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【课堂无忧】18.专项学习 像科学家那样……（教学设计）
核心素养
科学观念：※通过自主阅读和交流介绍，了解科学家的事迹，知道科学家的共同素养，体悟科学家的科学精神，激发科学探究的意识。
科学思维：※能够从观察单摆运动的现象中发现问题，经历“提出问题—作出假设—设计方案—搜集证据—处理信息—得出结论—分享交流”的科学探究过程，并通过回顾这一探究过程中各个环节的要点，形成对科学探究活动要素的整体认识。
探究实践：※学习像科学家那样思考问题，记录实验数据，运用表格进行信息分析，经
过逻辑推理得出结论，并能够依据证据进行分享和交流。
态度责任：※了解和掌握提出问题、作出假设、设计方案、搜集证据、处理信息等方面的新要求。重点
※提出“某种变化与什么因素有关”的问题，并根据这个问题作出假设，设计对比实验时通过控制变量来做到公平实验。难点
一 设计意图
1. 主题的提出
科学探究是人们探索和了解自然、获得科学知识的重要方法。在科学教学的过程中，教师应该鼓励学生“像科学家那样”，以探究的方式来学习。教师应理解和把握什么才是“像科学家那样”。
首先，教师要带着学生像科学家那样去“做”科学。“做”科学，一方面要培养观察、测量、分类、实验、推理、预测、控制变量、假设、解释、交流等技能，另一方面要亲历科学探究的过程。从儿童认知发展规律及科学学习的一般特征出发，《课程标准》将科学探究过程概括为八个要素：提出问题、作出假设、制订计划、搜集证据、处理信息、得出结论、表达交流、反思评价。这八个要素，表达了科学探究过程的结构。具体的科学探究技能，在科学探究过程结构中运用，形成了科学教学中学生“看得见的探究”。
更重要的是，教师要带着学生像科学家那样去“想”科学。就像加德纳说的那样，科学有着这个领域的系统思考与质疑方式。学过像科学家那样思考的人应该明白，科学家不问“为什么”的问题，他们善于对与问题有关的现象进行分析，通过对各个因素的分析，找到可以进一步研究的问题并提出假设。要使一项假设成立，必须制订研究计划，通过合理的实验来检验假设的因果关 系。像科学家那样“想”科学，就是要以证据为基础，运用各种信息分析和逻 辑推理得出结论，公开研究结果，接受质疑，不断更新和深入。在这个过程 中，运用和发展创造性思维、逻辑思维是科学探究的主要特点，体现出科学课 的学科本质。
因此，探究式学习是学生学习科学的重要方式，是在教师的指导、组织和支持下，让学生主动参与、动手动脑、积极体验，经历科学探究的过程，以获取科学知识、领悟科学思想、学习科学方法为目的的学习方式。从发展儿童科学素养的角度来看，动脑想与动手做必须紧密结合，不可偏废。正如加德纳在《受过学科训练的心智》中指出的那样：“要想得到学科思维的训练，绝不仅仅是用事实填满脑袋就行，而应该深入研究某一事件的细节，从中发展出学科思维的脉络。”
培养学生能够“像科学家那样”是一个循序渐进、日积月累的过程。在日常的科学教学中，围绕概念的发展，学生应该也必须亲历科学探究的过程。如果鼓励学生对探究活动进行反思，帮助学生回顾与勾画探究路径的结构，对一些方法的要素加以点拨提升，那么学生必然能体悟到科学探究的一般思路，掌握科学方法的要旨，这也正是苏教版小学科学教科书设置专项学习“像科学家那样”的用意。
本套教材中，专项学习“像科学家那样”与“像工程师那样”一起，构成两个面向的技能方法发展体系。在一年级到六年级的12册教材中，分上、下两册交替安排，各有侧重，做到依据学生的发展水平，选取不同的重点和深度，让学生获得探究能力、思维能力、实践能力等多方面的提高。
专项学习的选题，选取有利于清晰凸显探究过程及其要素的活动，旨在帮助学生更好地掌握探究的技能和方法。发展学生探究过程技能的教学，并非仅在本专项学习中进行，它已经逐步渗透在各年段教学过程中，但各有侧重。每学年所安排的专项学习强调的要点，教师要有所把握，在日常教学中即应有所体现，并在专项学习中帮助学生进一步整理、明晰，对科学探究的技能方法与思维方式形成完整的认识。
2. 对《课程标准》的落实
本套教材中的专项学习“像科学家那样”，以落实《课程标准》对科学探究能力发展的目标为指向，结合教材编写组的研究，将科学探究过程细化为八个步骤，在遵循《课程标准》提出的要素基础上，又有一定的特色，包括：提出问题、作出假设、查阅文献、设计方案、搜集证据、处理信息、得出结论、分享交流。这八个步骤在本套教材中遵循螺旋上升的设计思路：在低年段，由发现问题、寻找证据、分享交流这三个步骤统领；进入中年段以后，扩充为提
出问题、作出假设、设计方案、搜集证据、处理信息、得出结论、分享交流这七个步骤；进入高年段以后，又增加了查阅文献。通过这样的编写安排，对学习过程技能的训练和提升得以进一步凸显。
本册教材的“像科学家那样”选取了“摆的快慢和什么因素有关”这一主题，通过提出“摆的快慢与什么因素有关”这个问题，让学生在教师引导下，亲历对这个问题的探究过程。在四年级，重点对提出问题、作出假设、搜集证据和处理信息进行较为细致的指导。首先，让学生进一步掌握提出问题的方法，在之前学习的基础上，引导学生提出“探究某种变化与什么因素有关”的问题；其次，强调在作出假设时，要尽可能把影响结果的因素都罗列出来，但一次只能选择其中的一个作出假设，培养学生“公平实验”的科学态度；再次，对实验中的观察、记录等证据搜集方法和要求进行指导，要求学生要认真、客观地做好实验记录，有条件的情况下，实验要多做几次，确保证据的准确可靠；最后，在信息处理上，将数据整理的方法引入科学探究活动，具体提出学生应运用表格，以后还会有更多的信息处理方法被运用在科学探究中。需
要指出的是，虽然着重在四个方面提出了新要求，体现探究过程技能的螺旋发展，但并不意味着未被突出强调的方面（如得出结论、分享交流等）在探究过程中不重要，这些过程同样要让学生去经历，特别是之前学习的思考的方法，要给学生一些时间去加以运用。
3. 在整套教材中的地位
随着学生年段的提升，苏教版小学科学教科书对科学探究活动的指导要点及技能要求而言，在一、二年级的基础上，又有所提升。
本套教材从一年级到六年级共安排了六次科学探究指导、六次工程实践指导，且都放置在每册教材的最后。从科学探究与工程实践的教育目标的视角出发，专项学习在整套教材的探究能力培养、品质提升中居于核心地位，是整套教材的重要组成部分。在一、二年级的过程要素上，突出了提出问题、搜集证据和分享交流三个要素，并以适合一、二年级学生年龄特点的方式，用发现问题、寻找证据和分享交流这三个词语来表达。从三年级开始，进一步拓展到全部的探究过程环节，仅将查阅文献这一独特的探究方式在五年级专门介绍。从三一六年级科学探究活动指导要点来分析，体现了由观察到实验、由定性到定量、由简单到复杂，逐步螺旋上升的特征。
4. 次级主题的构成及逻辑关系
本册教材的专项学习“像科学家那样”主要由两部分构成。第一部分介绍科学家所具有的共同素养，以李四光、哥白尼、魏格纳和竺可桢为例，用科学家的事迹，使学生体悟科学家关注大自然，并力求解答大自然中无数的“为什么”，表现出“对世界充满好奇”“不盲从权威”“重视证据”“持之以恒”的科学品质。第二部分从观察摆及摆动现象入手，让学生亲历“提
出问题—作出假设—设计方案—搜集证据—处理信息—得出结论—分享交流”的过程，着重对提出问题、作出假设、搜集证据、处理信息进行指导。从探究技能的提升来看，四年级逐步将学生进行对比实验的能力，从直接观察可见的现象及其变化，向需要通过收集数据、整理数据的对比实验上提升，在对比实验中牵涉的因素更多，更需要学生在细致观察的基础上进行思
考与分析，并基于已有经验和所学知识，从现象和事件发生的条件、原因、过程等方面提出假设。对运用观察与测量工具，运用统计图表来记录、整理信息，以及有条理、合逻辑地陈述证据和结果，也有了更高的要求。
第一部分引导学生理解科学家所具备的共同素养，总体而言偏重于科学学科所强调的态度、精神。每个学科都承担着学科育人的重任，科学学科在培养完整人格方面，理应突出学科的本质，传递科学的核心价值。而价值观念的塑造，是通过亲历探究活动逐步渗透的，这也就提醒我们，第一部分的内容要引领第二部分乃至整个科学教学活动中的价值追求。
教学准备
教师材料：教学课件。
学生分组材料：可调节摆长、摆重和度量摆幅的单摆装置，铁架台，细线，钩码，卷尺，秒表，实验记录表等。
教学过程
活动一 认识不同领域的科学家
1.李四光——对世界充满好奇，善于提问，不断探索。
李四光，原名李仲揆，1889年10月26日出生于湖北省黄冈市的一个贫寒人家。李四光是世界著名的科学家、地质学家、教育家和社会活动家。李四光的故事：小时候的李四光，喜欢和小伙伴一起玩捉迷藏的游戏，有一次当他躲藏在一块巨大的石头后面时，产生了一个疑问：这么大的一块石头是从哪儿来的呢？它借助什么力量到这儿来的呢？当时没有人能真正解答这个问题。小时候的他把这个问题埋藏在心里，很多年过去了，当他长大以后来到英国学习了地质学，才明白冰川可以推动巨大的石头旅行几百里甚至上千里。后来，李四光回到家乡，专门考察了这块大石头。他终于明白了，这块大石头是片麻岩，是从遥远的秦岭被冰川带到这里来的，因为那时候只有秦岭有片麻岩。
2.哥白尼——不盲从权威，尊重事实观察，敢于质疑。
尼古拉·哥白尼1473年出生于波兰，是波兰天文学家，“日心说”的创始人。哥白尼从小就有远大理想，他经常在闲暇的夜晚观赏晚上的月夜。有一天晚上，哥哥问他：“为什么经常趴在窗户边上看月夜，是在为自己所信仰的宗教表示衷心吗？”哥白尼回道：“不是这样的，我是想更多地了解有关天文学方面的知识，只有了解透彻这方面的知识，才能为生活上的一些事情提供便利，像通过观察月亮可以了解到风向，这对航海有很大的帮助。”
3.魏格纳——重视证据，大胆提出假设，亲身实践。
魏格纳，德国气象学家、地球物理学家，1880年11月1日出生于柏林。以倡导大陆漂移学说闻名于世。魏格纳从小就喜欢幻想和冒险，梦想能加入探险队去探寻世界的奥秘。1905 年，25岁的魏格纳获得了气象学博士学位。1906 年，他终于实现了少年时代的梦想，加入了当时著名的丹麦探险队，来到了格陵兰岛，从事气象和冰川调查研究工作。为了能找到更多的证据，1930年4月，魏格纳率领一支探险队，迎着北极的暴风雪，第4次登上格陵兰岛进行考察，在零下65℃的酷寒下，大多数人失去了勇气，只有他和另外两个追随者继续前进，终于胜利地到达了中部的爱斯密特基地。
4.竺可桢——科学研究一丝不苟，细心严谨、持之以恒。
竺可桢，生于1890年，浙江省绍兴市东关镇人。中国科学院院士，是我国著名的气象学家，是我国近代气象学的奠基人。他在气象学、气候学、地理学、自然科学史等方面的造诣很深。
翻开竺可桢的日记，可以看到在每天的正文前，都记载着当天的天气情况，比如天气阴晴、风向风力等，还记下花开花落、冬去春来等。这些日记竺可桢可不是随便记的，他是把这些当作一项科学观察的工作来做的，非常认真、细致。从1936年1月1日到他去世的前一天1974年2月6日，共38年零37天，日记一天也没有间断过，全部完整地保存着。
5.科学家具有哪些共同的素质。
分 析 科学家李四光从小就对身边的事物具有浓厚的好奇心，善于提问，不断探索。哥白尼不盲从权威，尊重事实观察，敢于质疑。魏格纳重视证据，大胆假设，亲身实践。竺可桢的几十年如一日坚持不懈地观察与研究的科学精神让我们钦佩，值得我们学习。
结 论 通过了解科学家李四光、哥白尼、魏格纳和竺可桢的事迹，我们可以从中发现科学家们对事物具有浓厚的好奇心，善于思考与提问，从小立下远大志向，并为之付出努力，基于事实，敢于质疑，并力求解答自然界无数的“为什么”。
设计意图：
通过教材提供的资料以及教师拓展的视频、文字等资料，让学生认识到科学家关注大自然，并力求解答大自然中无数的“为什么”，科学家具有一些共同的素养。
活动二 了解科学探究的一般过程
1.提出问题。
孔子说：“疑是思之始，学之端。”我们知道学贵有疑，提出问题是我们探究学习的起点。我们每个人天生就具有好奇心和提问意识。还记得我们小时候经常问“为什么”吗？这些问题往往来自我们观察现象时、动手制作时、阅读书籍时、与同学交流时等。生活中很多时候我们都在提出问题，有些问题可以是通过实验寻找答案，也可以是探究某种变化与什么因素有关。如，影响种子萌发的因素有哪些？
设计意图：
通过观察摆及摆动现象，认识摆的组成，发现摆动有快慢，进而提出“摆的快慢与什么因素有关”的问题。
2.作出假设。
假设是我们在科学探究中一个非常重要的过程。比如科学家在研究一个问题时，有了自己的猜想，为了解释猜想，往往他们要提出一种尚未被证明的主张或想法，这个过程就是“作出假设”的过程，之后科学家们就需要为自己作出的“假设”寻求实验的证据。作出假设时，要把可能影响结果的因素都罗列出来，但一次只能选择一个因素作出假设。有时我们的“假设”是正确的，得到了事实的证实，符合我们之前的猜想。但有时“假设”也可能是错误的，我们就要实事求是地改正我们之前的猜想和观点。
3.设计方案。
根据自己作出的假设，我们要试着设计方案，比如需要采用什么实验去证明，又怎样去操作等，具体包括：实验目的、实验假设、实验步骤、实验记录、实验分析、实验结论等，设计方案要科学、公平、还要考虑安全注意事项。我们都知道“凡事预则立，不预则废”这句话，它是指做任何事情，事先要做好计划和准备，才能成功，不然就会失败。所以设计方案在科学学习中十分必要。
设计意图：
引导学生在分析可能影响结果的因素的基础上，提出能够说明理由的假设，设计控制变量的对比实验，对如何设计对比实验、如何控制变量、如何记录现象进行指导。
4.搜集证据。
搜集证据是科学探究的重要环节。实验汇总收集的证据要真实、客观、准确、可信。要认真、如实地做好实验记录，不可更改实验数据。有条件的话，要多做几次实验，这样得到的数据更可信。科学家对提出问题与形成假设之后的搜集证据阶段，往往是非常漫长而艰苦的。
5.处理信息。
我们通过实验，搜集一些证据，有时还需要对实验结果进行分析处理或是数据的统计，比如在对一段时间内天气的观测结束后，我们可以根据数据来进行统计，发现天气变化的规律，为得出结论做好准备。可以用表格记录、整理信息，常用的统计图有折线统计图和条形统计图。
设计意图：
按照探究方案开展实验，搜集证据，运用表格记录证据，并进行处理分析，发展学生搜集量化证据和分析处理量化证据的能力。
6.得出结论。
根据实验的结果对假设是否成立进行判断，得出探究的结论。如果探究的方法不够完善，也可能得出错误的科学结论，所以科学结论需要在实践中经得起重复实验的检验。同时，科学的结论随着科技的发展与进步，会不断地完善。例如：哥白尼在四百年前通过观察与测算提出的“日心说”这一结论，在天文望远镜以及太空望远镜等工具的发明与使用的今天，我们已经知道宇宙的浩瀚，我们的地球围绕着太阳这颗恒星运转，而整个太阳系围绕着我们所在的银河系不断地运转等。
7.分享交流。
分享与交流在探究学习中能够帮助我们对所得的结论和探究的过程进行反思，发现需要改进的地方，或是错误。所以在分享交流时一般需要：
（1）结合实验中得到的证据，清楚完整地介绍自己的研究发现和结论；
（2）对别人的结论进行认真的倾听，并有依据地提出质疑；
（3）交流经验，说一说探究的过程和方法，反思需要改进的地方。
探究学习，从提出的问题开始，我们经历猜想、假设，设计方案，运用实验方法搜集证据，对结果进行分析和处理，得出结论，并在分享交流中反思与改进，这是一个科学严谨的探究过程。
结 论 科学探究的每一个过程都是非常重要和必要的，只有经过这样严谨的科学探究过程，最后的结论才是科学的结论，才能真正解开自然界的无穷奥秘。
设计意图：
独立分析数据，思考从中可以得出什么结论，并在全班分享交流，完成完整的探究过程。
活动三 探究摆的快慢与什么因素有关
1.认识“摆”。
摆主要包括：摆线和摆锤两部分。
摆的结构比较简单，有一个固定点，系一段细线，细线的一端连接一个重物，可以绕固定点自由地摆来摆去。
2.摆的研究。
提出问题：摆的快慢与什么因素有关？
●作出假设：
学生1：我觉得摆的快慢跟摆线长度有关。
学生2：我认为摆动幅度越大，摆越快。
学生3：我感觉摆锤质量越大，摆越快。
●设计方案（一）：
探究摆的快慢研究方案（一）
问题：摆的快慢与什么因素有关？
假设：摆的快慢与摆线长度有关。摆线越长，摆越慢；摆线越短，摆越快。
材料工具：铁架台、细线、钩码、卷尺、秒表。
实验设计：
1.制作一个摆，摆线长度可以调节。
2.把摆线长度分别调节成10厘米、20厘米、30厘米，各做3次实验和测量。
实验结论：___________________________________________
●搜集证据：
摆绳长度 10秒摆动的次数
第一次 第二次 第三次 最后结果
10厘米 26 24 25 25
20厘米 15 15 15 15
30厘米 10 9 11 10
实验分析：50克的摆锤，每10秒摆动的次数平均为15次；100克的摆锤，每10秒摆动的次数平均为15次；150克的摆锤，每10秒摆动的次数平均为15次。实验假设与实验结果不符，通过实验发现摆锤质量改变，摆的快慢不受影响。
●得出结论：
摆的快慢与摆锤质量无关，摆锤的质量改变，摆的快慢不受影响。
●设计方案（二）：
探究摆的快慢研究方案（二）
问题：摆的快慢与什么因素有关？
假设：摆的快慢与摆锤质量有关。摆锤质量越大，摆越快：摆锤质量越小，摆越慢。
材料工具：铁架台、细线、钩码、卷尺、秒表。
实验设计：
1.制作一个摆，摆线长度不可以调节。
2.把摆锤质量分别调节成50克、100克和150克，各做3次实验和测量。
实验结论：___________________________________________
●搜集证据：
摆锤质量 10秒摆动的次数
第一次 第二次 第三次 最后结果
50克 14 15 16 15
100克 15 15 15 15
150克 15 14 16 15
实验分析：50克的摆锤，每10秒摆动的次数平均为15次；100克的摆锤，每10秒摆动的次数平均为1次；150克的摆锤，每10秒摆动的次数平均为15次。实验假设与实验结果不符，通过实验发现摆锤质量改变，摆的快慢不受影响。
●得出结论：
摆的快慢与摆锤质量无关，摆锤的质量改变，摆的快慢受影响。
●设计方案（三）：
探究摆的快慢研究方案（三）
问题：摆的快慢与什么因素有关？
假设：摆的快慢与摆动幅度有关。摆动幅度越大，摆越快；摆动幅度越小，摆越慢。
材料工具：铁架台、细线、钩码、卷尺、秒表。
实验设计：
1.制作一个摆，摆线长度不可以调节。
2.把摆动幅度分别调节成5°、10°、15°，各做3次实验和测量。
实验结论：___________________________________________
●搜集证据：
摆动幅度 10秒摆动的次数
第一次 第二次 第三次 最后结果
5° 15 15 15 15
10° 15 15 15 15
15° 15 15 15 15
实验分析：摆动幅度在5°时，每10秒摆动的次数平均为15次；摆动幅度在10°时，每10秒摆动的次数平均为15次；摆动幅度在15时，每10秒摆动的次数平均为15次。实验假设与实验结果不符，通过实验发现摆动幅度改变，摆的快慢不受影响。
●得出结论：
摆的快慢与摆动幅度无关，摆动幅度改变，摆的快慢不受影响。
●分享交流：
在探究影响摆的快慢因素的实验中，我们体验到了科学探究的一般过程，即提出问题、作出假设、设计方案、搜集证据、处理信息、得出结论、分享交流，而且学习了控制变量设计对比实验的方法，也让我们感受到科学家研究科学问题时认真严谨的科学态度，运用科学的方法才能得到科学的结论。
设计意图：
通过反思，形成对“像科学家那样”动手动脑探究的认识。
活动手册
课堂总结
本课通过科学家的事迹，感受科学精神，了解科学探究从发现问题、提出问题、作出假设、设计方案，到搜集证据、处理信息、得出结论等经历了一个严谨的科学探究过程，运用科学的方法才能发现真正的科学规律。我们要尽量使用“……（变化）与……（因素）有关”的句式提出问题并作出假设，设计方案时要注意公平性，搜集证据时要多做几次实验、认真做好实验记录，处理信息时会用表格记录整理信息。本课通过提出“摆的快慢与什么因素有关？”这一问题，并根据这一问题作出假设，设计对比实验时，要做到公平实验，比如研究摆的快慢与摆长的关系时，摆长是需要改变的因素，摆幅、摆重保持不变。
板书设计
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专项学习
（苏教版）四年级
下
像科学家那样……
01
核心素养
内容总览
02
探究新知
03
课堂练习
04
活动手册
05
课堂总结
06
板书设计
核心素养
※通过自主阅读和交流介绍，了解科学家的事迹,知道科学家的共同素养，体悟科学家的科学精神，激发科学探究的意识。
01
02
※能够从观察单摆运动的现象中发现问题，经历“提出问题—作出假设—设计方案—搜集据—处理信息—得出结论—分享交流”的科学探究过程，并通过回顾这一探究过程中各个环节的要点，形成对科学探究活动要素的整体认识。
科学观念
科学思维
核心素养
03
04
※了解和掌握提出问题、作出假设、设计方案、搜集证据、处理信息等方面的新要求。重点
※提出“某种变化与什么因素有关"的问题，并根据这个问题作出假设,设计对比实验时通过控制变量来做到公平实验。难点
探究实践
态度责任
※学习像科学家那样思考问题，记录实验数据，运用表格进行信息分析，经过逻辑推理得出结论，并能够依据证据进行分享和交流。
探究新知
活动一 认识不同领域的科学家
1.李四光——对世界充满好奇，善于提问，不断探索。
李四光，原名李仲揆，1889年10月26日出生于湖北省黄冈市的一个贫寒人家。李四光是世界著名的科学家、地质学家、教育家和社会活动家。
探究新知
李四光的故事:小时候的李四光，喜欢和小伙伴一起玩捉迷藏的游戏，有一次当他躲藏在一块巨大的石头后面时，产生了一个疑问：这么大的一块石头是从哪儿来的呢？它借助什么力量到这儿来的呢？当时没有人能真正解答这个问题。小时候的他把这个问题埋藏在心里，很多年过去了，当他长大以后来到英国学习了地质学，才明白冰川可以推动巨大的石头旅行几百里甚至上千里。后来，李四光回到家乡，专门考察了这块大石头。他终于明白了，这块大石头是片麻岩，是从遥远的秦岭被冰川带到这里来的，因为那时候只有秦岭有片麻岩。
探究新知
李四光
探究新知
2.哥白尼——不盲从权威，尊重事实观察，敢于质疑。
尼古拉●哥白尼1473年出生于波兰，是波兰天文学家，“日心说”的创始人。
探究新知
哥白尼从小就有远大理想，他经常在闲暇的夜晚观赏晚上的月夜。有一天晚上,哥哥问他:“为什么经常趴在窗户边上看月夜，是在为自己所信仰的宗教表示衷心吗 ”哥白尼回道:“不是这样的，我是想更多地了解有关天文学方面的知识，只有了解透彻这方面的知识，才能为生活上的一些事情提供便利，像通过观察月亮可以了解到风向，这对航海有很大的帮助。”
探究新知
哥白尼
探究新知
3.魏格纳——重视证据，大胆提出假设，亲身实践。
魏格纳，德国气象学家、地球物理学家，1880年11月1日出生于柏林。以倡导大陆漂移学说闻名于世。
探究新知
魏格纳从小就喜欢幻想和冒险，梦想能加入探险队去探寻世界的奧秘。1905 年，25岁的魏格纳获得了气象学博士学位。1906 年，他终于实现了少年时代的梦想，加入了当时著名的丹麦探险队，来到了格陵兰岛，从事气象和冰川调查研究工作。为了能找到更多的证据，1930年4月，魏格纳率领一支探险队，迎着北极的暴风雪，第4次登上格陵兰岛进行考察，在零下65℃的酷寒下，大多数人失去了勇气，只有他和另外两个追随者继续前进，终于胜利地到达了中部的爱斯密特基地。
探究新知
4.竺可桢——科学研究一丝不苟，细心严谨、持之以恒。
竺可桢，生于1890年，浙江省绍兴市东关镇人。中国科学院院士，是我国著名的气象学家，是我国近代气象学的奠基人。他在气象学、气候学、地理学、自然科学史等方面的造诣很深。
探究新知
翻开竺可桢的日记，可以看到在每天的正文前，都记载着当天的天气情况，比如天气阴晴、风向风力等，还记下花开花落、冬去春来等。这些日记竺可桢可不是随便记的，他是把这些当作一项科学观察的工作来做的，非常认真、细致。从1936年1月1日到他去世的前一天1974年2月6日，共38年零37天，日记一天也没有间断过，全部完整地保存着。
探究新知
近代中国“问天”第一人——竺可桢
探究新知
5.科学家具有哪些共同的素质。
分 析 科学家李四光从小就对身边的事物具有浓厚的好奇心，善于提问，不断探索。哥白尼不盲从权威，尊重事实观察，敢于质疑。魏格纳重视证据，大胆假设，亲身实践。竺可桢的几十年如一日坚持不懈地观察与研究的科学精神让我们钦佩，值得我们学习。
结 论 通过了解科学家李四光、哥白尼、魏格纳和竺可桢的事迹，我们可以从中发现科学家们对事物具有浓厚的好奇心，善于思考与提问，从小立下远大志向，并为之付出努力，基于事实，敢于质疑，并力求解答自然界无数的“为什么”。
探究新知
活动二 了解科学探究的一般过程
1.提出问题。
孔子说:“疑是思之始，学之端。”我们知道学贵有疑，提出问题是我们探究学习的起点。我们每个人天生就具有好奇心和提问意识。还记得我们小时候经常问“为什么”吗 这些问题往往来自我们观察现象时、动手制作时、阅读书籍时、与同学交流时等。生活中很多时候我们都在提出问题，有些问题可以是通过实验寻找答案，也可以是探究某种变化与什么因素有关。如,影响种子萌发的因素有哪些
探究新知
2.作出假设。
假设是我们在科学探究中一个非常重要的过程。比如科学家在研究一个问题时，有了自己的猜想，为了解释猜想，往往他们要提出一种尚未被证明的主张或想法，这个过程就是“作出假设”的过程，之后科学家们就需要为自己作出的“假设”寻求实验的证据。作出假设时，要把可能影响结果的因素都罗列出来，但一次只能选择一个因素作出假设。有时我们的“假设”是正确的，得到了事实的证实,符合我们之前的猜想。但有时“假设”也可能是错误的，我们就要实事求是地改正我们之前的猜想和观点。
探究新知
3.设计方案。
根据自己作出的假设，我们要试着设计方案，比如需要采用什么实验去证明，又怎样去操作等，具体包括：实验目的、实验假设、实验步骤、实验记录、实验分析、实验结论等，设计方案要科学、公平、还要考虑安全注意事项。我们都知道“凡事预则立,不预则废”这句话，它是指做任何事情，事先要做好计划和准备，才能成功，不然就会失败。所以设计方案在科学学习中十分必要。
探究新知
4.搜集证据。
搜集证据是科学探究的重要环节。实验汇总收集的证据要真实、客观、准确、可信。要认真、如实地做好实验记录，不可更改实验数据。有条件的话，要多做几次实验，这样得到的数据更可信。科学家对提出问题与形成假设之后的搜集证据阶段，往往是非常漫长而艰苦的。
探究新知
5.处理信息。
我们通过实验，搜集一些证据，有时还需要对实验结果进行分析处理或是数据的统计，比如在对一段时间内天气的观测结束后，我们可以根据数据来进行统计，发现天气变化的规律，为得出结论做好准备。可以用表格记录、整理信息，常用的统计图有折线统计图和条形统计图。
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6.得出结论。
根据实验的结果对假设是否成立进行判断，得出探究的结论。如果探究的方法不够完善，也可能得出错误的科学结论，所以科学结论需要在实践中经得起重复实验的检验。同时，科学的结论随着科技的发展与进步，会不断地完善。例如:哥白尼在四百年前通过观察与测算提出的“日心说”这一结论，在天文望远镜以及太空望远镜等工具的发明与使用的今天，我们已经知道宇宙的浩瀚，我们的地球围绕着太阳这颗恒星运转，而整个太阳系围绕着我们所在的银河系不断地运转等。
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7.分享交流。
分享与交流在探究学习中能够帮助我们对所得的结论和探究的过程进行反思，发现需要改进的地方，或是错误。所以在分享交流时一般需要:
(1)结合实验中得到的证据，清楚完整地介绍自己的研究发现和结论;
(2)对别人的结论进行认真的倾听，并有依据地提出质疑;
(3)交流经验，说一说探究的过程和方法，反思需要改进的地方。
探究新知
探究学习，从提出的问题开始，我们经历猜想、假设，设计方案，运用实验方法搜集证据，对结果进行分析和处理，得出结论，并在分享交流中反思与改进，这是一个科学严谨的探究过程。
结 论 科学探究的每一个过程都是非常重要和必要的，只有经过这样严谨的科学探究过程，最后的结论才是科学的结论，才能真正解开自然界的无穷奥秘。
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活动三 探究摆的快慢与什么因素有关
1.认识“摆”。
摆主要包括：摆线和摆锤两部分。
摆的结构比较简单，有一个固定点，系一段细线，细线的一端连接一个重物，可以绕固定点自由地摆来摆去。
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2.摆的研究。
提出问题:摆的快慢与什么因素有关
●作出假设:
学生1：我觉得摆的快慢跟摆线长度有关。
学生2：我认为摆动幅度越大，摆越快。
学生3：我感觉摆锤质量越大，摆越快。
探究新知
●设计方案(一):
探究摆的快慢研究方案(一)
问题:摆的快慢与什么因素有关
假设:摆的快慢与摆线长度有关。摆线越长，摆越慢；摆线越短，摆越快。
材料工具:铁架台、细线、钩码、卷尺、秒表。
实验设计:
1.制作一个摆，摆线长度可以调节。
探究新知
2.把摆线长度分别调节成10厘米、20厘米、30厘米，各做3次实验和测量。
实验结论:___________________________________________
探究新知
●搜集证据:
摆绳长度 10秒摆动的次数 第一次 第二次 第三次 最后结果
10厘米 26 24 25 25
20厘米 15 15 15 15
30厘米 10 9 11 10
探究新知
实验分析:50克的摆锤，每10秒摆动的次数平均为15次；100克的摆锤，每10秒摆动的次数平均为15次；150克的摆锤，每10秒摆动的次数平均为15次。实验假设与实验结果不符，通过实验发现摆锤质量改变，摆的快慢不受影响。
●得出结论:
摆的快慢与摆锤质量无关，摆锤的质量改变，摆的快慢不受影响。
探究新知
●设计方案(二):
探究摆的快慢研究方案(二)
问题:摆的快慢与什么因素有关
假设:摆的快慢与摆锤质量有关。摆锤质量越大，摆越快：摆锤质量越小，摆越慢。
材料工具:铁架台、细线、钩码、卷尺、秒表。
实验设计:
1.制作一个摆，摆线长度不可以调节。
探究新知
2.把摆锤质量分别调节成50克、100克和150克，各做3次实验和测量。
实验结论:___________________________________________
探究新知
●搜集证据:
摆锤质量 10秒摆动的次数 第一次 第二次 第三次 最后结果
50克 14 15 16 15
100克 15 15 15 15
150克 15 14 16 15
探究新知
实验分析:50克的摆锤，每10秒摆动的次数平均为15次；100克的摆锤，每10秒摆动的次数平均为1次；150克的摆锤，每10秒摆动的次数平均为15次。实验假设与实验结果不符，通过实验发现摆锤质量改变，摆的快慢不受影响。
●得出结论:
摆的快慢与摆锤质量无关，摆锤的质量改变，摆的快慢受影响。
探究新知
●设计方案(三):
探究摆的快慢研究方案(三)
问题:摆的快慢与什么因素有关
假设:摆的快慢与摆动幅度有关。摆动幅度越大，摆越快；摆动幅度越小，摆越慢。
材料工具:铁架台、细线、钩码、卷尺、秒表。
实验设计:
1.制作一个摆，摆线长度不可以调节。
探究新知
2.把摆动幅度分别调节成5°、10°、15°，各做3次实验和测量。
实验结论:___________________________________________
探究新知
●搜集证据:
摆动幅度 10秒摆动的次数 第一次 第二次 第三次 最后结果
5° 15 15 15 15
10° 15 15 15 15
15° 15 15 15 15
探究新知
实验分析:摆动幅度在5°时，每10秒摆动的次数平均为15次；摆动幅度在10°时，每10秒摆动的次数平均为15次；摆动幅度在15时，每10秒摆动的次数平均为15次。实验假设与实验结果不符，通过实验发现摆动幅度改变，摆的快慢不受影响。
●得出结论:
摆的快慢与摆动幅度无关，摆动幅度改变，摆的快慢不受影响。
探究新知
●分享交流:
在探究影响摆的快慢因素的实验中，我们体验到了科学探究的一般过程,即提出问题、作出假设、设计方案、搜集证据、处理信息、得出结论、分享交流，而且学习了控制变量设计对比实验的方法，也让我们感受到科学家研究科学问题时认真严谨的科学态度，运用科学的方法才能得到科学的结论。
课堂练习
1.[填空]科学探究一般主要包括提出问题_____________、设计方案、_____________、处理信息，得出结论、分享交流等过程。
2.[判断]科学家对世界充满好奇，不盲从权威，具有敢于质疑、重视证据、持之以恒等优秀品质。( )
3.[判断]摆的摆锤越重，摆动的速度越快。( )
4.[选择]影响摆的快慢的因素是( )。
A.摆锤质量 B.摆线长度 C.摆动幅度
√
搜集证据
作出假设
×
B
课堂练习
5.[选择]在探究摆线长度对摆的快慢的影响的科学实验中，表述不正
确的是( )。
A.实验的数据搜集一次就可以
B.实验的设计要考虑保持摆锤质量和摆动幅度不变
C.摆线长度可以设计为10厘米、20厘米和30厘米
A
课堂练习
6. [连线]请把科学家与对应的内容相连。
竺可桢 地质学家
魏格纳 日心说
哥白尼 大陆漂移说
李四光 《物候学》
活动手册
活动手册
课堂总结
本课通过科学家的事迹,感受科学精神，了解科学探究从发现问题、提出问题、作出假设、设计方案，到搜集证据、处理信息、得出结论等经历了一个严谨的科学探究过程，运用科学的方法才能发现真正的科学规律。我们要尽量使用“……（变化)与……(因素)有关”的句式提出问题并作出假设，设计方案时要注意公平性，搜集证据时要多做几次实验、认真做好实验记录，处理信息时会用表格记录整理信息。本课通过提出“摆的快慢与什么因素有关 ”这一问题，并根据这一问题作出假设，设计对比实验时，要做到公平实验，比如研究摆的快慢与摆长的关系时，摆长是需要改变的因素，摆幅、摆重保持不变。
板书设计
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