第一章 机械运动 第1节 长度和时间的测量 百刻悟参商，点滴连早暮——古代计时器之铜壶滴漏 说课稿（表格式）人教版 八年级上册

实验课名称：百刻悟参商，点滴连早暮—古代计时器之铜壶滴漏
学科：物理
年级：八年级
一、使用教材：人民教育出版社 义务教育教科书物理 八年级上册 第一章第一节 长度和时间的测量
二、实验器材
自制多级漏壶（包含阶梯式底座、规格不同的开口塑料杯、胶塞、浮标）、水、毛
（1）学生实验器材如图1
图1 学生器材
（2）教师演示实验器材（复原我国古代铜壶滴漏）如图2
图2 教师演示器材
三、实验教学内容
时间是物理学七个最基本的物理量之一，是理解和掌握物理现象、描述物理规律的基础，是物理定律中的参数和物理系统中的变量，同时也是定义其他物理量的基本参照。自有文字记载以来就有关于测量的描述，测量是人类认知的基石，是物理学的支撑，更是科学实验的重要环节。因此，学习并体验时间的测量对学生今后的物理学习具有深远意义。
本节课以 “时间的测量”和 “传统文化育人”两条线索开展实验教学，在溯源时间测量的科技史中，学生通过对铜壶滴漏测量时间的方法、原理及标准的探究，由表及里地了解并掌握物理学中测量的基本原理和方法（如图3）。通过拓展实践作业的设计将实验教学从课堂延伸向实际生活，使学生认识到铜壶滴漏这一古代工程技术在当代社会中实际存在的意义和应用价值，培养学生解决实际问题的创新能力。
古人将一天中浮尺高度的变化均分为一百份，极大地提高了计时精度，这就是“百刻”的含义。得益于我国铜壶滴漏计时的精确性遥遥领先于其他国家，古人对于天文现象的研究才走在世界的前列。参商是古代对星宿的命名，“百刻悟参商”是对铜壶滴漏在人类文明史中重要作用的精炼。陆游在《悲秋》中写道“秋雨如漏壶，点滴连早暮”，概括了滴漏计时在人们生活中的重要地位。人们无法穿越时空回到古代，但是文物却是穿越千年而来。从某种程度上讲，铜壶滴漏的课程设计正是实现了这种古今对话。
图3 实验教学内容
四、实验教学目标
（一）物理观念
（1）通过时间的测量，了解物理测量的关键和标准。
（2）通过铜壶滴漏的发明与改进，了解测量是物理实验的基本环节。
（二）科学思维
（1）通过制作铜壶滴漏的实验过程，体会转换、控制变量等多种科学思维方法在探究中的使用。
（2）学生在体验多级漏壶计时的实验过程中能够内化多种学习方法和策略，能对相关问题和信息进行分析和简单处理，初步发展科学推理能力。
（3）能利用流水计时的数据对研究的问题进行分析和解释，能对提高计时准确性的实验方案提出自己的见解，初步发展科学论证能力和质疑创新的意识。
（三）科学探究
通过经历铜壶滴漏的发明与改进过程，设计并开展“输液器如何控制流速”、“如何设计量程固定的滴漏”、“机械钟表如何计时”等拓展性实践活动，发展提出问题、合理猜想、分析探究、交流评估、得出结论等科学探究能力。
（四）科学态度与责任
（1）学生通过利用流水精确计时的探究，体会古人解决问题的智慧和精益求精的执着精神，增强民族自豪感，提升文化自信；
（2）学生在实验探究的过程中体会到传统文化的内核在当代社会中发挥的巨大作用，能体会物理学对人类生活、工程实践和社会发展的影响，从而激发思考与探究的兴趣，提升探索自然的内在动力。
五、实验创新要点
（一）传承传统文化，实现学科育人价值
铜壶滴漏是我国古代最重要的计时仪器之一，它的发展极大地推进了古人对于天文现象的研究，为人们生产效率的提高奠定了基石。优秀的传统文化一直是中华民族自立自强和不断奋进的源动力，而铜壶滴漏是我国古代辉煌科学技术成就的缩影，因此将其纳入实验教学具有重要的现实和长远意义。学生在本节课的古今对话中能够体会到我国古代科技对人类文明发展的作用，认识到我国深厚的文化软实力，感悟到传统文化的内核在当代社会中发挥的巨大作用，提升文化自信。
（二）跨学科实践，践行创新人才培养
铜壶滴漏的实验教学贯穿古代科技成就与现代技术，完美地将物理学与工程实践联系到一起，使学生切实体会到物理学对工程技术发展的促进作用。课前学生在社团活动中完成对实验器材的简单设计（如图4），并进行切割、打孔、粘接等工作（如图5、图6），最大限度地真实参与到实验活动的各个环节；课堂中学生以问题“如何让流量更加稳定”的解决过程为线索设计方案、动手实践，积极内化多种学习方法和策略；课后学生通过拓展类实践作业将课堂知识延伸至实际生活，切实提高动手操作的实践能力。学生经历阶梯式的实践操作过程，不但掌握了多种工具的使用方法，提升了解决实际问题的能力，也弘扬了精益求精的工匠精神。
图4 学生与老师讨论方案设计 图5 学生在切割制作浮标的细管和支架
图6 学生作品：自制圭表、日晷模型
（三）促进学科融合，尊重学生体验
本节实验教学课还涉及到了语文、历史和劳动技术学科，打破学科间壁垒，促进学生综合素养的养成以及对知识的整合与迁移。学生通过问题链引导，自主探究等方式，不断解决实验中遇到的真问题，持续发展自身的科学思维水平，形成正确的物理观念。实验教学通过多样化的学习方式与教学方式开展，通过课堂观察、后测、作业等多种方式对学生进行持续性评价，始终关注学生学习体验，注重学生的思维养成过程。学生遇到每一个问题以及提出的解决方案，与古人对铜壶滴漏的研究思想一致，能够体验到“学有所成”的成就感。但学生的思维并没有停留在“复制”“重复”的浅层次，而是通过情景供给、任务驱动、问题引导、自制创新教具，自主建构知识体系、自主思考批判质疑，获得了能够解决真实问题的高阶思维能力。
（四）改进实验器材，丰富学生实验资源
义教新课标对学生的综合实践能力提出了更高要求，鼓励学生了解我国古代的技术应用案例。本节实验课是对教材内容的有效补充，学生经历实验探究过程掌握物理测量类实验方法，逐步尝试设计制作古代计时装置——铜壶滴漏。博物馆中现存的铜壶滴漏（如图7）是金属制成，不利于学生观察和制作，且成本较高，因此我们使用易于观察探究的透明塑料材料进行设计制作（如图8）。塑料材料易于获得、成本较低，且容易加工与改进，更加适合学生根据自己的方案进行设计制作。实验器材的改进为学生的实践探究提供了更多的可能，学生可以根据自己的真实猜想去选择器材完成探究实验，这样更利于培养他们大胆猜想、乐于实践、敢于创新的精神。
图7 首都博物馆藏品为金属材质 图8 学生制作的漏壶模型为塑料材质
六、实验原理/实验设计思路
（一）实验原理
能够将时间的测量转化为液面高度的变化
（二）实验设计思路如图8所示
图9 实验教学设计思路
七、实验教学过程
环节一：游戏引入，体会测量之功
教师活动 学生活动
任务1：趣味挑战，估测时间 鼓励学生不利用任何工具，仅凭借自己的感觉估测时间，比一比谁的感觉更可靠。 引导学生关注估测与实际之间的差异，意识到测量工具的必要性。 问题1：你知道生活中有哪些测量时间的工具么？ 学生活动1：学生尝试估测，并与实际时间对比，体会测量的必要性（如图10）。 图10 学生估测时间 列举生活实例
活动意图说明 认识到人的感觉不可靠，了解测量工具的必要性
环节二：追溯历史，感悟古人之智
教师活动 学生活动
任务2（课前）：了解并介绍我国古代的计时工具 播放学生自制话剧《光阴的故事》，引出古代精确计时工具—铜壶滴漏（如图11） 图11 学生自制话剧 观看话剧，共同追溯我国古代灿烂的科学史，了解我国古代计时工具的发展。 总结古人计时方法，了解铜壶滴漏的作用，进而感受古人智慧和传统文化魅力。
活动意图说明 了解我国古代辉煌的科技成就，提升民族自豪感。体会古人对于精确计时的执着追求，激发对于铜壶滴漏准确计时的探究兴趣。
环节三：精益求精，领略智慧之光
教师活动 学生活动
初步体验利用流水测量时间 问题2：利用流水测量时间时，应该观察什么现象来判断时间长短？ 任务2：利用流水进行时间的简单测量——单级供水测时间 问题3：你认为是哪些因素造成了流量的不稳定？ 问题4：根据自己的猜想，你有什么办法可以使流量稳定？ 学生质疑：古代容器是不透明的无法直接观察水位的变化，古人是通过什么方法判断壶中水位的变化？ 改进实验，提高计时准确性 任务3：根据自己的猜想选择合适器材，体验二级供水测时间 问题5：根据自己的猜想，你有什么办法可以使流量更加稳定,让滴漏的计时更加准确？ 教师演示实验，继续提高计时准确性 利用国家博物馆陈列的广州彦佑漏模型测量时间（如图14） 图14 广州彦佑漏模型 学生活动2：体验单级供水测时间（如图12），初步了解利用流水测量时间的原理：滴水的等量性 图12 单级供水计时学生器材 发现问题：随着水位的下降，流速越来越慢，流量不稳定。 提出猜想：随着水位的降低，水的流速减慢 水壶的底面积太小 问题解决：增加水壶，及时向受水壶中补充水。 增大水壶的底面积 提出质疑并思考 问题解决：放入浮标 学生活动3：体验二级供水测时间，验证解决方案的有效性（如图13）。 图13 二级供水计时学生器材 发现问题：水位的变化较小，流量较为稳定，计时比单级漏壶准确，但仍然不够精确。 提出猜想：随着供水壶中的水位下降，流速依然在变化；水壶的底面积太小 问题解决：继续增加供水壶，以达到及时向下级壶供水的作用；增大容器的底面积 观察实验现象：计时更加准确 验证猜想
活动意图说明 通过“铜壶滴漏如何利用流水精确测量时间？”这一情境大问题的解决过程，教师不断将情境问题转换为物理问题，促进学生完成“时间的测量”这一课标内容的深入学习。学生在递进的问题链推动下不断思考流量不稳定的原因，交流讨论有效的解决方案，这一过程的有效实施切实培养学生的创造力和质疑能力。
环节四：博古通今，感悟科学之美
教师活动 学生活动
介绍铜壶滴漏的发展历程（如图15）及其对科学、生产和生活的重要意义。 图15 我国古代漏壶的发展 问题6：你知道生活中有哪些需要控制流速的例子么？ 共同追溯我国古代灿烂的科学技术成就，感受古人的智慧和传统文化的魅力。 发现自己在实验中发现的问题与思考，产生的猜想与验证与一代代科学家的探索是一致的，体验真实的科学探究过程。 思考并讨论 列举生活实例：静脉输液器、调节阀、水龙头、实验室恒流泵
活动意图说明： 体会古人不断探索自然的执着精神，从而初步形成正确的世界观及持之以恒、不断创新的科学品质。引导学生不但关注对结果的陈述，更要重视对因果关系的探求。了解本节课内容在当代生活中的实际意义和应用价值，提升学以致用的意识。
环节五：拓展实践，体验科技之力
教师活动 学生活动
任务4：课后实践拓展作业 1.请简单介绍静脉输液器是如何控制流速稳定的？ 2.你能根据课上所学知识设计一个量程为1小时的滴漏么 3.随着科技的发展，我们现在使用的计时工具多种多样，你能简单说一说机械钟表计时的原理么？ 学生活动4：利用课后时间完成实践拓展类作业，并用文字、图画、视频等形式分享展示成果。 学生用图片和文字（如图16）解释输液器流速稳定的原因： 图16 学生拓展作业 学生自制齿轮传动，演示机械钟表内部的机械原理（如图17）： 图17 学生演示钟表内部齿轮传动
活动意图说明： 实验教学从课堂延伸向实际生活，使学生认识到铜壶滴漏这一古代工程技术在当代社会中实际存在的意义和应用价值，培养学生解决实际问题的创新能力，提高学以致用的能力。
八、实验效果评价
（一）强化学科实践，立足实践育人
在课程实施上突出科学思想方法和探究方式的学习，加强知行合一、学思综合，倡导做中学、用中学、创中学。实验活动需要学生用物理学科独特的方式方法来学习物理，能促使学生的学习方式和学习路径发生变化。同时，课后实践类、拓展类作业的设计弥补了课堂教学在时间和空间上的局限性，实现了“从生活走向物理，从物理走向社会”的教育理念，推动学生像专家一样的思考与行动，达到学科育人的根本目的。
（二）聚焦核心素养，关注学生成长
“百刻悟参商，点滴连早暮”两句诗词既概括了铜壶滴漏的重要作用，又极大地激发了学生的求知欲，用新颖的课程内容点燃学生的探究兴趣。学生经历了完整的探究过程，发展提出问题、合理猜想、分析探究、交流评估、得出结论等科学探究能力，形成了良好的科学思维和正确的科学态度。我们有意识、有计划地吸收古代科学技术史上的优秀成就，并与时代科技发展前沿成果进行衔接，让学生在利用流水测量时间的探究过程中学会观察生活，进而热爱生活，逐步形成适应个人终身发展和社会发展所需要的必备品格和能力。
（三）促进学科融合，强调能力生成
课程内容跳出传统实验教学框架，引导学生共同追溯我国古代灿烂的科学史，感受古人的智慧和传统文化的魅力。课程实验活动内容涉及到了历史、语文和数学学科，让实验课堂变得“古色古香”、“诗意盎然”，使学生“乐于学”。课程体现了个人、社会、自然的内在联系，强化了科技、艺术、道德等方面的内在整合，促使学生以融合学科知识的实践方式获得关于现实世界的体验和认知。
（四）评价方式多样，尊重学生体验
对学生的实验评价采用过程性评价与成果性评价相结合的方式，实施学习动机、过程和效果三位一体的评价。将评价的视野投向学生的整个实验活动过程，注重对学生的思维过程，肯定一切有价值的学习成果，提高学生的学习积极性，增强学习经验的丰富性，真正关注学生的点滴成长。
九、教学反思与改进
（一）本节实验教学内容没有局限于课本，而是对教材内容做了有益补充。新课标鼓励学生了解我国古代的技术应用案例，并尝试制作相应装置。课标中时间的测量为学生必做测量类实验，本节课首次将铜壶滴漏这一古代精确计时装置引入课堂，不但完成“时间的测量”这一基础目标，更在传统文化、跨学科实践等方面取得了良好效果。可见，适当地对教材内容进行补充与拓展在落实学生核心素养的培养上是关键且必要的。
（二）由于课堂时间有限，学生只体验了用二级供水壶测时间，计时仍然不够精确，学生的体验不够充分，部分学生“意犹未尽”。课后学生可以利用老师提供的器材，或者自选器材继续增加供水壶的数量，让滴漏的计时更加精确，使学生获得更多的探究机会。
（三）实验器材的准备工作是由参与社团活动的部分学生完成的，学生反馈良好，兴趣浓厚，极大地提高了自身的实践操作水平。接下来，我们会合理安排课程时间，让更多的学生有机会参与到实验器材的制作中去，使学生真正成为学科实践型人才。