了解水钟计时的原理。 活动一：教师通过学生安装实验操作装置及时给予引导，评估学生的操作能力和观察能力。 活动二：教师根据活动过程中的观察，及时给予学生一定的鼓励，并完成学生小组实验评价量表。 活动三：教师通过讲解水钟的结构并观察学生是否积极参与课堂汇报及对于水钟结构的认知情况。
（三）研讨 1.小组讨论并汇报回顾我们的探究过程： 提出问题--探究每次都是50毫升水流完多长时间--探究总共200毫升每流完50毫升需要多长时间。 1.鼓励学生总结一下香、水能用来计时的特点是什么？ 都具有等时性。 通过将知识内化，让学生更加理解水钟计时的探究过程。 教师观察学生是否积极参与课堂讨论，给予及时反馈。
（四）拓展 视频展示古代刻漏的介绍视频。 通过拓展知识，为接下来的课程做好铺垫。 教师观察学生是否参与本环节，并鼓励参与学生。
（五）知识总结 师生共同总结本课知识点。 总结这一堂课所有内容 教师通过学生回答，了解学生对本课知识的掌握情况。
四、成果集成
能够通过探究水流速度的问题，掌握水钟的特点，从而能解释古代水钟的工作原理。
五、作业设计
【知识技能类作业】
一、填空题
1.在滴漏实验中，随着水量的减少，水滴下的速度 （填“变快”“不变”或“变慢”）。
2．古代的人们利用流水来计时，通常水钟有两类。一类是利用特殊容器记录水漏完的时间，这种滴水计时器属于 另一类是底部不开口的容器，记录它用多少时间把水接满，这种滴水计时器属于 。
二、判断题
1.做水钟的关键是制作一个能以固定的速度滴水的滴漏。（ )
2.在我们做300毫升水的滴漏实验中，我们发现前10毫升水和最后10毫升水滴的速度一样快。（ )
3.我们可以用脉搏来估计一分钟持续的时间。（ )
三、选择题
1．在塑料瓶中装入200毫升水，在瓶底凿一小孔。如果流出前50毫升水需要15秒钟，那么流出最后50毫升水需要的时间（ ）。
A．等于15秒 B．大于15秒 C．小于15秒
2．小科自制了下图所示的水钟，如果漏出10毫升的水用了10秒，接着再漏出50毫升的水，可能要花去（ ）秒。
A．50 B．40 C．70
3．用同一个水钟测量流出50毫升水所用时间，第一次装了100毫升水，第二次装200毫升水，比较两次流出50毫升所用时间，（ ）。
A．第一次多 B．一样多 C．第二次多 D．不确定
【综合实践类作业】
制作一个简易水钟。
答案：
一、填空题
1.变慢
2.泄水型 受水型
二、判断题
1.√ 2.× 3.√
三、选择题
1.B 2.C 3.A
六、板书设计
七、教学反思
本课在本单元中起承上启下作用。本单元的主题是认识计时工具的发展。第一课的学习中，学生了解燃香钟受外界因素大，进而开始关注、研究水钟，但水钟的准确性和方便性有待提高，从而引导学生进阶到摆钟的研究，不断向前推进学生的认知思维。
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第三单元《计量时间》大单元整体教学设计
教材版本 教科版 单元（或主题）名称 《计量时间》
单元主题 小明和姥姥在新建的附近的环湖公园玩耍，不仅感叹小镇给市民提供的生活如此便利，休闲场所不输大城市甚至很多旅游景点，这时小明突然想起下午四点和同学约好了要去书店一趟，问姥姥几点了，结果姥姥忘带手机了，都不知道几点了，今天公园里人也很少，这时小明突然有个想法，能不能在公园里设计一个有特色的能够计量时间的装置，既能方便大家看时间，又能给公园增添一份新的特色，同学们这个单元我们就一起来学习有关计量时间的相关知识，帮助小明设计一个计量时间的装置吧。
课标要求 核心概念：技术、工程与社会；工程设计与物化 学习内容： 12.1技术与工程创造了人造物，技术的核心是发明，工程的核心是建造。 ①知道技术包括方法、程序和产品等;知道发明的常用方法，举例说出一些典型的发明，知道发明会用到一定的科学原理，很多发明可以在自然界找到原型。 12.2技术与工程改变了人们的生产和生活。 ③知道技术对提高生产效率或工作效率的影响，举例说明应用适当技术可以提高生产效率或工作效率，应用所学科学原理设计并制作出可以提高效率的作品。 12.3科学、技术、工程相互影响与促进。 ④初步认识技术与工程对科学发展的促进作用，应用仪器设备进行观察并进行记录; 举例说明科学发现可以促进新技术发明。 13.1工程需要定义和界定 ①定义简单工程问题，包括材料、时间或成本等限制条件，提出验收标准。 13.2工程的关键是设计 ②利用示意图、影像、文字或实物等多种方式，阐明自己的创意，初步认识设计方案中各影响因素间的关系。 ③基于有说服力的论证，认同或质疑某些设计方案，并初步判断其可行性和合理性。 13.3工程是设计方案物化的结果 ④利用工具制作简单的实物模型，根据实际反馈结果进行改进并展示。 学业要求： 能说出技术与工程的基本特点及其对提高生产效率或工作效率的作用。 能举例说出常用的发明方法，能说出一些工程中的主要系统和中国的一些大科学工程;能简要说明技术与工程对科学发展的促进作用，能尝试利用仪器设备进行观测和记录。 能尝试应用所学科学原理设计并制作简单的装置，能进行模拟演示并简要解释如何提高效率。 能提出满足一定限制条件的简单工程问题，知道验收标准，了解设计方案中各种因素间的关系。 能基于所学科学知识，应用创造性思维的基本方法提出多种设计方案，基于批判性思维评价并优化设计方案。 能制作实物模型，并基于证据改进实物模型的设计和制作。 乐于尝试多种设计方案，初步具有质疑、创新的态度；知道技术与工程需要实事求是，能如实记录相关信息和正确对待作品的缺陷。
教材分析 本单元共有7课，编排逻辑如下： 1.提出问题：研究在时钟发明之前，人们是如何计时并安排生活和劳作的。 2.探究计时工具的发展：通过制作、观测和研讨燃香钟、水钟、摆钟等典型计时工具，了解它们的特点和计时原理。 3.学生设计、制作自己的计时工具：根据教科书任务和所学知识，评估产品可行性和使用效果，并提出改进设想。 4.深入研究古代计时工具：加深理解并提高制作技能。 5.学生继续设计、制作计时工具：通过测试发现问题，进一步改进和完善。 6.探究人类计时工具的发展：调查和比较不同计时工具的演变，关注计时与生活的关系。 7.总结学习成果：讨论计时对人类社会发展的影响和变化。
学情分析 对五年级学生而言，关于时间及现代计量时间的工具，他们有比较丰富的、直观的认识，但各种计时方法和计时工具是怎样逐步发展的,在现代钟表发明之前古人是如何计时的，,这些问题学生可能有所思考，但认识不太清晰。 学生在本单元学习中要了解人类计时工具的发展阶段:圭表-燃香钟-水钟-摆钟。他们需要观察和研究这些工具的差异和科学原理，并模拟设计制作水钟和钟摆，将学着把自己简单的创意转化为实物，体会完成一项工程的基本过程。通过实践，学生会发现这些方法的局限性，并产生改进的需求。燃香钟受外界影响大，所以直接发展到水钟。水钟是典型的机械计时工具，但准确性和方便性有待提高，所以进阶到摆钟。学生的认知和思维也在不断进步，例如研究水钟时发现时间与水位和孔径有关，对单摆的研究发现摆绳长度影响摆动速度。通过这个单元，学生能理解科学解释与实证最吻合的观点，并认识到周期性运动可用于计时。
单元目标 科学观念： ①知道燃香、水流在一定情况下匀速变化，单摆具有等时性。这些具有周期性运动特点的事物可以用来计时。 ②知道长期以来，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。 ③知道计时工具准确性的提高靠设计、材料等的改进。 科学思维： ①过分析、比较数据等方法，发现有规律变化的事物是计时的本质。 ②通过数据的整理和分析，能判断水流速度与水位高低的关系。 ③基于水流速度的规律设计方案，阐明自己的创意；通过有说服力的论证，认同或质疑设计方案，并初步判断可行性和合理性；在改进中，应用创造性思维的方法，提出多种改进措施。 ④基于实验中观察到的现象及获取的数据，能运用分析、比较的方法，阐明单摆的运动规律。 ⑤通过获得的数据，归纳概括摆的快慢与摆锤质量和摆绳长短的关系，依据证据推理，找出规律。在调整摆绳长度时，用比较的方法能预测摆的摆动快慢。 ⑥能通过表格的方式调查和比较人类计时工具的演变；能在调查和交流中，知道不精准计时会给人类生活造成麻烦。 3探究实践： ①能观察和记录燃香长度变化的信息。 ②能辨别和控制实验中的可变因素。 ③能预测和测试怎样改变--个可变因素从而影响实验结果。 ④能解释结果、总结可变因素是如何改变、影响实验结果的。 ⑤会用图表等记录、整理、交流信息。 ⑥会设计、制作和改进“水钟”、“ 摆钟”等简易计时器。 ⑦能通过阅读和研究科学资料获取更多的信息。 4.态度责任： ①发展探究时间以及计时工具的兴趣。 ②意识到重复实验证实结果的重要性。 ③欣赏前人在计量时间和解释自然现象方面所做的贡献。 ④初步体验到科学、技术与人们生活的密切关系。
单元结构化活动
达成评价 围绕课时学习目标 1.关注课堂问题预设与学生课堂反馈表现。 2.作业设计与学生答题正确率的及时分析。 3.关注学生小组实验的严谨性和科学性。 围绕单元和主题目标。 1.分层设置单元测试 2.绘制单元思维导图。 3.制作水钟、摆钟等实物。
单元课时课型规划 课时课型课时内容课时目标 （单元目标分配）课时学习任务（或问题）（一般1-2个）达成评价1研讨课时间在流逝1.了解古人计时方法。 2.了解燃香钟的原理。 1.搜集、阅读资料，交流古人利用太阳计时的方法和事例。 2.观察燃香实验,探究燃香的长度变化是不是匀速的。1.古人利用天体的运动来计时。 2.知道在一定条件下，燃香变短的速度基本是均匀的，认识到有规律变化的事物可以用来计时。1实验课用水计量时间了解影响“水钟”水流速度的因素。通过滴漏实验，知道水位高低、孔径大小等因素会影响水流速度。认识到“同一装置中，控制水位不变，水流速度不变”这一特点可用于计时。1工程设计课我们的水钟会设计、制作和改进“水钟”简易计时器。1.设计、制作水钟的方案，制作水钟。 2.在测试与评估中判断水钟的准确程度，根据实际反馈改进水钟的设计与制作，并展示。1.能运用画图和文字描述的方法设计制作水钟的方案。能利用剪刀、塑料瓶等简单工具和材料制作--个简易的水钟。 2.能在实际运用过程中对自己的方案进行改进。1实验课机械摆钟1.了解钟摆的特点及计时原理。 2.自制摆。1.知道同一个摆在相同时间内摆动次数相同。 2.制作一个摆，并观测摆在一分钟内摆动的次数。1.知道同一个摆在相同时间内摆动次数相同，认识到人们基于摆的等时性原理制成了摆钟，使时间的计量误差更小。 2.能制作一个简易单摆并探究摆的运动特点。1实验课摆的快慢探究影响摆的快慢的因素。探究摆的快慢与摆锤重量、摆绳长度的关系。认识到摆的快慢与摆锤质量无关，与摆绳长短有关，摆绳越短，摆动越快，反之则越慢，并应用于摆钟快慢的调节。1实验课、工程设计课制作钟摆会设计、制作和改进“ 摆钟”等简易计时器。设计、制作并改进一个简易的摆钟，使其每分钟正好摆动60次。1.能在真实的情境中研究摆绳长度如何影响摆动快慢，不断地调整摆，直至每分钟正好摆动60次。 2.能运用测量与比较的方法来研究摆的摆动快慢。1总结课 计量时间和我们的生活总结和比较人类计时工具的演变运用总结、比较、分析等方法，归纳出计时工具的计时原理。1.认识到计时工具的设计运用了物体运动周期性变化的规律。 2.认识到人类设计不同计时工具来满足不同的用途和需求，以及科技的进步能造福人类。
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