五年级上册科学教案-4.3 像火箭那样驱动小车 教科版

教学基本信息
课题
《像火箭那样驱动小车》
指导思想与理论依据
指导思想
本教学设计主要进行的是“通过学科整合分析和解释数据帮助学生有效建构概念。”
——将科学学科与数学学科相融合，促学生集体论证。
二、理论依据
(一)科学实践
《K-12国家科学教育框架》中指出科学实践的八个类型，反映了科学家探究和理解世界的多种方式，和工程师解决问题的多种方法。这些实践包括：提出科学问题，明确工程难题；建立和使用模型；设计和实施调查研究；分析和解释数据；利用数学、信息与计算机技术和计算思维能力；建构科学的解释，设计工程解决方案；基于证据进行论证；获取、评估和交流信息。
其中的分析和解释数据，是指能够通过绘画、写作、图解、制表或统计分析简单记录并分享观察到的事物。真实实践收集、分析和解读数据的过程。能描述数据的重要特点、相关性或因果关系，运用逻辑推理对数据进行分析和解释。
（二）学科整合
教育家叶圣陶指出：“教育的最后目标是使每个分立的课程所发生的影响纠结在一块儿，构成一个有机体似的境界，让学生的身心都沉浸在其中”。随着课程改革的不断深入，课堂形式上的新探索成为一种趋势，在这种整体建构发展教学模式下，学科之间的界限被打破。虽然课程整合只是学科融合探索之路上迈出的一小步，但推动两个学科的课程整合向着深度推进。打破学科的壁垒，积极整合数学和科学知识，通过实践活动开阔学生的活动空间，使学生在活动中真正感受科学思维的乐趣。
教学背景分析
教学内容
《像火箭那样驱动小车》一课选自教科版《科学》教材五年级上册《运动和力》单元，是隶属于物质领域的内容。
教材分析
1.从教材结构角度分析
本单元共分为8节课的内容：
第一课
第二课
第三课
第四课
第五课
第六课
第七课
第八课
我们的小缆车
用橡皮筋作动力
像火箭那样驱动小车
测量力的大小
运动与摩擦力
滑动与滚动
运动与设计
设计制作小赛车
根据课标中的要求，通过本单元的学习将要帮助学生建构的单元核心概念是改变物体的静止或运动状态，必须有力的作用。
基于这样的单元核心目标，可以将本单元根据子概念分为四大部分：
第一课
第二课
第三课
我们的小缆车
用橡皮筋作动力
像火箭那样驱动小车
第五课
第六课
第七课
运动与摩擦力
滑动与滚动
运动与设计
《像火箭那样驱动小车》是本单元的第三课，基于单元核心目标，本节课将要帮助学生建立的子概念是：在一定范围内，气球的充气量多小车的运动距离远。
（二）从教学内容角度分析
反冲运动是学生比较熟悉的，反冲力学生也并不陌生。用气球像火箭那样驱动小车是很有趣的，操作也不难。学生研究过程中完善对反冲力和反冲运动的认识，并进一步加深对运动和力的理解。
在第一课到第三课的学习中，学生将使用一个连贯地、有结构的材料建构相关科学概念。在单元最后综合利用所学知识，设计制作小赛车。
在整个单元中，对运动和力的知识进行科学实践，建构相关科学概念，逐步了解科学思维方法，为今后的科学实践奠定基础。
二、学生情况
五年级的学生已经有了一定的科学思维方式，对科学探究过程有所了解，能够解决科学问题。学生对反冲运动和反冲力是比较熟悉的，学生在前两课的学习中连续使用K·NET组件搭建的小车进行科学探究，因此在本节课上学生已经形成了一定的探究方法和操作经验。
三、教学方法与手段
（一）利用操作说明书，帮助学生进行科学实践
操作说明书的使用能够指导学生完成实验，在实验过程中学生随时取阅，每完成一步进行勾画，严格按照操作步骤和实验方法完成实验。在当今社会，在日常生活中，说明书的使用越来越多。科学家、工程师都会按照操作说明书、设计图完成实验、进行建造。所以在课堂中增加说明书的使用，以提高学生的科学素养。
（二）通过学科整合分析和解释数据帮助学生有效建构概念
从儿童认知学的角度来说，知识的学习与吸纳本身就是复合的。那么教育，特别是小学阶段的教育，当然也就是一种融合教育。学生在本节课中利用类似数学学科的条形统计图收集数据，建构了在一定范围内，气球的充气量多小车运动距离远的科学概念。为了推动学生思维的进一步发展，在课的尾声学生进行集体论证，将探究的结果和概念的形成有机地联系起来。
四、教学准备
（一）教师准备
1.板书中的板贴
2.课件
（二）学生准备
小组：科学记录单（含操作说明书）、小车、气球、气筒、纸质米尺、彩笔、标记圆点
教学目标
科学概念：
1.气球里的气体喷出时，会产生一个和喷出方向相反的推力，叫反冲力。
2.要使静止的物体运动起来，必须对物体用力。
3.在一定范围内，气球的充气量多小车的运动距离远。
过程与方法：
1.利用反冲力原理尝试组装反冲小车并使其运动起来。
2.学生能够根据操作说明书完成实验，并通过分析和解释数据研究气球充气量与小车运动距离的关系。
3.通过学科整合有效建构概念。
情感态度价值观：
1.学生通过分析、比较各组数据的差异，认识到：充气量越多影响小车运动的因素也增多，所以只有在一定范围内，充气量多小车的运动距离远。学生能够辨证的看问题。
2.在实验过程中体验合作的重要性。
教学流程示意
教学过程
环节一:建立反冲力的概念
1.谈话：同学们，在一些节日庆典上，经常会用气球进行装饰。现在咱们就来打一个气球。为了保证干净卫生，实验材料不进嘴，我们用打气筒打气。
打气的过程中脱手。
2.提问：气球怎么在空中运动起来了？是往哪个方向运动的？
学生根据原有认知分析气球运动原因，再次实验明确反冲力方向。利用板贴及板书，初步形成反冲力的概念。
3.提问：你还在哪些地方看到过类似的现象？
学生根据生活经验提出火箭、喷气式飞机也应用了反冲力的原理。分别分析喷气方向、反冲力方向与运动方向，进一步归纳反冲力的概念。
4.提问：我们之前研究了拉力小车、橡筋小车的运动，那么能不能将反冲力应用到小车上，像火箭那样驱动小车呢？
板贴课题：像火箭那样驱动小车
学生组装反冲小车并使其运动起来。在实验操作的过程中完善反冲力的概念。
设计意图：
本课是五年级学生在本单元中第三次组装、使用小车解决问题；建立在前两课的基础上，并为后续的科学实践奠定基础。因此引导学生联系拉力小车、橡筋小车非常重要，为本课后续的实验探究做好铺垫。
效果分析：
学生能够根据原有认知解释反冲力的概念，找出生活中的应用并进行受力分析。在组装小车的过程中完善、落实反冲力的概念。
教学中使用的板贴
说明：图为反冲力的应用，箭头表示反冲力的方向。
环节二：提出科学问题：研究气球充气量与小车运动距离的关系
1.提问：在刚才的实验中，怎样能让小车跑的更远呢？
学生进行班级的讨论，充分交流引出对气球充气量的思考。
2.出示反冲小车实验操作说明书，明确实验过程
提问：每一步重点注意什么？
通过学科整合，利用数学中条形统计图的形式帮助学生收集数据，直观的分析和解释数据。
3.学生实验，收集数据
学生根据小组记录单中的操作说明书完成实验。
4.交流：小组内分析数据，把结论写在记录单上。
5.分析和解释数据：
小组汇报。
提问：有和他们组相同规律的吗？请你们也把米尺贴到黑板上。不同的小组说一说。
为什么各组的数据略有不同？
学生对差异现象可能产生的原因进行自己的分析。学生可能会迁移前课橡筋小车的知识进行有逻辑的分析。教师放入了不同的小车，学生可能根据小车的不同进行分析。
6.谈话：看来我们在以后的实验中还要注意这些问题，并且对于小车我们还可以不断改进。
设计意图：
学生在得到自己组的实验数据后，完成个人的原有理论与数据的统一。为了推进学生的思维发展，完善科学概念，学生通过分析不同组的实验数据，发现自己的理论和数据间存的差异，并乐于去思考这一差异的原因，从而进一步解释数据。
学生在根据数据调整理论的过程中，形成了科学概念及科学思维，并初步具有辩证思维。
效果分析：
以学生的原有认知为起点，顺应学生的思维发展，进行后续的实验探究。
给出详细的实验操作说明书指导学生完成实验，并且逐步勾画中提高了使用效率。
学生在对比各组实验数据的基础上，利用以前的知识进行分析和解释，不仅使他们的原有知识得到有效迁移，也使他们的思维进一步发展。并且对于不同的数据，能够从多方面分析问题，进一步进行探究。为今后研究其他类似的问题，以及解决生活中的问题，奠定了基础。
板书设计
学习效果评价设计
一、评价方式
1.根据小组记录单，观察学生概念发展。
2.根据学生发言了解学生的思维发展轨迹。
3.诊断性评价，通过第八课的学习内容，了解学生概念建立情况。
二、概念发展层次水平
层次1： 了解气球里的气体喷出时，会产生一个和喷出方向相反的推力，叫反冲力。。
层次2： 根据原有认知预测，气球充气量多小车运动距离远。
层次3： 通过研究意识到，在一定范围内，气球充气量多小车运动距离远。
本教学设计与以往或其他教学设计相比的特点
一、科学实践带领学生进入深层次学习
在本课中，我将教材中放在本课最后的喷气式飞机和火箭的运动放在了前边，让学生通过气球、火箭和喷气式飞机归纳反冲力的概念，最终建构完善的科学概念。
在以往的教学中，学生使用材料袋中的小车，操作不便。于是在本单元的教学中，我关注科学实践，带领学生改用科技节K·BOT活动中的组件搭建的小车。学生有一定的使用经验，便于在收集数据、分析和解释数据的过程中完成科学概念的建构。
二、通过学科整合分析和解释数据帮助学生有效建构概念
判断学生是否有效建构科学概念，不能仅仅是让学生背诵这些科学概念，而是学生要以自己的方式表达，将新认识与已有认知进行对比、融合与统一。利用学科整合的方式，将科学学科与数学学科相融合，提高了学生收集数据、分析和解释数据的效率，便于进行集体论证，进一步促进学生有效的概念建构。