5.擺鐘的秘密【教學分析】本課屬于技術與工程領域，具體包括：了解擺鐘發明的歷史，探究擺鐘的科學原理基礎擺的等時性，進一步探究影響擺的擺動快慢的因素，設計制作一個一分鐘擺動60次的擺，最后對本單元進行整體回顧與總結，發展對技術工程的認識。本課中有對科學概念的探究式教學，又有計時工具模型的設計與制作實踐活動，是一節典型的科學探究與技術實踐相結合的科學課。這兩個內容都是很重要的，都要有效地實施。其中，關于擺的秘密的探究活動是一個典型的對比實驗類探究活動，對于培養學生探究意識與探究能力的提升很有意義。雖然教材的閱讀部分已經呈現了擺的等時性的科學概念，教學中還是應該將這一內容按照科學探究的一般過程和方法進行規范教學，這個實驗探究活動也會為后續技術類的實踐活動提供科學原理與實踐經驗方面的支撐。【教學目標】（1）知道同一個擺，擺的擺動快慢是一定的。擺的快慢與擺線長短有關，擺線越短，擺動越快。調節擺線長度，可以制作一個一分鐘擺動60次的擺。（2）實驗探究擺的等時性和影響擺動快慢因素，形成科學概念。能依據擺的科學原理制作一個一分鐘擺動60次的擺，發展科學探究能力和動手實踐能力。（3）愿意用實驗的方法探究并發現科學原理，喜歡動手做，并發展實事求是、認真細致的科學精神。（4）體會到人類的不斷追求，不斷產生的新需要和科學原理的新發現都促進了科學技術的不斷發展。教學重點：知道同一個擺，擺的擺動快慢是一定的。教學難點：愿意用實驗的方法探究并發現科學原理。【教學準備】材料準備：教學課件：伽利略發現擺的科學原理、惠更斯發明擺鐘的事跡資料。學生實驗材料：鐵架臺、線繩、同體積形狀不同質量的擺錘三個、直尺、量角器、記錄單等?；顒訄龅兀航淌一驅嶒炇??！窘虒W過程】本課按照設計與制作類課程來組織教學過程，包括明確任務收集信息（實驗探究）設計制作（包括設計方案、動手制作等基本步驟）反思評價幾個主要活動。最后進行本單元回顧與總結提升。1.導入活動師：同學們好，在上節課，從單級漏刻到多級漏刻，我們認識了我國古代計時的主要儀器漏刻，知道了通過控制漏壺中的水位恒定，使水的流速保持穩定，讓計時越來越精確。但水鐘卻不易攜帶，不斷的補水也很麻煩。為了解決這些問題，人類繼續研究，終于發明了更方便、更準確的計時工具擺鐘。老師先給大家講一個擺鐘發明的故事。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、時針和分針，下半部分是一個單擺，由金屬的擺線和擺錘兩部分組成。擺鐘是怎樣實現準確計時的呢？師：想要了解這些問題，我們先來做一個擺，研究一下擺的運動有什么規律。制作擺需要用一條細線作擺線，上端固定，下端掛上一個小重物作為擺錘，這樣就組成了一個簡單的擺。輕輕地拉開擺錘，使擺繩繃直，形成一個角度叫擺角，然后松手，讓擺錘自由擺動。生活中有沒有跟擺類似的裝置？生：秋千有點像。生：游樂場的海盜船也像。師：研究擺動的運動規律，還需要秒表計時。讓我們來測量一下擺每10秒擺動的次數。我們在實驗中需要注意的是：怎樣算擺動1次？我們看到擺錘從一側的最遠點A擺動到另一側的最遠點B，再擺回到原來的位置，這樣往返是一個周期，算擺動1次。師：對！它們的運動都是擺動。觀察這個擺的擺動，我們一起用秒表計時，看看10秒擺動幾個周期，老師負責計時，大家一起數次數。開始，1.2.3.4.5.6.7，停！我聽到有同學數到了8次，有同學數到了7次，怎么回事？生：應該是7次，因為您喊停的時候，擺錘沒有擺回到頭，所以不應該算。師：對！我們一定目不轉睛地看才行。都會做了嗎？生：會了。師：要注意小組成員的配合，實事求是地記錄。好了，各組可以做了，要做三次。（小組合作實驗）師：匯報一下你們的測量結果。生：我們的擺10秒擺動了8次。生：我們的都是9次。生：我們三次的數不一樣，一次是7次，另兩次都是6次。師：那你們怎么想？生：我們想再做幾次看一看。師：很好，首先表揚你們實事求是地記錄了數據，多做幾次是個好方法。師：我們自己組和自己組的三次數據比一比，會發現什么？生：我們發現我們組的擺每10秒擺動的次數是一樣的。生：我們發現每次測量結果都差不多。師：這說明你們自己小組的擺擺動的快慢是怎樣的？生：是一樣的。生：是相同的。師：我們也可以這樣說，對于同一個擺，擺動的快慢是一定的，這叫做擺的等時性。正是擺具有這個特性，人們才能利用這個科學原理發明了擺鐘，就像水鐘的發明一樣。還記得水鐘是利用了什么科學原理嗎？生：是水流的等時性。師：好了，我們現在要把全班的數據放到一起再看看，有什么新發現？生：我們發現都是10秒，擺動次數卻不一樣。師：為什么會這樣呢？先不著急提出自己的想法，現在你們可以離開座位，到別的組看一看，也可以作個小記者，采訪一下，看看能不能對你思考擺的快慢和什么因素有關的問題有所幫助。（生組間觀察交流）師：好了，現在誰能回答一下這個問題？生：我覺得擺的快慢和擺錘有關系。師：什么關系？生：擺錘越重，擺得越快。師：為什么這樣想？生：我發現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比實驗研究？生：是我們覺得。師：那你們認為你們的觀點一定正確嗎？生：不一定，還需要通過對比實驗來找證據。師：還有沒有其他的觀點？再回答時，請先說出你猜是什么因素影響擺的擺動快慢，再描述具體怎么影響的，最后說出你這樣猜的證據，可以嗎？生：老師，我們組猜想擺角會影響擺的快慢，擺角越大，擺動越快，因為我們想擺錘抬得越高，往下擺的速度會越快一些。生：我認為是擺角越小，擺動越快，因為擺角小的時候，擺動起來距離短，所以會快。師：真有意思，你們的猜想中有部分是相反的，其他同學怎么看？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：我看到有同學又舉手了，我們請他說說。生：我覺得也有可能是擺線的長短，擺線越長，擺得越慢。因為如果擺線很長很長，擺一個周期應該會時間也很長。師：你怎么想到是擺線的長度呢？生：我看大家都沒提到擺線，就想沒準正確答案也許就是擺線呢。師：原來你是從這個角度想的，也很好！我們一起匯總一下大家的猜想，影響擺的擺動快慢的因素可能有三個：擺錘的輕重、擺角的大小、擺線的長短，是這樣嗎？生：是。師：我們今天做的實驗都是對比實驗。還記得我們學過的對比實驗的要求嗎？生：對比實驗只能有一個不同條件，其他條件都要相同。師：要注意這一點，例如要研究擺錘的輕重是否影響擺動快慢的問題時，不同條件和相同條件分別是什么？生：一個不同條件，是擺錘不同，其他的條件擺線長短、擺角大小都要相同。師：老師給你們準備的是三種擺球，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，研究幾個都可以，但每個實驗一定要多做幾次，最少做三次，并實事求是地干什么？生：記錄數據！師：對！我們對自己測得的每個數據要尊重，如實地記錄在記錄單里。（小組選擇問題進行自主探究）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你們的研究。匯報時這樣描述：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據，分析數據最后得出的是什么結論。哪個組先匯報？生：我們研究的是擺錘的輕重，我們原來認為擺錘越重，擺動越快。大家看我們的數據：擺錘重時，都是8次，擺錘中和輕時也都是8次，所以我們的結論是擺錘的輕重不影響擺動快慢。師：其他組也有研究擺錘輕重的嗎？和他們的結論一樣嗎？生：一樣。師：繼續匯報。生：我們三個猜想都做了，發現是擺線的長度影響擺的快慢。師：把你們的證據一起拿給大家看看。生：師：有沒有不同意見？生：我們覺得擺角大小也會影響擺的快慢，我們發現擺角大的時候比擺角小的時候次數多一點。師：多多少？生：多一點，多不到半次。師：你們的認真精神值得表揚。我們是不是可以這樣描述：擺角的大小也會對擺的快慢產生一點小的影響？可以嗎？生：可以。師：現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確時間慢，你能根據今天學習的知識提個建議嗎？生：因為擺的快慢受擺線長短影響，擺線越短，擺得越快。所以，可以把擺線調短一下試試。師：剛才我們研究了擺的快慢與什么因素有關的問題，我們通過實驗證實了擺線的長短對擺的擺動快慢的影響是最明顯的。意大利的天文學家、物理學家和工程師伽利略是第一個發現單擺運動規律的科學家。伽利略發現了擺的運動規律，但真正應用這一規律并發明擺鐘的是荷蘭科學家惠更斯。惠更斯接受伽利略關于單擺運動的分析，把單擺用于鐘表裝置，發明了擺鐘。師：今天我們要接受一個挑戰任務：做一個每分鐘擺動60次的擺，也就是每秒鐘擺動1次，有信心迎接這個挑戰嗎？生：有！師：小組先商量一下怎么做。（小組制訂制作計劃）師：匯報一下你們的計劃。生：我們上節課量了一下，我們組的擺每10秒擺動了7次，擺線長是約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會一分鐘正好擺動60次。師：這個方案好！尤其是每次縮短5厘米的設計很實際。生：我們想先做一個短的擺，再把擺線加長，一點點試。師：大家覺得他們的計劃怎樣？生：可以，就是一次次接擺線有點麻煩。生：我們可以先準備一根長擺線，從短的一點點放長呀？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。師：看來你們是從本單元的學習過程中有了收獲，也很好，不過現在收集資料有點來不及了，今天先試試，課后再去收集資料，驗證一下我們今天的成果可以嗎？生：好的。師：由于這是一個需要不斷嘗試的過程，所以老師給大家充足的時間，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：我們最后的結果是，擺線長25厘米時，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！同學們，精確時間的步伐這個單元的學習到這里就要結束了。在這個單元里，我們了解了人類對計時工具的發明歷史，也自己動手制作了一些計時工具的模型。想必你也逐漸了解了人們對于精確計時的不懈追求，以及精確計時對社會發展的意義，是不是也想參與其中呢？最后，老師還想請你思考：人類為什么能發明這些計時工具呢？我們從其中學到了什么寶貴的精神財富呢？生：因為人類一直想制造出更準確、方便的計時工具。生：因為我們總希望測時間越準越好。師：計時工具的發明除了有人類不斷增長的需求外，還有什么原因呢？生：還要有科學家的研究發現。生：就像伽利略發現了擺的等時性，惠更斯利用這個規律發明了擺鐘一樣。生：水鐘也是，水鐘利用的是水流的等時性原理。師：真的很好！這些收獲你們要記在自己的腦子里。我們從科學家、發明家身上學到了什么寶貴的科學精神呢？生：愛動腦筋。生：喜歡動手制作。生：不怕困難。生：要學會制訂計劃。生：。師：真是收獲滿滿呀！【教學反思】在小學科學課上，激發和保持學生的學習動機，從心理學的角度來講，獲得成功時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臉上滿足而驕傲的笑容。一定意義上，這些收獲的潛在價值是巨大的，也是教師應該著重營造的。本課使用了任務驅動式教學方式，迎合了這個年齡段學生喜歡挑戰的心理特點，并且在挑戰過程中，小組合作意識和組員間良好的信任態度得以加強。即使個別組由于各種客觀和主觀原因沒有成功，但他們也沒有出現內部埋怨和指責的現象，而是相互鼓勵，表示課后還要繼續做下去，這樣的學習效果同樣令人欣喜。所以，在小學科學課堂實踐過程中，我們一定要兼顧兩種學習價值的體現，即學科本體價值和教育價值的雙重實現。【總結點評】本課由兩個主要活動組成，第一，設計制作一個一分鐘擺動60次的擺；第二，對本單元學習經歷進行學習型反思與總結。第一個活動，對于四年級學生來講還是有一定的難度的，所以教師給予了學生充足的時間，這個活動對于學生的耐心是一種挑戰，所以教師一直鼓勵學生，給他們信心。當然，當學生獲得成功的喜悅后，一切就顯得有價值了。第二個活動雖然時間短了些，但從單元學習目標的達成度來講又是很重要的，有點石成金的效果。特別是教師引領學生從兩個方面進行了反思，一個是技術的發明與發展的本質，一個是技術探索需具備的科學態度與科學精神，這兩方面的引領幫助學生感悟到了一些知識以外的收獲，有效地完成了本單元的學習目標