3.6摆的研究 教案

《摆的研究》教学设计
教学背景
《摆的研究》选自教育科学出版社小学《科学》五年级下册“时间”单元中“用摆计时的钟”和“测量摆的快慢”两课内容。本课的重点定位于研究“摆的快慢与什么因素有关”。依据实际，期望学生在课中能够使用 “控制变量”的方法搜集证据，体验精确测量对科学研究的重要性。实验过程的精确与否直接导致实验结果的科学。因而，本课追求实验的“精确性”，也就是让学生尝试着能精确地控制实验中的变量因素来做好摆的研究中的公平实验，让精确实验的思想浸透在每一个教学细节中，让实证意识融入学生的思维之中，来诠释在科学课堂中教师如何引导学生经历一个科学的过程，逐步领会科学的本质。同时，也是对传统自然课《摆》的一种借鉴和超越。
教材分析
单元教材
本单元主题是关于“时间的测量”，要让学生使用一些测量时间的重要设备做实验，从太阳钟、水钟到机械擒纵器……使学生在研究“创造”（制作）计时工具的实践过程中，了解人类计时仪器的发展史，认识技术对人类社会发展的作用。
我们先来看一看这一单元的内容安排： 第一课，“时间在流逝”，主要让学生对某一个时间段进行估计和感受；第二——五课，“太阳钟”、“用水测量时间”、“我的水钟”和“机械摆钟”，分别引导学生讨论和思考日晷、水钟和摆钟的构造和原理；第六——八课，“摆的研究”、“做一个钟摆”和“制作一个一分钟计时器”则指导学生对摆钟的制造原理和设计进行了更为深入的研究和探索。
时间是一种看不见，摸不着的事物，时间运行的轨迹，是根据其他物体的有规律运动的轨迹来记录的。所以本单元“时间的测量”过程，从某种意义上来说，也是对“事物有规律运动”的认识活动过程。
其实，本单元前五课是了解认识一些计时工具，并知道他们的一些发展史，后3课则是研究制作具体的计时工具，而“摆的研究”则是后面这一部分的起始课或基础课，是为后面的制作打基础的。
课时教材
本课是研究摆，学生对摆已经有了初步的了解，首先是日常生活中与摆相关的事物，如秋千、拳击沙袋等，其次，前一课了解的钟摆和自制单摆，学生对摆的运动特点，摆的各部分名称（支架、摆线、摆锤、摆幅）以及操作摆有了初步的了解。但课开始前我还是对学生进行了摆的操作的回顾，一则让他们明白本课中摆的操作要求，二则进一步了解一下他们对摆操作的掌握情况，其次是通过活动激发他们学习本课的兴趣。
这一课分为三部分，第一部分其实是课的导入。通过两个问题“不同的摆自由摆动的快慢一样吗？”与“摆的快慢与什么有关？”引出问题。几幅卡通画其实是对今天活动的猜测，也是对前一课活动的提示和提升。图中一个小男孩说：好像跟摆绳长有关，男孩提出这个观点，说明他是经过观察的。因为学生制作的摆摆锤的重量是相差不多的，但摆线的长度是有差异的。图中的一位小女孩说：可能与摆锤的重量有关吧。这个观点也反映了大多数学生原有认知的。边上一位男孩说：与摆的幅度也有关系的。也代表了一些学生的想法。但图中另一位男生提出了：根据以前的观测，摆幅大小对摆的速度影响不大，一则，部分的排除了前一位同学的看法，一则表示他把上一节课观察到的现象与这节课联系了起来，是思维发展比较超前学生的代表。在“机械钟摆”中，学生观察了不同摆幅的摆在相同时间内摆动次数是一样的，所以这位学生就提出了“与摆幅没有多大关系”的观点。也有一位同学提出：我们还是做实验观察一下吧，提示所有的争论最终都要靠实验来验证。
第二部分是用摆做实验，第一个问题是“摆锤的重量是否影响摆的次数”，要让学生知道在这里哪个是变量（也就是需要研究的问题），哪些是不变量，对无关因素我们要进行控制，从而保证所要研究问题结果的精确性。在这里要控制的主要因素是摆绳和摆幅，这里我也让学生明白，控制不变量，是在我们实验的环境下力所能及的尽可能的控制不变量，还有如摆动的方向，摆锤的大小（介绍摆锤的选择），每一次人不要凑得太近，最好同一个人控制摆锤的摆动等。
摆锤的轻重，书本上是用一倍、二倍、三倍重来表示摆锤的轻重变化的，因为在这里只要摆锤轻重变化明显，就能说明问题，所以我把它改成较轻、较重、更重。
第二个问题是“摆绳的长度是否影响摆的次数”。因为有前一个实验作基础，所以这个实验的设计相对较简单。但这个实验有两次学生自己操作改变摆线长短，这样，对学生操作的要求有所提高。我在实验中是让他们根据铁架台的高度，自己设计好摆线的长度，也是对他们自己设计实验的一次锻炼。
学生在做完以上两个实验后，进行的是对这两个实验的讨论和分析，用了三个递进的问题“摆的快慢与绳长有关吗？与摆的重量有关吗？什么样的摆摆动得快，什么样的摆摆动得慢，我们是怎么知道的？”这三个问题其实学生通过实验是不难得出结论的，关键是对学生所获得的数据进行有理有据的分析，在分析的基础上学生再去思考，就不难得出结论了（摆的摆动快慢与摆锤轻重无关，与摆绳长短有关，同一个摆中，摆绳越长摆动越慢，摆绳越短摆动越快）。
第三部分教材是，讨论两个摆的摆动快慢情况，它们的摆绳长短一样，但摆锤的长短不同。通过实验观察，再次激发学生的内心矛盾（摆长一样，为什么摆动速度还会不一样呢？），要让学生明白，影响摆摆动快慢的真正因素是摆的摆长，而不完全是摆绳，摆绳只是摆长的一部分，真正的摆长是支架到摆锤重心的距离。同时这一块教材，也是为下一课《做一个钟摆》作准备的。
?摆的研究
一、教学目标
1、知道摆的快慢与摆长有关系，摆长越长，摆得就越慢；摆长越短，摆得就越快。
2、认识到“控制变量”是一种搜集证据的重要方法。
3、知道可以用数据分析实验结果。
二、教学重点、难点
重点：设计实验，验证假设，发现摆的快慢与什么有关。
难点：制作15秒内振动规定次数的摆，发现摆振动快慢的内在规律。
三、过程与方法：1、能够对影响摆的快慢有哪些因素作出假设；2、能够根据假设设计实验进行实验验证；能测量在单位时间内摆动的次数。3、能够使用“控制变量”的方法，通过测量搜集、记录数据，并选择有效的数据支持证据。
四、科学知识：1、知道摆的快慢与摆长有关。摆长越长，摆得就越慢，反之则快。2、认识到“控制变量”是一种搜集证据的重要方法，知道可以用数据分析实验结果。五、情感态度与价值观：1、体会反复实验获取可靠测试结果的重要性；2、体验到对待科学研究要持严谨的态度；体验合作、发现摆的规律的乐趣。
六、教学时间：一课时七、教学准备学生准备：
1．每个小组准备：10厘米、20厘米30厘米长的摆绳各一根，螺母四个。
2．每个小组研究摆重记录表1份，摆绳记录表1份，摆角记录表1份。
教师准备：
秒表7只，铁架台7个，简易的纸板量角器7个，摆绳长短不一，摆锤（螺母）28个。教学过程：一、 认识摆（3分钟）1、复习引入。1、师：在日常生活中我们见到很多物体的运动，你能说出大屏幕上的物体是怎样的运动吗？生：移动、摆动、滚动、转动、振动。2、出示摆。演示师：这是属于哪一种运动方式？生：摆动。师：把具有这种运动方式的都可统称为摆。板书：摆的研究二、 玩摆（7分钟）3、认识摆的各部分名称。师：大家看一个最简单的摆可以由哪几部分组成？生：摆线、摆锤、支架。4、组装好，并试着玩一玩。师：大家先组装好，然后试一试，想一想让它自然的摆起来，要注意哪些地方？生：（自由玩）拉直、自然松手。师：玩的时候要注意：1线要轻轻拉直。2线小锤跟量角器要在同一平面。3自然松手。要让它停下来只要轻轻一抓就行了。5、再玩一次，学会操作摆。6、学会记录单位时间内摆的次数。师：下面你们想怎么玩？比快慢就是比什么？次数怎么算？想知道这个摆次数怎办？时间要统一吗？生：次数。师：怎样算一次？生：来回算一次师：请一位学生帮忙计时，谁来看表？开始计时时给我们一个信号说“开始”，操作的人就松手，大家一起数摆动的次数，直到计时的同学生说“停”为止。
师：一次记录结果准确吗？（和学生做第二第三次）师：15秒摆的次数最终怎么算？生：算数据出现多的；求平均数；师：都可以，我们统一算数据出现多的那个数作为结果。三、 研究摆（20分钟）7、对比，提出问题。师：你们的摆15秒内多少次呢？下面各个小组分分工，谁操作，谁看表，谁数数，谁记录。数一次。生：数、记录15秒摆的次数。师：你们发现了什么问题？生：同样是15秒，摆的摆动次数为什么不一样？师：板书：摆的快慢跟什么有关？8、提出假设。师：你认为摆的快慢跟什么有关？生：我认为跟摆线有关；摆锤轻重有关；摆角大小有关；9、选择假设，并制定研究计划。师：请各小组选择你们最想研究的假设，并讨论一下，准备怎样来研究？哪个条件要变，哪些条件不能变？每种情况要测几次？10、生：讨论。交流。师：指导。（1）研究摆线长短的，让线变短可能绕的方法短到原来一半，效果明显些。（2）研究摆锤轻重的可以在摆锤上加螺母，原来有的可以去掉来改变重量，对比要明显些。（3）研究摆角大小的，可以选取30度和60度；或45度和90度。师：把研究记录表能填的先填好。11、展开研究师：研究时操作的同学要正确，看表的同学要看准了，数的同学不能眼花，尽量数准了，即时记录。最后完成的小组整理好材料，别忘了根据数据归纳结论。比比哪个小组研究过程中合作得好，既快又准确。生：自主实验。（教师观察、指导）12、汇报交流，得出结论。师：哪个小组先来汇报你们的研究过程。听的所有小组做评委，我们要评出最佳研究小组。生：（实物投影）汇报。（板书：摆线越长，摆越慢。摆线越短，摆越快。与摆锤、摆角无关）13、学生评出最佳研究小组。四、 拓展应用（10分钟）14、反思学习过程。师：通过今天研究摆，你学会了什么？还产生了哪些想法？ 举例。师：你还见到过这样运动的物体？生：钟、秋千……15、联系生活，解决问题。师：有一位小朋友，在荡秋千时，发现秋千摆动的太快，有些迷糊。你能帮助他吗？怎么帮助？说说为什么？生：能。把秋千两边的绳放长一些就可以了。因为摆线越短，摆动得越快，摆线越长，摆动的越慢。师：如果让你设计一只10秒摆10次的摆，你怎么办？
生：慢慢试。
16、（1）出示两个简易摆。（摆线长相同，摆锤长度不同）
（2）分组实验：取同摆角同时实验。
（3）提问：你观察到什么现象？为什么呢？
（让学生的科学探究从课内延伸到课外，让学生认识到真正的摆长不是摆线的长度。）
[板书] 摆的研究
推测 结论
摆角大小 大 快
小 慢 无关
摆的研究 摆的快慢与摆线长短 线长 快 有关 摆线越长摆摆动的越慢，
线短 慢 摆线越短摆摆的越快
摆锤轻重 轻 快 无关
重 慢
?
【反思】
科学课与自然课的区别在哪里？区别在于科学课要体现科学的本质。科学，不仅是一个知识体系，更是一个不断探索的过程。只有“引导学生经历一个科学的过程”，才能还科学本质以真面目。也是当前小学科学课堂教学改革追求的一个方向，是所有实践于科学教育一线教师的共识。在以控制变量实验为主要方法的科学课中，只有做到实验的精确性，才能保证结论的科学性。那么，于细节中如何浸透实验的精确性，是决定教师是否引导学生经历“科学的过程”的重要因素。摆的研究将重点定位于对实验精确性的控制和把握，并倾力于教学实践，就是对这种教育理念的一种诠释和表达。
该课精巧的细节设计、独到的教学理念和师生之间民主的沟通交流，毋庸置疑已得到广泛认可。我想：“课程改革的过程是一个不断对教育观念和实践形态进行批判性反思的过程。现阶段，我们需要追求变革的深刻性和精致程度。”对于小学科学课，只有在教学细节加以关注，才能使教学走向深刻，走向精致，真正使平时的课堂教学成为学生通往良好科学素养的聚沙成塔的沙，滴水穿石的水！