視頻標簽：全國小學科學,實驗教學微課

所屬欄目：模擬課、微型課及試講

視頻課題：第五屆全國小學科學實驗教學微課視頻《鐘擺的秘密》鄭州

教學設計、課堂實錄及教案：第五屆全國小學科學實驗教學微課視頻《鐘擺的秘密》鄭州市金水區南陽路第三小學小學科學

用科技的力量助力科學教學
                  ——《鐘擺的秘密》實驗教學說課設計
鄭州市金水區南陽路第三小學  李毓
一、選用教材
本課使用的教材為大象版義務教育課程標準實驗教科書《科學》2006年6月第一版，五年級上冊第二單元《時間的腳步》第二課《鐘擺的秘密》。
《時間的腳步》這一單元屬于“探究過程能力訓練”單元，由《精確時間的步伐》《鐘擺的秘密》《小水鐘》《小小鐘表設計師》四組相互聯系、融會貫通的主題探究活動組成。二級目標是：“能對搜集到的眾多資料和數據進行分析和整理”。
《鐘擺的秘密》是一節通過測量探究活動，發現科學規律的課。教材從發現問題出發，通過觀察分析“鐘擺是怎樣工作的”和“擺在鐘表里的作用”，進行實驗探究“擺速與擺線和擺錘的關系”，在實驗中發現“擺的快慢與哪些因素有關”。 實際上，擺的運動規律包含了地球引力、重力勢能、動能轉化、摩擦、阻力等大量知識點。對于小學階段，不需要讓學生掌握這些比較深奧的知識理論，只要學生能夠通過實驗知道“擺的擺動快慢和擺線長度有關，與擺錘輕重無關，與擺幅大小無關。同一個擺，擺線越長，擺動越慢；擺線越短，擺動越快”即可。
二、學情分析
四、五年級的學生經過兩年的科學學習，基本了解科學探究的過程：假設猜想——實驗探究——數據分析——得出結論。在之前的學習中，學生能夠進行小組分工合作，完成簡單的實驗操作，進行實驗記錄，并根據實驗數據作出分析判斷。基于此，本節課采用學生自主實驗探究的學習模式，通過動手操作，在實驗中發現“擺的快慢與哪些因素有關”。
三、實驗教學目標
1.科學知識目標
(1)通過研究擺鐘的構造，發現擺是擺鐘的“控制核心”。
(2)通過對比實驗探究擺速與擺線、擺錘、擺幅之間的關系，驗證擺的運動規律。
2.科學探究目標
(1)能推測擺的擺動快慢與什么有關。
(2)能設計并做實驗進行研究。
(3)能對實驗的數據進行分析推理，并根據有效數據得出科學的結論。
3.科學態度目標
(1)初步意識的精確數據是需要反復測量的。
(2)認識到實驗中團隊合作、操作規范、發現推理是很重要的。
(3)對新問題有繼續研究的愿望。
4.科學、技術、社會與環境目標
明白人類的好奇和社會的需求是科學技術發展的動力。
四、實驗教學重難點
1.教學重點
(1)自主設計影響擺速因素的對比實驗。
(2)通過對比實驗探究出擺速與擺線、擺錘之間的關系。
2.教學難點
對實驗數據進行邏輯推理，根據有效數據得出科學結論。
五、實驗器材和創新要點
本課是一節非常經典的實驗教學課，通常在教學中是以鐵架臺作為實驗器材（如圖1），以單擺的形式進行，測量同一個擺在相同時間內擺動的次數是否相同，通過控制實驗條件，改變擺線長度和擺錘輕重進行變量實驗，從而找出影響擺速的因素。使用單擺進行對比實驗有一定的局限，易產生誤差。

圖1  傳統實驗器材
因此，我們對實驗教具進行了創新性設計（如圖2），使對比實驗能夠在近似條件下同時進行，盡量排除干擾因素，保證實驗結果的科學性。這個教具的使用，能夠降低學生動手操作的難度，控制實驗的精確度，便于學生自主進行實驗探究。

圖2  自制教具：智能組合擺
教具創新設計如下：
(1)采用光電感應門。通過教具上的光電感應門實現擺動時自動計數，將數據傳輸到電腦上同步顯示，有效地降低了人工計數的誤差。光電門還可以測量擺動一次所用的時間，更準確地比較擺動快慢。
(2) 單擺使用時，還可以電腦同步計時，省去了秒表手工計時的環節，進一步降低了誤差。
(3)實驗教具以多擺并列的架構呈現，減少了實驗的次數，提高了實驗的效率，三個不同變量的實驗一次完成，對比實驗的準確度大大提高，也讓學生更加直觀地對實驗過程進行觀察對比。
(4)實驗教具采用統一釋放裝置，減少手工操作帶來的誤差。
(5)實驗教具整合了量角器、擺繩長度測量裝置，便于使用，進一步減少誤差。
通過這個創新教具的使用，不同擺的對比實驗同步完成，能夠避免實驗過程中人為因素的干擾造成的實驗誤差，學生可以借助實驗教具，通過實驗探究，進行數據分析，從而得出結論。這樣的科學探究過程才能更具有科學性。
六、實驗原理
實驗用控制變量的方法進行。通過三組實驗，驗證擺速和擺長有關，與擺錘輕重無關，與擺幅大小無關；同一個擺，擺線越長，擺動越慢，擺線越短，擺動越快。
七、實驗教學內容
教學過程共分為五個環節。
第一個環節為“創設情境，游戲導入”。
首先老師進行游戲介紹：“在上一課的學習后，同學們都選用不同的材料制作了自己的擺，今天我們就來一起玩一玩！我給你們計時，20秒的時間，數一數自己的擺擺動了多少次？”這樣的游戲形式，能夠迅速調動學生的興趣。游戲結束后，詢問學生：“你們的擺都擺動了多少次？”由于學生自制的擺長短不一，20秒鐘的時間，擺動的次數也不相同，由此引出問題：“都是20秒，為什么大家的擺擺動的次數不一樣？”學生交流時猜測，大家的擺有差異，長短不同，擺錘材質、形狀不同，擺動幅度大小也不一樣，這些因素可能導致了擺動次數的差異。此時老師并不對學生的猜測做評價，將學生猜測的因素板書后，告訴學生：“我們通過實驗來驗證。”
接下來進入課堂的主要環節“設計實驗，驗證猜想”。
首先老師給學生介紹實驗器材：“這是智能組合擺，上面可以同時懸掛三個擺。側面的量角器可以測量擺動的幅度；標尺可以測量擺線的長度；特別是下方的三個可調節高度的光電門，我們的擺從這里經過一次就計一次，同時還能在電腦屏幕上同步顯示。”除了介紹功能，由于光電門計數與計算擺的次數方法不同，此時老師對這一點進行強調，避免學生在實驗當中混淆。老師介紹：“需要我們注意的是，我們計算擺的擺動次數是來回一次計作一次，光電門是通過一次計一次，所以電腦上顯示的數據實際上是擺的擺動次數的兩倍。實驗中為了準確記錄，我們按電腦顯示數據來記錄。”
接下來進行實驗。實驗共分三組，每組實驗都需要學生先制定實驗方案，再進行實驗，實驗完成后對數據進行分析，得出結論，并做好實驗記錄。三組實驗都采用對比實驗的方法，實驗過程相似，所以老師著重指導學生進行第一組實驗。在進行第一組實驗時，老師指導學生使用智能組合擺的各項功能，適時提醒學生注意實驗中控制好各項條件，實驗數據才能更科學準確。特別是對于數據的處理分析，引導學生借助其它學科學過的柱狀圖、折線圖的方法，使數據更加直觀，同時也增強學生綜合運用多學科知識學習的能力。通過第一組實驗，學生已經基本能夠熟練操作智能組合擺，第二、三組實驗由學生自主完成。
第三個環節是“數據分析，得出結論”。
實驗記錄表清晰明了（見表1）。表頭記錄每次實驗的內容，“不同條件”一欄填寫每次實驗的變量，如擺線的長短、不同種類的擺錘。除了三次實驗數據的記錄，還設計了“合計”一欄。因為學生在操作實驗時，計時會存在一定的誤差，數據可能會出現一定的上下浮動，增加了“合計”欄，能夠使實驗數據更明晰，便于學生對數據進行分析。
          對擺速的影響

	不同條件	30秒鐘通過次數
		第一次	第二次	第三次	合計
擺1
擺2
擺3
我的發現：

表1  實驗記錄表
實驗完成后，學生小組討論，借助Excel表格中的“條件格式”，利用數據條對對實驗數據進行處理（見表2），便于分析。通過三組實驗的數據分析，學生能夠探究發現：擺錘的輕重、擺幅的大小對擺速沒有影響；影響擺速的是擺線的長度，在相同時間里，擺線長的擺動得慢，擺線短的擺動得快。老師適時告訴學生：這就是科學探究的過程，猜想假設——驗證實驗——數據分析——歸納整理。

表2  填寫后的實驗記錄表
學生通過自主探究得出的結論讓他們感到興奮。而智能的實驗教具不僅使他們實驗的精確度大大提高，并且讓他們更真切地體會到科技的力量，更加深了對科學學科的熱愛。學生在輕松愉快“玩”的過程中解決了問題，學習了知識，掌握了規律。
第四個環節是“拓展實踐”。
拓展實踐的任務是：“請你用自己所學的知識，設計一個60秒鐘擺動60次的擺，看哪個小組做得最快，并且準確。”這個環節是學以致用，回歸本單元教學內容，引導學生運用自己學習的知識來動手制作一個像鐘擺一樣能計時的擺，知道知識來源于生活又服務于生活。
第五個環節是“情感升華”。
讓學生談談自己這節課的收獲，從而達到科學、技術、社會與環境目標：“明白人類的好奇和社會的需求是科學技術發展的動力。”老師最后總結：“善于觀察、勇于嘗試是科學家的發現的源泉，400多年前的伽利略在觀察教堂的吊燈發現了擺的規律，另一個科學家惠更斯在伽利略理論的基礎上發明了擺鐘。同學們其實都具有科學家的潛質，只要你們也能夠用科學的眼睛看世界，用科學的思維想問題，我們都是未來的科學家！”通過情感的升華，學生對科學更加有熱情，對科學課也更加期盼、喜愛，這也是每個科學老師最期待的！
八、板書設計
本節課的板書設計如下：
鐘擺的秘密
     擺重   沒有影響     
擺速     擺長    越長越慢，越短越快    
     擺幅    沒有影響    
九、實驗效果評價
這節課實驗效果良好，這主要得益于實驗器材的改進，提高了實驗教學效率。三個實驗同時進行，極大地節省了課堂時間；精確的實驗條件控制，提高了實驗的準確性；智能化設備的應用，鍛煉了學生的動手能力，與時代接軌。
同時，學生自主探究的學習方式提高了學生自主學習的能力。在自主探究的過程中，學生不斷探索、嘗試，構建解決問題的方法，提高了學生的科學素養，使學生真正成為學習的主人。
用科技的力量助力科學教學，《科學》學科的明天會更美好！

視頻來源：優質課網 www.m.fsyixinda.com -----更多視頻請在本頁面頂部搜索欄輸入“全國小學科學,實驗教學微課”其中的單個詞或詞組，搜索以字數為3-6之間的關鍵詞為宜，切記！注意不要輸入“科目或年級等文字”。本視頻標題為“第五屆全國小學科學實驗教學微課視頻《鐘擺的秘密》鄭州”，所屬分類為“模擬課、微型課及試講”，如果喜歡或者認為本視頻“第五屆全國小學科學實驗教學微課視頻《鐘擺的秘密》鄭州”很給力，您可以一鍵點擊視頻下方的百度分享按鈕，以分享給更多的人觀看。優質課網 的成長和發展，離不開您的支持，感謝您的關注和支持！有問題請【點此聯系客服QQ：983228566】 -----