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3.我们的水钟
一、教学目标
科学观念：1.水钟通过一定的装置，能够保持水在一定的时间内以稳定的速度往下流，从 而能用来计时。
2.我们可以控制水流的速度，从而使水钟计时更加准确。
科学思维：1.基于水流速度的规律设计方案，阐明自己的创意。
2.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。
探究实践：1.能运用画图和文字描述的方法设计制作水钟的方案。
2.能利用剪刀、塑料瓶等简单工具和材料制作一个简易的水钟。
3.能在实际运用过程中对自己的方案进行改进。
4.经历思考方案、制订计划、实施方案、检验成果、寻找原因、改进完善的探究过程。
态度责任：1.在制作水钟的过程中感受到科学制作带来的乐趣。
2.体会到在科学研究中分工合作与和谐地开展探究都是很重要的。
3.体验到完成一个科学制作需要不断重复实验，在实验中逐步完善。
二、教学重难点
重点：设计与制作水钟。
难点：通过图文结合的方式表达制作水钟的方案，并根据设计方案进行制作。
评价任务（根据需要设计评价量规）
小组工程活动评价等级
评价项目 评价标准 自评 师评
我的水钟的工程活动 1.能经历完整的工程探究活动过程，能设计出图文结合的设计方案，能利用身边的物体根据设计图制作出实物，能对自己的作品进行检查，并寻找原因进行改进、完善，3星 2.能经历工程探究活动过程，能设计出制作方案，能利用身边的物体根据设计图制作出实物，能对自己的作品进行微调，2星 3.能设计出制作方案，能利用身边的废旧物品并根据设计图制作出实物，能对自己的作品进行微调，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，我们一起探究了用水计量时间的方法，大家还记着影响水流速度变化的因素有哪些吗？ 生：水位的高低、孔径的大小、容器的形状等。 师：大家还记得小明的困惑吗？ 生：给公园设计一个计时工具。 2.课件展示古代各种水钟。 精讲水钟的种类：泄水型和受水型。并叙述古人用底部钻孔的碗来计时的方法，引导学生明白，不管哪种类型，都是利用水流的等时性原理，因此保证水流速度稳定是设计水钟的最重要的因素。 3.课件出示本课任务。 师：公园旁边有水库，那我们能不能在公园设计一个水钟呢？ 这节课我们就一起来设计一个计时5分钟的水钟。 激发学生对时间的探知欲望。 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 1.设计方案 （1）师：请同学们思考要制作水钟，我们需要考虑哪些问题呢？ 生：需要明确做的是什么类型的水钟，用到哪些材料，要控制水的流速，怎么划刻度，…… 学生通过小组讨论、绘制设计图等方式展示自己的设计方案。一定强调设计方案要对设计图有文字说明。 组织学生互相评价设计方案，并提供必要的指导和建议。 2.制作 （1）学生根据设计方案进行制作，老师提供必要的材料和工具，并提醒学生注意安全。 （2）学生按照设计方案进行切割、粘贴、标记等操作，制作水钟。 （3）老师提供指导和帮助，但要鼓励学生自己动手尝试。 3.测试 （1）提供必要的时间测量工具，如秒表等。 （2）学生对自己的水钟进行测试，记录水表的读数和时间。 （3）组织学生进行互相测试，并记录测试结果。 4.评估与改进 （1）组织学生进行小组讨论，互相评价水钟的优缺点，并提出改进建议。 （2）学生根据评估结果进行改进，包括调整水流速度、修正时间标记等。 （3）提供必要的指导和帮助，鼓励学生自主思考和改进。 学生通过制作水钟的过程，从而了解工程设计的一般过程，并有自己的创新和思考，锻炼学生的科学思维。 教师通过学生的实验操作过程、实验记录等考察学生是否具有多角度观察的意识，并完成小组工程活动评价量表。
（三）研讨 提出问题：水钟在使用的过程中会出现什么问题和困难？ 引导学生说出：水会在冬天结冰、水会蒸发、水钟太重搬运不方便... 通过将知识内化，让学生更加理解水钟的计时原理和存在的弊端。 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 1.视频播放《长安十二时辰》片段，了解火钟、沙漏等古代计时工具。 2.鼓励学生解释火钟、沙漏的计时原理。 火钟的计时原理是通过燃烧预定的燃料来计算时间。当燃烧的时间与预先设定好的标准时间相等时，触发相应的机构进行动作，实现计时的目的。沙漏都是通过流沙来计时的，沙漏内部也有两个玻璃筒，沙子从上面的筒流到下面的筒，通过重力作用计时。 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。 教师通过学生回答，了解学生对本课知识的掌握情况。
五、成果集成
能够通过经历制作水钟的过程，掌握工程制作的一般过程，并能解释古代计时工具的工作原理。
六、作业设计
【知识技能类作业】
一、填空题
1．滴漏实验时我们发现，水的流速是 ，容器中的水越少，则水的流速就越 。（填有变化、没有变化、快、慢）
2．利用能流动的沙制作的计时工具叫 。
二、判断题
1.自制的滴漏，前10毫升水和后10毫升水滴的速度相同。（ )
2.看起来缓缓滴漏的水实际流失得非常快。（ )
3.影响水钟计时准确性的是瓶子的形状和刻度是否均匀等，与水位的高低无关。（ )
三、选择题
1.下列用到滴漏原理的是（ ）。
A．输液装置 B．针筒 C．消防栓
2.沙漏也叫沙钟，是一种测量时间的工具。沙漏用来测量时间的原理是（ ）。
A．每次上玻璃球中的沙子全部流到下玻璃球所需的时间相同
B．每次上玻璃球中的沙子全部流到下玻璃球所需的时间不同
C．沙子往下流的速度会越来越快
3.下面右侧（ ）图可能是“受水型”水钟的时间刻度表。
A．甲 B．乙 C．两个都不是
【综合实践类作业】
制作一个简易水钟。
答案：
一、填空题
1.有变化 慢
2.沙漏
二、判断题
1.× 2.√ 3.×
三、选择题
1.A 2.A 3.B
七、板书设计
八、教学反思
本课目的是让学生在了解了水钟的工作原理和制作方法后，经历工程活动的全过程，利用什么的废旧物品制作一个自己的水钟，并通过制作自己的水钟来培养他们的实践能力和创新精神。可以提前布置学生设计自己的水钟，在课上展示各自的水钟设计图，给予学生更多的时间和机会去制作和调整自己的水钟。这样可以让他们更好地理解水钟的工作原理，并培养他们的实践能力。
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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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