21 齿轮 教学设计

21.
齿轮
教学设计
【教学目标】
1、知识目标：知道利用齿轮可以传递动力、改变转动速度和方向的作用。了解齿轮在生产生活中的运用。
2、技能目标：知道科学探究可为进一步研究提供新经验、新现象、新方法、新技术，会查阅书刊及其他信息源。在做齿轮的过程中，提高发现问题、解决问题的能力。在研究齿轮的过程中，养成做好实验记录的习惯。
3、情感目标：知道科学是不断发展的，关心新科技等社会问题，善于用学到的知识改善生活。
【活动过程】
一、导课：（由齿轮玩具引入课题）
师：同学们，今天，老师给大家带来了一个非常好玩的玩具，请看（打开开关），上面的转盘为什么会转动起来？猜猜下面可能会有什么？
生：齿轮……
师：是不是呢？答案马上揭晓。（拿开挡板）是什么带动转盘转动起来的？
生：是齿轮。
师：（关掉开关）我们为什么要叫它齿轮呢？
生：它的边缘有齿，并且是个轮子。
师：像这样边缘有齿的轮子就叫做齿轮。（板书课题）今天这节课，我们就来研究齿轮。齿轮也是生活中一种常用的简单机械。（板贴齿轮彩图）
[用齿轮玩具导课，目的一是增加学生学习的兴趣，二是让学生明确齿轮的概念。三给
学生一个初步的印象：齿轮组合在一起转动能够带动上面的转盘转动起来，为下面的探
究活动做铺垫]
二、探究活动
（一）生活中哪些地方应用到了齿轮。
师：课前，老师让大家去了解哪些机器里用到了齿轮？现在谁来说一说？
生：闹钟、洗衣机、自行车、汽车、飞机、电梯、电风扇……
师：还有没有？……
师：同学们知道得可真不少，的确，齿轮在生活中的应用是非常广泛的。（播放课件）它常常用于各种机器中（课件：各种机器）。
[课前让学生通过搜集资料、调查等方式了解生活中哪些机器里有齿轮，让学生认识到齿
轮应用非常广泛。在课堂上进行充分交流，达到资源共享的目的，同时拓宽学生的知识
面。]
（二）研究齿轮的作用
1、猜想
师：那么，齿轮在机器中有什么作用呢？请大家先来猜一猜？
生：带动的作用
师：还有没有？
生：省力的作用……
[通过课前的了解，学生能够大体了解齿轮有带动、传动的作用，甚至根据前面学习的斜面等简单机械，猜到省力的作用。在此环节让学生多猜想，不论对错，都不要否定学生，保护学生大胆猜想的能力。同时，为下面的实验环节做准备。]
2、制定方案
师：齿轮究竟有什么作用？这节课我们就来一起研究研究。你打算怎样来研究？
生：做齿轮模型
做实验
找几个齿轮试试……
师：大家想法很好，这节课，我们就先做个齿轮模型，再来研究它的作用，好不好？
生：好
[让学生自己说出研究方法，认识到研究方法有很多种。老师明确使用先做模型，再研究作用的方法，为进一步认识齿轮这个简单机械做准备。]
活动一：用胡萝卜制作齿轮模型
（1）提出要求
师：课前，老师已经让大家在家里学习用胡萝卜制作齿轮模型。这节课，老师也提供了相关的材料，咱们就现场制作一个。好不好？
生：好!
师：在制作的过程中一定要注意用刀的安全，把胡萝卜平放在玻璃板上进行制作，制作好后再用牙签固定在泡沫板上。（师出示）听明白了吗？
生：听明白了。
师：老师给大家三分钟的时间，可以吗？
生：可以。
师：好，开始！（播放课件：巧手做模型）
[课前，让学生在家自学并练习使用胡萝卜制作齿轮模型，课堂上直接制作展示，节省
了课堂制作时间，省出更多的时间进行后面齿轮作用的探究活动。]
（2）学生制作并展示
师：时间到！请同学们把废料、小刀、连同玻璃板一起放进小盘里。看看哪个小组整理得又快又好。（切换实物投影）下面，请组长把你们组的作品举起来，大家相互看一看，做得怎么样？（生展示作品。）老师发现，这么短的时间能做出这么漂亮的齿轮模型来，真是太棒啦！好，请放下。
（3）检验质量
师：但是制作的质量如何呢？能不能用它们来研究齿轮的作用呢？还需要检验一下。
请看这里，可以将两个齿轮组合在一起，齿与齿互相咬合。科学上称之为啮合。（板贴：啮合）齿啮合好之后，用牙签固定住，然后转一转，看看会出现什么问题？并认真思考这是为什么？
好，开始。
生组合并观察。（师巡视：
出现了什么问题，能很好地转动吗？为什么？）
[啮合是齿轮这一机械中非常重要的、非常科学的一个称呼，对于五年级的学生来，我们有必要让他们认识到科学、规范的称呼，而不是随便的不规范的称呼：咬合。]
师：好，你发现在转动中出现了什么问题，这是为什么？
生：1、齿不均匀，没法转；2、不是圆形，厚薄不一；3、相邻的齿不能互相啮合。4、转不动5．齿容易断6．我们的能转动，再转一会，齿轮就坏了。
【学生制作的小齿轮普遍存在齿不均匀、相邻的两个齿轮不能很好的啮合，同时发现用于做齿轮的材料也不够坚硬与结实等一系列问题。目的是通过此交流过程，让学生自己发现和意识到制作中出现的一些问题都会影响齿轮的正常工作。】
师：同学们发现了这么多的问题。怎样让齿轮更好地转动呢？
生：齿轮大小一样，齿的大小一样，齿要均匀，材料要硬。……
师：其实齿轮的制作过程要求非常精密，蕴含着很高的技术含量。就拿我们国家来说，一直到七十年代，才能批量生产出标准的齿轮。今天大家能用这么短的时间制作齿轮并发现这么多的问题，已经很不简单了。但是用它们来研究齿轮的作用，还是有一定的差距。
【这一环节，学生通过探究发现问题，并通过分析找出解决问题的途径和方法，这是一种有效的、实实在在的探究活动。教师适时的引导是为了让学生正确对待客观事实，认识齿轮制作的技术含量。对我国齿轮生产技术发展资料的补充,拓宽了学生的知识面。对学生的鼓励与肯定，树立学生的自信心，突出了对情感目标的落实。】
活动二：研究齿轮的作用
（1）出示规范齿轮模型
师：为了方便同学们的研究，老师也为你们准备了一些比较规范的齿轮模型，（拿出齿轮
示范）今天，我们就借助它们来研究齿轮的作用，好不好？
生：好。
（2）制定方案
师：老师给每个小组，准备了1大1小2个齿轮，为了便于观察，请将两个齿轮中带有红色标记的两个齿相互啮合在一起，固定在泡沫板上进行研究。在研究的过程中注意观察实验现象，并思考这种现象说明了什么 把研究和发现填写在记录单上，（出示记录单）咱们比一比，哪个小组发现的最多。齿轮就放在桌洞的小信封里，请组长快速拿出。同时把自制的齿轮连同牙签、小盘一起放回桌洞里。好，开始！（师发记录单）。
[研究齿轮的作用，一大一小两个齿轮就能够研究出齿轮的三个作用，没有必要给学生
提供太多的齿轮，影响学生的观察。]
（3）实验研究
学生实验，教师巡视指导。
【学生实验的同时，教师将实验中的观察记录作为指导重点，目的是让学生注意观察实验现象，搜集观察实验中的大量信息，以便为学生互相交流、归纳结论提供事实依据。】
（4）汇报交流并小结：认识主动轮、从动轮及齿轮的作用。
师：研究好了吗？哪个小组先来汇报你们的研究发现？请上来的同学，边汇报，边演示给大家看看。其他小组注意听。（生上台汇报并演示）
生：我们发现当转动其中的一个齿轮时，其他齿轮也跟着转动，我们认为齿轮有传递动力的作用。
当用手转动齿轮，让它自左向右转动，而与它相啮和的齿轮却是自右向左转动。
说明齿轮能改变转动方向。
当大齿轮转动1圈，小齿轮转动2圈。大齿轮转动得慢，小齿轮转动得快，说明齿轮有改变转动速度的作用。
生：其它组还有补充吗？
师：你们小组汇报得很好（发明星卡）。其它组都有这样的发现吗？还有什么问题吗？
[汇报中，引导学生注意倾听，通过充分汇报，组与组互相补充，达到探究与知识共享的目的，体现了合作交流的学习理念。]
师：老师还有一个问题：当我们给这个大齿轮施加一个动力时，这个齿轮便接受力主动转动起来，这个齿轮有一个科学的名称叫做什么？（主动轮）。而相啮合的这个小齿轮，我们给它施力了没有？（没有），但是这个齿轮也能跟从主动轮转动，所以它也有一个科学的名字叫做什么？（从动轮）。如果我们给小齿轮施力，这个小齿轮便成为了什么？（生：主动轮），而相啮合的这个大齿轮就成了？（生：从动轮）。从动轮的转动的动力是谁传递过去的。
生：主动轮。如果后面还有很多的从动轮，又会把这个动力继续怎么样（生：传递下去），所以齿轮有什么作用？（传递动力的作用）。（师板书）
[主动轮和从动轮也是齿轮这一机械中非常重要的两个概念，在此通过老师的问题引出，
让学生认识到什么是主动轮、从动轮，同时也引出学生汇报的齿轮的第一个作用：传递动力。]
师：通过刚才的研究，同学们还发现了齿轮有什么作用？
生：齿轮有改变转动的方向的作用，齿轮有改变转动速度的作用。（师板：改变转动方向、速度）。
师：通过以上研究，我们知道了齿轮有什么作用？
生：传递力、改变转动方向和转动速度的作用。
[由学生说出齿轮的另两个作用。同时，让学生总结说出齿轮的三个作用。]
（5）借助钟表指针，研究多个齿轮转动方向规律。
师：大家再来看这个钟表模型，上面有几个指针？
生：三个
师：分别是？
生：时针、分针、秒针。
师：这三个指针是通过什么控制的？
生：齿轮。
师：要让三个指针沿同一个方向转动，至少需要多少个齿轮组合在一起？猜一猜？
生：3个、4个……。
师：至少多少个齿轮组合在一起，才能让其中的三个沿同一个方向转动？同学们想不想亲自组合一下？
生：想！
师：为此，老师给你们准备了更多的齿轮模型，就放在大信封里，请组长快速拿出来，开始研究。
（生实验，师巡视）
师：最少需要几个？
生：5个。
师：哪个小组最先研究出来了，上台演示一下。（生上台演示）
师：在转动过程中，你发现了齿轮转动方向有什么规律？
生：1、3、5奇数个齿轮转动方向一致。2、4偶数个齿轮转动方向一致。相啮合的两个齿轮转动方向是相反的。
师：同学们还发现了多个齿轮组合在一起，转动方向还有这样的规律，太棒了！
师：钟表内究竟是不是5个齿轮？老师把它拆开了，请看。（师演示）这是三个指针。一共几个齿轮？跟着老师一起数。1个2个3个4个5个。的确是5个。瞧，这个最小的齿轮，是控制哪个指针的？
生：秒针。
师：为什么呢？
生：它最小转动得速度最快。
师：同学们太聪明了！它们是如何组装在一起进行工作的，同学们想不想看一看？请看（播放课件：闹钟内的齿轮传动）
[通过研究钟表模型中的三个指针沿同一个方向转动，至少多少个齿轮组合在一起。来发现多个齿轮组合在一起转动方向的规律。同时让学生发现最小的齿轮转动速度最快，
是控制秒针的，这是对齿轮作用的一个应用
。播放闹钟内的齿轮传动视频，让学生了解齿轮如何组合在一起工作的。体现了知识与生活实际相结合的思想。]
三、自由活动（齿轮的应用）
1、齿轮在各个机器中工作的情况
师：同学们还想不想看一看，齿轮在其它机器中的工作情况？
生：想看。
师：（播放视频），请看：这是变速自行车中的齿轮，这是汽车内的齿轮，这是直升机中的齿轮传动。
师：同学们，在刚才这些的机器中，以及这个电动玩具中，（打开开关）打开开关，都利用了齿轮什么作用进行工作的？
生：传递动力、改变转动速度、改变转动方向的作用。
[通过学生观看视频来认识齿轮在变速自行车、汽车、直升机中的工作情况，拓宽了学生
的视野，同时认识到是利用了齿轮的三个作用进行工作的。树立科学知识应用于生活、
服务于生活的思想。]
2、生活中各种各样的齿轮。
师：为了让齿轮更好地应用于各种机器中，人们不断地对齿轮进行改进、创新，研制出各种各样的齿轮，请看大屏幕,（播放课件）这些齿轮就应用在各种机器中，给人们的生活、生产带来方便。
[认识到机器中的齿轮各种种样，拓宽了学生知识面。]
四、拓展
1、创意齿轮
师：为了给生活增添一些乐趣，有些人还设计出一些很有创意齿轮来，想不想看一看？
生：想。
师：（播放课件）请欣赏。生观看
师：多么漂亮的齿轮啊，同学们想不想也设计出这样的齿轮来？
生：想。
师：（播放课件）请同学们课后：发挥想象，设计一款有趣的齿轮。并积极参加学校组织的创意齿轮设计大赛，好不好？（生：好）。
2、巧手组装玩具或小机器
师：（播放课件）同时，利用本节课学习的齿轮知识，组装一个带齿轮的玩具或小机器。好吗？
生：好！
（课件：创意无极限：发挥想象，设计一款有趣的齿轮来。
巧手组装：利用齿轮知识，组装一个带齿轮的玩具或小机器。）
今天的课就到这里，下课！
[通过创意齿轮，让学生认识到生活中还有一些不同形状的有趣的齿轮，给我们的生活增添乐趣。课后发挥想象并进行设计，培养了学生动手设计的能力、创造思维能力。同时，利用学习的齿轮知识，动手组装带齿轮的玩具或小机器，强化齿轮作用的应用，培养了学生动手组装的能力。总之，恰当引导学生课下进行拓展活动，既能增强了学生的探究兴趣，又将探究活动持续到课下，达到使学生的科学探究兴趣及各项能力的持续发展。]
相关资源
本课在教学活动设计上主要体现了以探究活动为核心，主要体现在以下几个方面：
一、生活是探究学习的源头活水
在学生的生活中，齿轮并不是一种陌生东西，特别是对于五年级的学生来说，玩具里的齿轮他们大都见过，对齿轮的作用存在或多或少的一些模糊认识。为此，课前我设计了让学生说生活中见过的齿轮，并根据自己的认识谈齿轮的作用。整合学生已有的生活体验，为探究活动提供依据。而对齿轮究竟有哪些作用，许多学生都没有认真思考过，研究过，因此用“齿轮究竟有什么作用呢？”这一问题，将学生的探究激情荡漾开来，踊跃地投入到探究学习活动之中。
二、兴趣是探究学习的持久动力
在这节课中，我注意激发学生的探究兴趣，并想方设法，让兴趣成为探究活动的持久动力，最大限度地利用学生的兴趣引导学生进行有效地探究、体验、发现。“做齿轮”的活动本身就是学生非常感兴趣的活动，但活动的本身并不是训练学生做好齿轮的技能，而是让学生要做齿轮的过程中，发现齿轮构造上的特点和能够正常工作的齿轮应具备的条件。在“做齿轮”活动后，抛出了“把你们的小齿轮组装起来，转一转，看有什么问题吗？”这样把学生的兴趣进行了有效的转移，使学生急于想知道自己的小齿轮能正常工作吗？于是兴趣盎然的投入到了下面的探究活动中。
当学生通过探究活动得出了齿轮的作用后，又让学生用获得的科学知识说说变速自行车、汽车、直升飞机等机器中齿轮的作用，巩固了所学知识。我体会到课堂上，教师如果善于激发学生的兴趣，保持学生的兴趣，让兴趣成为学生探究学习的持久动力，会收到事半功倍的效果。
三、发现是探究学习的重要目的
探究实验的目的就是让学生在过程中有所发现，可以说，学生的发现越多探究实验越成功。因此，我在引导学生进行观察、实验之时，期望学生有较多的发现，因而，课堂中我留给学生大部分的时间投入在课堂探究实验之中，学生有足够的时间去观察、去发现。如在用自己制作的小齿轮组合转动时，让学生充分实验发现小齿轮不能正常转动的原因。学生不仅发现了齿轮的形状不圆会影响它的正常转动，还发现齿的大小不均匀会阻碍它的正常转动，同时不但发现了齿轮组合在一起时，不能互相咬合就不能转动，而且还发现了轴没有固定在中心点上转动起来就会偏离方向，除此之外，齿轮厚度和坚硬程度对齿轮的转动也有不同程度的影响。探究学习中的发现为孩子们提供了依据，为自己的研究找到了答案，同时，大量的发现也会给予孩子们以新的启示，体会到一个能正常工作的齿轮应达到的标准，这样的发现，是学生自己的探究，自己的体会，是有效的。
四、记录是探究学习的信息超市
在进行探究性观察实验活动中，学生往往对实验现象极为有兴趣，学生的好奇心集中在对现象的观察上，从而会有大量的发现。学生基本上是看得多，记得少，善于看，面不善于记录。这样，虽然进行探究学习花费了很多时间，学生投入了大量精力，看上去课堂中热热闹闹，实则收益甚少。因而学生在进行探究学习中应该养成记录现象的习惯，把点滴发现记录下来，使记录成为一个信息包，一个资源库，一个信息超市，在研究中为孩子们提供第一手书面资料，提供事实依据。
《齿轮》一课教材中呈现了一种“空白记录表”，目的是让学生自主记录“我们的发现”。为了方便同学们的记录，为了研究的需要，我对记录表进行了修改，增加了两个栏目：实验现象和结论，同时提示实验现象可以用文字或箭头表示。这样就可以清楚地让学生记录下实验过程中的研究方法和所有发现，并能显示出观察发现的要点，同时通过记录其他小组的发现，培养学生善于搜集信息的能力。课堂教学中，正是记录的这些大量的数据、信息点，为孩子们分析实验现象提供了事实依据，从而很容易使学生发现齿轮的作用。
五、问题是探究学习的深入继续
问题是探究学习的导火索和生长基，一个问题就会引发一个探究性学习活动。我设计本课的一个主导思想就是“从问题引入又从问题结束”。引入性问题将学生领入探究性学习之中，在探究中不是以解决问题而圆满，而是以最终又提出问题圆满结束。
课堂探究中，围绕“齿轮究竟有什么作用”引入本课学习，在学生通过研究一步步发现问题后，又“钟表内指钍向同一个方向转动，需要多少个齿轮组合在一起”？学生在兴趣的驱使下会继续探究多个齿轮组合转动情况。活动深入进行下去，从而探出个究竟。这样，学生的探究学习就会持续发展下去，而学生科学素养也就是在这样一个个问题引入的探究性学习活动中不断提高和完善的。
六、交流是探究学习的积累出新
探究学习中，学生经过大量的实验，长时间的观察，每个同学都会发现许多问题。如何将这些各自的发现进行交流，达到资源共享，成果共享，是探究学习的又一个重要组成部分。如果学生只去实验而不去交流，学生就没有机会去进行分析、整理、归纳、概括这些思维活动，此方面的能力也就得不到训练，一些共性的实验现象也就不容易被发现，这样，探究学习的意义就会逊色很多。
本课在学生的每一次的实验结束后，都组织学生进行交流。这节课的交流分为这样几种类型，一是情感体验方面的交流，如谈做齿轮的感受，二是发现问题后的沟通，如“转动自制小齿轮发现诸多问题”的陈述，三是学生探究活动成果的展示，如进行“齿轮作用的研究”这一活动后各小组的发现。让学生在多种形式的交流中进行情感的交流，进行思维的碰撞，经历了一个科学的、细致的体验共享过程，使探究学习活动不断往深处发展。