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7.计量时间和我们的生活
一、教学目标
科学观念：计时工具的设计运用了物体运动周期性变化的规律。
科学思维：运用总结、比较、分析等方法，归纳出计时工具的计时原理。
探究实践：1.能通过表格的方式调查和比较人类计时工具的演变。
2.能调查因时间的不精准给人类生活造成麻烦的一些事件。
态度责任：1.认识到人类设计不同的计时工具来满足不同的用途和需求。
2.认识到科技的进步能更好地造福人类。
二、教学重难点
重点：能通过表格的方式调查和比较人类计时工具的演变。
难点：初步认识倒计时工具的设计运用了物体运动周期性变化的规律。
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
总结比较人类计时工具的演变 能根据前知填写表格信息，并能安静分享和倾听小组内他人意见，能从表中信息总结发现，3星 能根据前知填写表格信息，并能安静分享和倾听小组内他人意见，2星 3.能根据前知填写表格信息，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.课件出示一张假期作息时间表。 师：假期是一个赶超的好机会，有好几个同学开学后有了很大的进步，这与他们假期中的学习计划安排是分不开的，下面我们来看一下这位同学的作息时间表。从早上6:30开始，他按照自己的计划，在精确计时的基础上，做了非常详细的时间安排，相信这位同学只要按照时间表中的安排去做，一定会有所收获。 就像这位同学那样，在现实生活中有很多事情需要精确计时，那么生活中还有哪些事情需要精确计时呢？人们对精确计时方面又做了哪些努力呢？ 生：每天的上课的作息时间表需要精确计时，运动会需要精确计时等 师：同学们说的都很好，接下来我们就一起来探究这些问题《计量时间和我们的生活》。 激发学生对精确计时重要性的探究欲望。 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 探索活动一：总结和比较人类计时工具的演变。 出示调查和比较计时工具的演变记录表。 师：今天我们的研究从计时工具的演变开始。表中的日晷、水钟、摆钟我们都比较熟悉了，前面已经接触过，石英手表还不是很熟悉，大家先将自己知道的填写下来。 学生小组讨论共同填写记录表。 大屏展示小组的记录表，小组代表汇报，其他小组补充。 日晷水钟摆钟石英手表使用材料岩石、铜水、金属等木材、金属等石英晶体、电池等准确性15分钟/天10分钟/天低于1分钟/天不超过1秒/天计时原理日影变化规律水速均匀摆的等时性石英晶体等时性方便程度不方便不方便有些不方便方便缺陷受日光影响温度、湿度携带、校准有电、校准
学生对“准确性”这一项遇到了困难。 教师讲解计时误差。 准确性又称计时误差，计时误差是指测量出的时间和准确时间之差。计时工具的准确性常用计时误差来表示，误差越小，说明计时准确度越高。 5.师生根据表格总结发现。 我们发现各种计时工具都有缺陷，有没有没有缺陷的计时工具呢？计时工具越来越方便，误差越来越小，各种计时工具的计时原理是不一样的，但不管哪种计时工具它们的发明都是根据不同的计时原理发明创造出来的。总之它们越来越精确，越来越方便，都用到科学原理，都有各自的缺陷。 探索活动2：调查和了解精确计时的重要性。 1.课件展示一张火车票。 师：同学们我们从过去回到现在，看这张列车时刻表，在坐火车之前我们要做哪些准备。 生：需要设闹钟，以防迟到。 师：没错，火车出发时间精确到分秒，所以手机、闹钟都可以实现计时。 2.课件展示红绿信号灯倒计时图。 师：红绿灯倒计时器有什么用呢？ 生：可以让司机心理上有准备，避免出现闯红灯的风险。红绿灯倒计时的精确度是秒。 播放百米赛跑的运动会现场视频。 计时工具需要精确到百分之一秒，这时就需要用到秒表。 播放火箭发射倒计时视频。 倒计时精确到了毫秒，也就是千分之一秒。 师生总结：时间精确度从分-〉秒－〉百分之一秒－〉千分之一秒。 有同学们提问，还有没有比石英表更精确的计时工具呢？请同学们阅读课本56页资料部分，了解一下石英表和原子钟。 学生阅读资料，并分享。 当今计时最精确的计时工具是原子钟。 活动一：学生能够在之前认知的基础上认真真实的填写记录表，并能根据表中信息总结出发现。锻炼学生的科学思维。 活动二：引导学生联系生活实际，了解计时和我们生活的关系，使学生意识到精确计时的重要性。 活动一：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。 活动二：教师根据学生的活动参与程度及回答，给予学生一定的鼓励，并完成学生小组实验评价量表。
（三）研讨 探讨一下，如果计时工具不准确，会给我们的生活带来哪些影响？ 手表不准确，早上上学、上班可能会迟到，家长就不能按时接送我们上学，体育课计时跑步、跳绳就不准确等等。 通过将知识内化，让学生更加理解计时工具的准确性的重要意义。 教师观察学生是否积极参与课堂讨论，给予及时反馈。
（四）拓展应用 视频播放在没有导航仪的年代，船员如何利用钟表来辨识自己所在的位置。 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
能够通过整理总结人类计时工具的演变，体会计时工具的精确度对人们的生活、出行等方面的影响，并通过设计作息时间表来体会合理安排时间、珍惜时间的重要意义。
五、作业设计
【知识技能类作业】
一、填空题
1.下图所示是我国古代一种计时器的结构示意图（图甲）和工作原理图（图乙），请根据图示情况回答下列问题：
甲乙
（1）这种计时器的正面应________ （填“朝向”或“背向”）太阳。
（2）若晷面上的晷针指向午时中间时，应是现在时间的________
2．钟表以_________计量时间，钟面上的秒针每转动_________，表示时间流逝了_________，秒针转动一圈则表示时间流逝了_________。
二、判断题
1.利用钟表可以辨识自己所在的位置。（ )
2．计时工具的设计运用了物体运动周期性变化的规律。（ )
3．石英钟表是最精准的计时工具。（ )
三、选择题
1．当今计时最精确的是（ ），精度可以达到每2000万年才误差1秒。
A．原子钟 B．电子表 C．石英钟表
2．我们教室里的钟表是（ ）。
A．摆钟 B．石英钟表 C．原子钟
3．2021年12月14日长征三号乙运载火箭成功发射，发射过程中航天器的测控时间需要精准到微秒量级，以下计时工具最精确的是（ ）。
A．石英表 B．机械表 C．原子钟
【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.背向 中午12时
2.时、分、秒 一格 1秒钟 1分钟
二、判断题
1.√ 2.√ 3.×
三、选择题
1.A 2.B 3.C
六、板书设计
七、教学反思
本课中，学生将更系统地整理、总结人类计时工具的演变，体会计时工具的精确度对人们的生活、出行等方面的影响，以及帮助人类更好地探究未知的领域，并通过设计作息时间表来体会合理安排时间、珍惜时间的重要意义。
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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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