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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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摆的快慢
一、教学目标
科学观念：改变摆锤质量不能改变摆的快慢，摆绳长度影响摆的快慢：摆绳越短摆动速度越快，反之则越慢。
科学思维：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。
探究实践：1.能根据已有的实验现象推测摆的摆动快慢与什么因素有关。
2.能有效开展改变摆锤质量、摆绳长度对摆的快慢是否产生影响的实验研究。
3.能对实验的结果进行分析，并能根据分析进行预测。
态度责任：1.初步意识到获得精确的测量结果是需要反复测量的。
2.意识到在实验中细心观察并发现新的问题是很重要的。
二、教学重难点
重点：研究摆的快慢与哪些因素有关。
难点：1.控制实验变量。2.获得精确测量结果。
三、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
观察钟摆运动的特点并自制一个摆。 1.能按要求科学的完成实验，并能通过实验发现摆钟运动特点，能够自己制作一个钟摆，3星 2.能完成实验，并能发现摆钟运动特点，能够自己制作一个钟摆，2星 3.能完成实验，不能发现规律，能够自己制作一个钟摆，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.复习导入 师：同学还记得上节课我们学的摆吗？摆是由哪些结构组成的呢？ 生：摆是由摆绳和摆锤组成的。 师讲解摆幅的概念：当摆摆动时与竖直方向形成的夹角我们称为摆幅。 师：上节课我们还学习了摆的等时性，大家还记着什么是摆的等时性吗？ 生：同一个单摆，每摆动一次所需的时间是相同的。 师：是的，所以可以看出摆幅与摆的快慢是无关的。那么不同的单摆呢？自由摆动的快慢一样吗？ 播放视频，学生思考不同的摆的摆动快慢一样吗？ 生：不一样。 师：那摆的快慢到底与什么因素有关呢？这堂课我们就一起来研究这个问题。 引导学生回顾不同的摆摆动速度不一样，激发学生对的探究欲望。 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：思考、讨论摆的快慢与什么因素有关。 1.参照课本50页，学生小组讨论摆的快慢可能与什么因素有关。 生预测：可能与摆锤重量有关？也可能与摆绳长度有关. 2.师：我们的猜测对不对呢？我们需要用实验来验证，验证之前，同学们首先要设计实验设计方案，请同学们参考课本，小组研讨一下实验方案吧。 活动二：探究摆的快慢与摆锤质量的关系。 1.小组先对摆的快慢与摆锤质量的关系进行讨论，设计实验方案，并填写实验方案表，教师巡视指导。 2.小组汇报实验方案，关注学生对改变的条件、不变的条件的汇报，并及时加以补充说明。 3.课件出示温馨提示： ①合理分工：1人掌握摆锤，1人计时，1人数数，1人记录。 ②小组内要配合好，为减小误差，开始计时时要说“放”，到时间时要说“到” ③数数时要默默地不出声，以免互相干扰。 ④测完后，请整理好器材并坐端正。 4.学生分组实验，并记录数据，根据数据得出结论。 5.小组汇报实验数据，师生共同总结实验结论。 摆的快慢与摆锤质量没有关系。 活动三：探究摆的快慢与摆绳长短的关系。 1.学生参考课本设计实验方案，注意改变的条件和不变的条件，师生共同加以补充说明。 2.课件出示温馨提示。 3.学生分组实验并记录数据，根据数据得出结论。 4.小组汇报实验数据，师生共同总结实验结论。 摆的快慢与摆绳长度有关，摆绳越长摆的越慢，摆绳越短摆的越快。 活动一：引导学生讨论“摆的快慢跟什么因素有关”，通过讨论使学生明白结论要通过实验来验证，首先得先有一个方案。 活动二：学生能够使用科学方法探究摆的快慢与什么因素有关的实验，认真记录数据，并能根据数据总结出结论。锻炼学生的科学思维。 活动三：引导学生通过实验记录数据，交流分析得出 结论。 活动一：教师观察学生的活动参与程度及回答，给予学生及时的鼓励。 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，完成小组实验评价量表。
（三）研讨 1.学生思考如果想让自己做的摆变得快一些，应该怎么调整自己的摆？ 如果摆快了，应该加长绳长。 如果摆慢了，应该缩短绳长。 2.思考，怎样让摆一致不停的摆动起来。 鼓励学生做出各种假设思考，并说出依据。 通过将知识内化，让学生更加理解古代计时工具的计时原理 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 播放视频探访山西石墨头村的水墨是如何一致转动起来的。 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。
四、成果集成
能够通过实验掌握摆的快慢只与摆绳长度有关，并利用学到的知识解释生活中的现象。
五、作业设计
【知识技能类作业】
一、填空题
1.同一个单摆每摆动一次所需的时间是 的。
2．如图，笑笑准备做摆的快慢和摆绳长度关系的实验，改变条件是摆绳长短，保持不变的是（ ）和（ )。
3．在做摆的实验时，小明在30厘米长的细绳下端系一个20克的螺帽，小刚在20厘米长的细绳下端系一个20克的螺帽，在实验的过程中 的摆摆动的快， 的摆摆动的慢。
二、判断题
1.不管用什么材料做成的摆，只要它们的摆长一样长，那么，这些摆在相同时间里摆动的次数就会是一样的。（ ）
2.下图是一个摆，标注的L为摆长。（ ）
3.摆摆动的幅度越大，摆锤所经过的距离就越长，所以摆摆动得越慢。（ ）
三、选择题
1．把一个相同的金属圆片分别固定在长度相同的木条上的不同位置，如图所示，这样的两个摆的摆动快慢相比较，（ ）。
A．②号摆摆得快 B．①号摆摆得快 C．两个摆摆得一样快
2．如图所示，分别测量甲、乙两个摆摆动10次所需要的时间，正确的是（ ）。
A．甲用的时间长 B．乙用的时间长 C．甲乙用的时间一样长
3．下列摆中，一分钟摆动次数最少的是（ ）。
A．A B．B C．C
【综合实践类作业】
实地考察或寻求家长帮助，调查一下本地地形地貌有哪些，并试着描述一下它们的特征。
答案：
一、填空题
1.相同
2.摆锤的大小 摆锤的轻重
3.小刚 小明
二、判断题
1.√ 2.× 3.×
三、选择题
1.A 2.A 3.A
六、板书设计
七、教学反思
本课中，学生将就摆的快慢与什么因素有关展开讨论与思考，并且去验证他们自己的一些猜测。在探究的过程中逐步排除一些猜测，修正自己的想法。学生将分别测量不同质量摆锤的摆，以及不同摆绳长度的摆在30秒钟内摆动的次数。他们在分析测量数据的过程中会发现，摆锤质量不影响摆的快慢，而摆绳长度则会影响摆的快慢：摆绳越长，摆得越慢。
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