5.擺鐘的秘密【教學(xué)分析】本課屬于技術(shù)與工程領(lǐng)域，具體包括：了解擺鐘發(fā)明的歷史，探究擺鐘的科學(xué)原理基礎(chǔ)擺的等時(shí)性，進(jìn)一步探究影響擺的擺動(dòng)快慢的因素，設(shè)計(jì)制作一個(gè)一分鐘擺動(dòng)60次的擺，最后對(duì)本單元進(jìn)行整體回顧與總結(jié)，發(fā)展對(duì)技術(shù)工程的認(rèn)識(shí)。本課中有對(duì)科學(xué)概念的探究式教學(xué)，又有計(jì)時(shí)工具模型的設(shè)計(jì)與制作實(shí)踐活動(dòng)，是一節(jié)典型的科學(xué)探究與技術(shù)實(shí)踐相結(jié)合的科學(xué)課。這兩個(gè)內(nèi)容都是很重要的，都要有效地實(shí)施。其中，關(guān)于擺的秘密的探究活動(dòng)是一個(gè)典型的對(duì)比實(shí)驗(yàn)類探究活動(dòng)，對(duì)于培養(yǎng)學(xué)生探究意識(shí)與探究能力的提升很有意義。雖然教材的閱讀部分已經(jīng)呈現(xiàn)了擺的等時(shí)性的科學(xué)概念，教學(xué)中還是應(yīng)該將這一內(nèi)容按照科學(xué)探究的一般過程和方法進(jìn)行規(guī)范教學(xué)，這個(gè)實(shí)驗(yàn)探究活動(dòng)也會(huì)為后續(xù)技術(shù)類的實(shí)踐活動(dòng)提供科學(xué)原理與實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)方面的支撐。【教學(xué)目標(biāo)】（1）知道同一個(gè)擺，擺的擺動(dòng)快慢是一定的。擺的快慢與擺線長(zhǎng)短有關(guān)，擺線越短，擺動(dòng)越快。調(diào)節(jié)擺線長(zhǎng)度，可以制作一個(gè)一分鐘擺動(dòng)60次的擺。（2）實(shí)驗(yàn)探究擺的等時(shí)性和影響擺動(dòng)快慢因素，形成科學(xué)概念。能依據(jù)擺的科學(xué)原理制作一個(gè)一分鐘擺動(dòng)60次的擺，發(fā)展科學(xué)探究能力和動(dòng)手實(shí)踐能力。（3）愿意用實(shí)驗(yàn)的方法探究并發(fā)現(xiàn)科學(xué)原理，喜歡動(dòng)手做，并發(fā)展實(shí)事求是、認(rèn)真細(xì)致的科學(xué)精神。（4）體會(huì)到人類的不斷追求，不斷產(chǎn)生的新需要和科學(xué)原理的新發(fā)現(xiàn)都促進(jìn)了科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展。教學(xué)重點(diǎn)：知道同一個(gè)擺，擺的擺動(dòng)快慢是一定的。教學(xué)難點(diǎn)：愿意用實(shí)驗(yàn)的方法探究并發(fā)現(xiàn)科學(xué)原理。【教學(xué)準(zhǔn)備】材料準(zhǔn)備：教學(xué)課件：伽利略發(fā)現(xiàn)擺的科學(xué)原理、惠更斯發(fā)明擺鐘的事跡資料。學(xué)生實(shí)驗(yàn)材料：鐵架臺(tái)、線繩、同體積形狀不同質(zhì)量的擺錘三個(gè)、直尺、量角器、記錄單等。活動(dòng)場(chǎng)地：教室或?qū)嶒?yàn)室。【教學(xué)過程】本課按照設(shè)計(jì)與制作類課程來組織教學(xué)過程，包括明確任務(wù)收集信息（實(shí)驗(yàn)探究）設(shè)計(jì)制作（包括設(shè)計(jì)方案、動(dòng)手制作等基本步驟）反思評(píng)價(jià)幾個(gè)主要活動(dòng)。最后進(jìn)行本單元回顧與總結(jié)提升。1.導(dǎo)入活動(dòng)師：同學(xué)們好，在上節(jié)課，從單級(jí)漏刻到多級(jí)漏刻，我們認(rèn)識(shí)了我國(guó)古代計(jì)時(shí)的主要儀器漏刻，知道了通過控制漏壺中的水位恒定，使水的流速保持穩(wěn)定，讓計(jì)時(shí)越來越精確。但水鐘卻不易攜帶，不斷的補(bǔ)水也很麻煩。為了解決這些問題，人類繼續(xù)研究，終于發(fā)明了更方便、更準(zhǔn)確的計(jì)時(shí)工具擺鐘。老師先給大家講一個(gè)擺鐘發(fā)明的故事。師：我們來看這就是擺鐘，從外觀看，它的上半部分是鐘盤，鐘盤上有表盤、時(shí)針和分針，下半部分是一個(gè)單擺，由金屬的擺線和擺錘兩部分組成。擺鐘是怎樣實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)確計(jì)時(shí)的呢？師：想要了解這些問題，我們先來做一個(gè)擺，研究一下擺的運(yùn)動(dòng)有什么規(guī)律。制作擺需要用一條細(xì)線作擺線，上端固定，下端掛上一個(gè)小重物作為擺錘，這樣就組成了一個(gè)簡(jiǎn)單的擺。輕輕地拉開擺錘，使擺繩繃直，形成一個(gè)角度叫擺角，然后松手，讓擺錘自由擺動(dòng)。生活中有沒有跟擺類似的裝置？生：秋千有點(diǎn)像。生：游樂場(chǎng)的海盜船也像。師：研究擺動(dòng)的運(yùn)動(dòng)規(guī)律，還需要秒表計(jì)時(shí)。讓我們來測(cè)量一下擺每10秒擺動(dòng)的次數(shù)。我們?cè)趯?shí)驗(yàn)中需要注意的是：怎樣算擺動(dòng)1次？我們看到擺錘從一側(cè)的最遠(yuǎn)點(diǎn)A擺動(dòng)到另一側(cè)的最遠(yuǎn)點(diǎn)B，再擺回到原來的位置，這樣往返是一個(gè)周期，算擺動(dòng)1次。師：對(duì)！它們的運(yùn)動(dòng)都是擺動(dòng)。觀察這個(gè)擺的擺動(dòng)，我們一起用秒表計(jì)時(shí)，看看10秒擺動(dòng)幾個(gè)周期，老師負(fù)責(zé)計(jì)時(shí)，大家一起數(shù)次數(shù)。開始，1.2.3.4.5.6.7，停！我聽到有同學(xué)數(shù)到了8次，有同學(xué)數(shù)到了7次，怎么回事？生：應(yīng)該是7次，因?yàn)槟巴５臅r(shí)候，擺錘沒有擺回到頭，所以不應(yīng)該算。師：對(duì)！我們一定目不轉(zhuǎn)睛地看才行。都會(huì)做了嗎？生：會(huì)了。師：要注意小組成員的配合，實(shí)事求是地記錄。好了，各組可以做了，要做三次。（小組合作實(shí)驗(yàn)）師：匯報(bào)一下你們的測(cè)量結(jié)果。生：我們的擺10秒擺動(dòng)了8次。生：我們的都是9次。生：我們?nèi)蔚臄?shù)不一樣，一次是7次，另兩次都是6次。師：那你們?cè)趺聪耄可何覀兿朐僮鰩状慰匆豢础煟汉芎茫紫缺頁P(yáng)你們實(shí)事求是地記錄了數(shù)據(jù)，多做幾次是個(gè)好方法。師：我們自己組和自己組的三次數(shù)據(jù)比一比，會(huì)發(fā)現(xiàn)什么？生：我們發(fā)現(xiàn)我們組的擺每10秒擺動(dòng)的次數(shù)是一樣的。生：我們發(fā)現(xiàn)每次測(cè)量結(jié)果都差不多。師：這說明你們自己小組的擺擺動(dòng)的快慢是怎樣的？生：是一樣的。生：是相同的。師：我們也可以這樣說，對(duì)于同一個(gè)擺，擺動(dòng)的快慢是一定的，這叫做擺的等時(shí)性。正是擺具有這個(gè)特性，人們才能利用這個(gè)科學(xué)原理發(fā)明了擺鐘，就像水鐘的發(fā)明一樣。還記得水鐘是利用了什么科學(xué)原理嗎？生：是水流的等時(shí)性。師：好了，我們現(xiàn)在要把全班的數(shù)據(jù)放到一起再看看，有什么新發(fā)現(xiàn)？生：我們發(fā)現(xiàn)都是10秒，擺動(dòng)次數(shù)卻不一樣。師：為什么會(huì)這樣呢？先不著急提出自己的想法，現(xiàn)在你們可以離開座位，到別的組看一看，也可以作個(gè)小記者，采訪一下，看看能不能對(duì)你思考擺的快慢和什么因素有關(guān)的問題有所幫助。（生組間觀察交流）師：好了，現(xiàn)在誰能回答一下這個(gè)問題？生：我覺得擺的快慢和擺錘有關(guān)系。師：什么關(guān)系？生：擺錘越重，擺得越快。師：為什么這樣想？生：我發(fā)現(xiàn)2組的比我們的擺得快，他們的擺錘是鐵的，我們的是塑料的。師：別的組有也這樣想的嗎？生：我們也是這樣想的。師：你們這樣想的理由又是什么呢？和一組的理由一樣嗎？生：我們玩過秋千，覺得重的人擺起來快。師：是你們覺得，還是把輕重不同的人做過對(duì)比實(shí)驗(yàn)研究？生：是我們覺得。師：那你們認(rèn)為你們的觀點(diǎn)一定正確嗎？生：不一定，還需要通過對(duì)比實(shí)驗(yàn)來找證據(jù)。師：還有沒有其他的觀點(diǎn)？再回答時(shí)，請(qǐng)先說出你猜是什么因素影響擺的擺動(dòng)快慢，再描述具體怎么影響的，最后說出你這樣猜的證據(jù)，可以嗎？生：老師，我們組猜想擺角會(huì)影響擺的快慢，擺角越大，擺動(dòng)越快，因?yàn)槲覀兿霐[錘抬得越高，往下擺的速度會(huì)越快一些。生：我認(rèn)為是擺角越小，擺動(dòng)越快，因?yàn)閿[角小的時(shí)候，擺動(dòng)起來距離短，所以會(huì)快。師：真有意思，你們的猜想中有部分是相反的，其他同學(xué)怎么看？生：好像都有些道理。師：還有別的猜想嗎？生：沒有了。（停頓了一下之后）師：我看到有同學(xué)又舉手了，我們請(qǐng)他說說。生：我覺得也有可能是擺線的長(zhǎng)短，擺線越長(zhǎng)，擺得越慢。因?yàn)槿绻麛[線很長(zhǎng)很長(zhǎng)，擺一個(gè)周期應(yīng)該會(huì)時(shí)間也很長(zhǎng)。師：你怎么想到是擺線的長(zhǎng)度呢？生：我看大家都沒提到擺線，就想沒準(zhǔn)正確答案也許就是擺線呢。師：原來你是從這個(gè)角度想的，也很好！我們一起匯總一下大家的猜想，影響擺的擺動(dòng)快慢的因素可能有三個(gè)：擺錘的輕重、擺角的大小、擺線的長(zhǎng)短，是這樣嗎？生：是。師：我們今天做的實(shí)驗(yàn)都是對(duì)比實(shí)驗(yàn)。還記得我們學(xué)過的對(duì)比實(shí)驗(yàn)的要求嗎？生：對(duì)比實(shí)驗(yàn)只能有一個(gè)不同條件，其他條件都要相同。師：要注意這一點(diǎn)，例如要研究擺錘的輕重是否影響擺動(dòng)快慢的問題時(shí)，不同條件和相同條件分別是什么？生：一個(gè)不同條件，是擺錘不同，其他的條件擺線長(zhǎng)短、擺角大小都要相同。師：老師給你們準(zhǔn)備的是三種擺球，它們大小和形狀是一樣的，制作材料不一樣，分別是鐵球、木球、塑料球。師：下面由各小組自己選擇要研究的猜想，研究幾個(gè)都可以，但每個(gè)實(shí)驗(yàn)一定要多做幾次，最少做三次，并實(shí)事求是地干什么？生：記錄數(shù)據(jù)！師：對(duì)！我們對(duì)自己測(cè)得的每個(gè)數(shù)據(jù)要尊重，如實(shí)地記錄在記錄單里。（小組選擇問題進(jìn)行自主探究）師：好了，老師注意到大家都有了一些收獲。下面各小組開始匯報(bào)你們的研究。匯報(bào)時(shí)這樣描述：先說一下你們研究的是哪種猜想，原來是怎么想的，再展示你們記錄的數(shù)據(jù)，分析數(shù)據(jù)最后得出的是什么結(jié)論。哪個(gè)組先匯報(bào)？生：我們研究的是擺錘的輕重，我們?cè)瓉碚J(rèn)為擺錘越重，擺動(dòng)越快。大家看我們的數(shù)據(jù)：擺錘重時(shí)，都是8次，擺錘中和輕時(shí)也都是8次，所以我們的結(jié)論是擺錘的輕重不影響擺動(dòng)快慢。師：其他組也有研究擺錘輕重的嗎？和他們的結(jié)論一樣嗎？生：一樣。師：繼續(xù)匯報(bào)。生：我們?nèi)齻€(gè)猜想都做了，發(fā)現(xiàn)是擺線的長(zhǎng)度影響擺的快慢。師：把你們的證據(jù)一起拿給大家看看。生：師：有沒有不同意見？生：我們覺得擺角大小也會(huì)影響擺的快慢，我們發(fā)現(xiàn)擺角大的時(shí)候比擺角小的時(shí)候次數(shù)多一點(diǎn)。師：多多少？生：多一點(diǎn)，多不到半次。師：你們的認(rèn)真精神值得表揚(yáng)。我們是不是可以這樣描述：擺角的大小也會(huì)對(duì)擺的快慢產(chǎn)生一點(diǎn)小的影響？可以嗎？生：可以。師：現(xiàn)在讓我們來看看我們的收獲吧！師：如果你家的擺鐘總是比電視上的準(zhǔn)確時(shí)間慢，你能根據(jù)今天學(xué)習(xí)的知識(shí)提個(gè)建議嗎？生：因?yàn)閿[的快慢受擺線長(zhǎng)短影響，擺線越短，擺得越快。所以，可以把擺線調(diào)短一下試試。師：剛才我們研究了擺的快慢與什么因素有關(guān)的問題，我們通過實(shí)驗(yàn)證實(shí)了擺線的長(zhǎng)短對(duì)擺的擺動(dòng)快慢的影響是最明顯的。意大利的天文學(xué)家、物理學(xué)家和工程師伽利略是第一個(gè)發(fā)現(xiàn)單擺運(yùn)動(dòng)規(guī)律的科學(xué)家。伽利略發(fā)現(xiàn)了擺的運(yùn)動(dòng)規(guī)律，但真正應(yīng)用這一規(guī)律并發(fā)明擺鐘的是荷蘭科學(xué)家惠更斯。惠更斯接受伽利略關(guān)于單擺運(yùn)動(dòng)的分析，把單擺用于鐘表裝置，發(fā)明了擺鐘。師：今天我們要接受一個(gè)挑戰(zhàn)任務(wù)：做一個(gè)每分鐘擺動(dòng)60次的擺，也就是每秒鐘擺動(dòng)1次，有信心迎接這個(gè)挑戰(zhàn)嗎？生：有！師：小組先商量一下怎么做。（小組制訂制作計(jì)劃）師：匯報(bào)一下你們的計(jì)劃。生：我們上節(jié)課量了一下，我們組的擺每10秒擺動(dòng)了7次，擺線長(zhǎng)是約50厘米，需要把擺線縮短，我們打算每次縮短5厘米試一試，看看最后擺線多少厘米長(zhǎng)會(huì)一分鐘正好擺動(dòng)60次。師：這個(gè)方案好！尤其是每次縮短5厘米的設(shè)計(jì)很實(shí)際。生：我們想先做一個(gè)短的擺，再把擺線加長(zhǎng)，一點(diǎn)點(diǎn)試。師：大家覺得他們的計(jì)劃怎樣？生：可以，就是一次次接擺線有點(diǎn)麻煩。生：我們可以先準(zhǔn)備一根長(zhǎng)擺線，從短的一點(diǎn)點(diǎn)放長(zhǎng)呀？生：那就沒問題了。師：還有嗎？生：老師，我們想先查資料，看看過去人們是怎么試的，看看最后的擺線是多長(zhǎng)。師：看來你們是從本單元的學(xué)習(xí)過程中有了收獲，也很好，不過現(xiàn)在收集資料有點(diǎn)來不及了，今天先試試，課后再去收集資料，驗(yàn)證一下我們今天的成果可以嗎？生：好的。師：由于這是一個(gè)需要不斷嘗試的過程，所以老師給大家充足的時(shí)間，直到成功為止，要有耐心。（生小組合作完成制作）師：展示一下你們的偉大成就吧！生：我們最后的結(jié)果是，擺線長(zhǎng)25厘米時(shí)，擺一分鐘能擺60次。師：其他組呢？生：我們的也是。生：我們的差不多。師：為我們的成功鼓掌！同學(xué)們，精確時(shí)間的步伐這個(gè)單元的學(xué)習(xí)到這里就要結(jié)束了。在這個(gè)單元里，我們了解了人類對(duì)計(jì)時(shí)工具的發(fā)明歷史，也自己動(dòng)手制作了一些計(jì)時(shí)工具的模型。想必你也逐漸了解了人們對(duì)于精確計(jì)時(shí)的不懈追求，以及精確計(jì)時(shí)對(duì)社會(huì)發(fā)展的意義，是不是也想?yún)⑴c其中呢？最后，老師還想請(qǐng)你思考：人類為什么能發(fā)明這些計(jì)時(shí)工具呢？我們從其中學(xué)到了什么寶貴的精神財(cái)富呢？生：因?yàn)槿祟愐恢毕胫圃斐龈鼫?zhǔn)確、方便的計(jì)時(shí)工具。生：因?yàn)槲覀兛傁Ｍ麥y(cè)時(shí)間越準(zhǔn)越好。師：計(jì)時(shí)工具的發(fā)明除了有人類不斷增長(zhǎng)的需求外，還有什么原因呢？生：還要有科學(xué)家的研究發(fā)現(xiàn)。生：就像伽利略發(fā)現(xiàn)了擺的等時(shí)性，惠更斯利用這個(gè)規(guī)律發(fā)明了擺鐘一樣。生：水鐘也是，水鐘利用的是水流的等時(shí)性原理。師：真的很好！這些收獲你們要記在自己的腦子里。我們從科學(xué)家、發(fā)明家身上學(xué)到了什么寶貴的科學(xué)精神呢？生：愛動(dòng)腦筋。生：喜歡動(dòng)手制作。生：不怕困難。生：要學(xué)會(huì)制訂計(jì)劃。生：。師：真是收獲滿滿呀！【教學(xué)反思】在小學(xué)科學(xué)課上，激發(fā)和保持學(xué)生的學(xué)習(xí)動(dòng)機(jī)，從心理學(xué)的角度來講，獲得成功時(shí)的愉悅心情是一種很有效的催化劑。本課我們看到了他們獲得成功時(shí)臉上滿足而驕傲的笑容。一定意義上，這些收獲的潛在價(jià)值是巨大的，也是教師應(yīng)該著重營(yíng)造的。本課使用了任務(wù)驅(qū)動(dòng)式教學(xué)方式，迎合了這個(gè)年齡段學(xué)生喜歡挑戰(zhàn)的心理特點(diǎn)，并且在挑戰(zhàn)過程中，小組合作意識(shí)和組員間良好的信任態(tài)度得以加強(qiáng)。即使個(gè)別組由于各種客觀和主觀原因沒有成功，但他們也沒有出現(xiàn)內(nèi)部埋怨和指責(zé)的現(xiàn)象，而是相互鼓勵(lì)，表示課后還要繼續(xù)做下去，這樣的學(xué)習(xí)效果同樣令人欣喜。所以，在小學(xué)科學(xué)課堂實(shí)踐過程中，我們一定要兼顧兩種學(xué)習(xí)價(jià)值的體現(xiàn)，即學(xué)科本體價(jià)值和教育價(jià)值的雙重實(shí)現(xiàn)。【總結(jié)點(diǎn)評(píng)】本課由兩個(gè)主要活動(dòng)組成，第一，設(shè)計(jì)制作一個(gè)一分鐘擺動(dòng)60次的擺；第二，對(duì)本單元學(xué)習(xí)經(jīng)歷進(jìn)行學(xué)習(xí)型反思與總結(jié)。第一個(gè)活動(dòng)，對(duì)于四年級(jí)學(xué)生來講還是有一定的難度的，所以教師給予了學(xué)生充足的時(shí)間，這個(gè)活動(dòng)對(duì)于學(xué)生的耐心是一種挑戰(zhàn)，所以教師一直鼓勵(lì)學(xué)生，給他們信心。當(dāng)然，當(dāng)學(xué)生獲得成功的喜悅后，一切就顯得有價(jià)值了。第二個(gè)活動(dòng)雖然時(shí)間短了些，但從單元學(xué)習(xí)目標(biāo)的達(dá)成度來講又是很重要的，有點(diǎn)石成金的效果。特別是教師引領(lǐng)學(xué)生從兩個(gè)方面進(jìn)行了反思，一個(gè)是技術(shù)的發(fā)明與發(fā)展的本質(zhì)，一個(gè)是技術(shù)探索需具備的科學(xué)態(tài)度與科學(xué)精神，這兩方面的引領(lǐng)幫助學(xué)生感悟到了一些知識(shí)以外的收獲，有效地完成了本單元的學(xué)習(xí)目標(biāo)