3.水鐘【教學分析】本課屬于技術與工程領域，主要教學活動是技術類實踐活動。在本課學生將在上節課對日晷研究的基礎上，了解比日晷適用條件更廣的計時工具漏刻的相關知識，并最終依照原型設計制作一個單級漏刻的模型。學生對水鐘的熟悉度較低，已有知識經驗較少，所以教學難度也較大，需要教師做好豐富而形象的資料儲備，以及給予學生充足的活動時間與空間的支持。【教學目標】（1）知道水鐘是利用滴水的等時性，是古代人類發明的一種計時工具。（2）收集關于水鐘的信息，能設計與制作小水鐘，在小水鐘的測試中反思評價，發現小水鐘的不足，發展反省思維能力。（3）有探究和制作水鐘計時的欲望，體會動手做的樂趣，形成質疑意識。（4）對中國古人的智慧產生傾慕之情，了解人類的需求是影響科學技術發展的關鍵因素。教學重點：知道水鐘是利用滴水的等時性。教學難點：體會動手做的樂趣，形成質疑意識。【教學準備】材料準備：教學課件：泄水型和受水型漏刻資料和圖片、視頻或模型。學生制作材料：塑料瓶（形狀規則的圓筒形最好）、直尺、錐子、美工刀、記號筆、記錄單等。活動場地：教室或實驗室。【教學過程】1.導入活動師：同學們好，在上節課，我們一起認識了利用陽光下物體影子的變化規律來計時的日晷。日晷的使用確實給人們帶來很多便利，但是也有不足的地方。日晷只能在陽光下使用，在夜晚或遇到陰雨天的時候，便失去效用了。師：那么，當時的中國古人，是怎么解決這個困難的呢？又發明了什么新的計時工具嗎？生：我們學過，日晷之后人們發明了水鐘。生：對，水鐘還叫漏刻。師：為了解決那個時代計時的需求，人們使用了很多種計時方法：比如說香鐘，是利用香的勻速燃燒的特點來測量時間的；沙漏更為常見，里面裝有一定量的沙子，每次漏完的時間都相同，可以反復使用。（配合圖片）師：除此之外，人們還利用流水來計時，發明了漏刻，也叫水鐘。2.收集信息師：我們知道水是地球上常見而重要的物質，那么用流水怎樣計時呢？你是怎么想的？生：我們學過水會流動。生：是不是像沙漏似的。師：能說詳細點嗎？生：就是把水也裝進一個瓶子里，讓它往下流，看流完用多少時間。師：還有嗎？生：我發現我們家水管漏水的時候，接滿一碗水所用的時間都是一樣的。師：你觀察得真仔細。水鐘是不是也是這樣的呢？老師為大家準備了一些關于漏刻的資料，請各小組自己閱讀這些資料，把你們的收獲記錄下來。如果對漏刻有什么想研究的問題，也可以記錄在活動手冊“問題銀行”里。另外，我們這節課要設計并制作一個小水鐘，所以，現在對漏刻資料的閱讀，對后邊的制作會有所幫助。（生閱讀整理資料）師：看看我們的收獲吧，來回答以下這些問題：漏刻是怎么解決日晷所受的時間和天氣限制的？漏刻的發明利用的是什么科學知識？漏刻有哪些類型？漏刻和日晷有什么相同的地方？生：漏刻只要有水就可以，不需要陽光。生：漏刻的發明是利用了水會流動的知識。生：漏刻有兩種，一種叫泄水型，一種叫受水型。生：漏刻和日晷都可以測時間。師：漏刻和日晷還有別的相同地方嗎？生：它們都是古時人類發明的。3.設計制作（1）實驗：水流的等時性師：今天，我們要像自制日晷一樣，來自制一個漏刻，不過，我想還是叫自制小水鐘更合適些。怎么制作呢？師：我們先制作一個可以讓水流動起來的滴漏裝置，怎樣做？請你想一想，如果想要測量時間，裝置中的水需要具備什么特點？生：水應該一樣多。師：是的，就像沙漏一樣，同樣多的沙子，漏完的時間相同，才可以表示同樣長的時間。那么同樣多的水，漏出的時間是否相同呢？讓我們一起來觀察。師：我們需要準備以下實驗材料，使用量筒測量水量，用家中的量杯也可以喲。秒表計時，記號筆標記刻度，礦泉水瓶做漏壺。首先，用量筒往漏壺里倒入50毫升水，測出全部漏完所用的時間，記錄；然后再重復兩次，記錄。（生小組操作并記錄）師：來看看我們的收獲。生：我們三次測的時間是：37秒、38秒、38秒，多是38秒。生：我們組的是38秒、38秒、38秒。都是38秒。生：我們組的不是38秒，都是35秒。師：這是怎么回事？生：是不是表沒看準呀？生：我們測了三次都一樣。生：是不是扎的眼兒大小不一樣呀？生：很可能是這樣的。師：那么。我們可以得出什么結論呢？生：孔大，流得快。師：如果對同一個漏壺來講呢？生：同一個漏壺，水漏完用的時間是一樣的。師：是的，同一個漏壺，漏完50毫升水所用的時間是基本一樣的，我們稱這個規律叫水流的等時性，水鐘就是利用這個科學原理而被人們發明出來的。（2）初步設計制作：裝有300毫升水的泄水型水鐘計時師：我們發現50毫升水所能一次測的時間太短了，所以可以往漏壺里多裝些水，我們往漏壺里每次倒入50毫升的水，并做標記，倒6次，共計裝入300毫升水。測量每漏出50毫升水，所用的時間。觀察漏出同樣多的水，漏出的時間是否相同。（生小組操作并記錄）師：我們看看第一組的記錄：第一個50毫升水漏出用時18秒，第二個50毫升水漏出用時19秒，第三個50毫升水漏出用時21秒，后面依次用時24秒、27秒和38秒。請仔細觀察測量的結果，我們會有什么發現？生：都是漏出50毫升的水，用的時間不一樣，一次比一次長。師：其他組呢？生：我們組也是一樣。（3）初步設計制作：裝有300毫升水的受水型水鐘計時師：我們剛才做的是哪一類的水鐘？生：是泄水型的。師：如果做一個受水型的水鐘，怎么做？生：把接水的瓶子當成受水壺。師：受水型的標尺是放在受水壺里的，我們怎樣做標尺呢？生：也像剛才那樣，在下面的瓶子外面畫。師：就是這樣，這次畫刻度時刻度線旁邊不標時間，只畫線，每10秒，畫露出水的水位線，可以嗎？我們看看相同時間，漏出的水量是什么樣的，能先猜一猜嗎？生：我們想可能是剛開始的時候會最多。生：會越來越少。師：我們測一測，用事實說話。（生小組操作并記錄）師：看看我們的收獲。生：第一個10秒漏出的水最多。生：是的，越來越慢。師：我們看刻度線，刻度線之間的距離有什么特點？生：距離越來越短。師：這說明什么？生：水越來越少。生：說明水流得越來越慢。4.反思評價師：比較我們做的泄水型和受水型小水鐘，特別是觀察我們畫的刻度線和標注，有什么發現？生：都是水流出的時間不一樣。生：泄水型的是都是漏出50毫升水，用的時間越來越多。師：那么，受水型的呢？生：受水型的都是10秒，漏出的水越來越少。師：有什么一樣的地方？生：速度不一樣，越來越慢，最后流光了。師：老師拍了一段小水鐘水流出的視頻，我們看一看，著重看一下小孔處水流出的狀態。（生觀看視頻）師：我們今天自己制作了泄水型和受水型水鐘，發現了對于同一個水鐘，漏完同樣多的水，用的時間是一樣的，所以水鐘可以用來計時。但是，在同一個水鐘里，水流速度越來越慢，所以測時也有不精確和不方便的地方，需要繼續改進，下節課，我們來改進我們的小水鐘。課后，同學們可以想一想，是什么原因導致了水流出的速度越來越慢呢？【教學反思】在人類對計時工具的不斷追求下，新的、更方便、更精確的計時工具不斷被發明與使用，在這段歷史中，水鐘的發明具有重要的地位和意義。本課從兩個層面引領學生對這種工具進行了了解與設計制作實踐。第一個層面，是建立在科學原理與技術的關系認識層面，即科學原理支持了技術的發明，新技術又對新科學原理的發現起到了促進作用。日晷的科學原理基礎是光影變化規律，水鐘的科學原理基礎是一定條件下水流動的等時性，后續擺鐘的科學原理基礎是擺的等時性，所以本課教師首先組織學生觀察發現同一漏壺（水瓶）中相同水量所流完用時的等時性。這是基于單元整體學習目標的角度而安排的教學活動。第二個層面，是本課與下節課改進小水鐘又組成了一個“小單元”，以水鐘的發明與改進為主題，重點使學生體會科技工具的發明與發展歷程的豐富性，所以本課學生對單級漏刻的制作經歷為下節課提供了支撐。【總結點評】如何使設計與制作類的實踐活動變得更有意義，而不是熱熱鬧鬧地走過場，是我們一直要關注的問題。正如課程標準中所說的，技術的核心是發明，發明的核心是設計。引領學生在對計時工具原型認知的基礎上，組織學生選擇材料設計自制模型是適合學生進行的實踐活動。在這類活動中，設計是核心環節，是發展科學思維能力的良好契機，教師要多關注并耐心引導。再有，往往技術實踐類活動需要學生組成研發團隊，需要發揮團隊研究的優勢，所以在小組合作的意識與能力角度，教師也要有切實可行的教學策略的設計，并使這種設計明晰而有計劃、有實效。還有，關于單級漏刻在使用上的不足之處，教師的直接告知一定不如學生的自主發現更有意義，雖然還是需要教師的一定引導，但是學生的操作經歷是無法替代的，在親身操作中發現的問題更能刺激他們主動地去思考、去尋找解決的辦法