视频标签:全国小学科学,实验教学微课
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视频课题:第五届全国小学科学实验教学微课视频《钟摆的秘密》郑州
教学设计、课堂实录及教案:第五届全国小学科学实验教学微课视频《钟摆的秘密》郑州市金水区南阳路第三小学小学科学
用科技的力量助力科学教学
——《钟摆的秘密》实验教学说课设计
郑州市金水区南阳路第三小学 李毓
一、选用教材
本课使用的教材为大象版义务教育课程标准实验教科书《科学》2006年6月第一版,五年级上册第二单元《时间的脚步》第二课《钟摆的秘密》。
《时间的脚步》这一单元属于“探究过程能力训练”单元,由《精确时间的步伐》《钟摆的秘密》《小水钟》《小小钟表设计师》四组相互联系、融会贯通的主题探究活动组成。二级目标是:“能对搜集到的众多资料和数据进行分析和整理”。
《钟摆的秘密》是一节通过测量探究活动,发现科学规律的课。教材从发现问题出发,通过观察分析“钟摆是怎样工作的”和“摆在钟表里的作用”,进行实验探究“摆速与摆线和摆锤的关系”,在实验中发现“摆的快慢与哪些因素有关”。 实际上,摆的运动规律包含了地球引力、重力势能、动能转化、摩擦、阻力等大量知识点。对于小学阶段,不需要让学生掌握这些比较深奥的知识理论,只要学生能够通过实验知道“摆的摆动快慢和摆线长度有关,与摆锤轻重无关,与摆幅大小无关。同一个摆,摆线越长,摆动越慢;摆线越短,摆动越快”即可。
二、学情分析
四、五年级的学生经过两年的科学学习,基本了解科学探究的过程:假设猜想——实验探究——数据分析——得出结论。在之前的学习中,学生能够进行小组分工合作,完成简单的实验操作,进行实验记录,并根据实验数据作出分析判断。基于此,本节课采用学生自主实验探究的学习模式,通过动手操作,在实验中发现“摆的快慢与哪些因素有关”。
三、实验教学目标
1.科学知识目标
(1)通过研究摆钟的构造,发现摆是摆钟的“控制核心”。
(2)通过对比实验探究摆速与摆线、摆锤、摆幅之间的关系,验证摆的运动规律。
2.科学探究目标
(1)能推测摆的摆动快慢与什么有关。
(2)能设计并做实验进行研究。
(3)能对实验的数据进行分析推理,并根据有效数据得出科学的结论。
3.科学态度目标
(1)初步意识的精确数据是需要反复测量的。
(2)认识到实验中团队合作、操作规范、发现推理是很重要的。
(3)对新问题有继续研究的愿望。
4.科学、技术、社会与环境目标
明白人类的好奇和社会的需求是科学技术发展的动力。
四、实验教学重难点
1.教学重点
(1)自主设计影响摆速因素的对比实验。
(2)通过对比实验探究出摆速与摆线、摆锤之间的关系。
2.教学难点
对实验数据进行逻辑推理,根据有效数据得出科学结论。
五、实验器材和创新要点
本课是一节非常经典的实验教学课,通常在教学中是以铁架台作为实验器材(如图1),以单摆的形式进行,测量同一个摆在相同时间内摆动的次数是否相同,通过控制实验条件,改变摆线长度和摆锤轻重进行变量实验,从而找出影响摆速的因素。使用单摆进行对比实验有一定的局限,易产生误差。
图1 传统实验器材
因此,我们对实验教具进行了创新性设计(如图2),使对比实验能够在近似条件下同时进行,尽量排除干扰因素,保证实验结果的科学性。这个教具的使用,能够降低学生动手操作的难度,控制实验的精确度,便于学生自主进行实验探究。
图2 自制教具:智能组合摆
教具创新设计如下:
(1)采用光电感应门。通过教具上的光电感应门实现摆动时自动计数,将数据传输到电脑上同步显示,有效地降低了人工计数的误差。光电门还可以测量摆动一次所用的时间,更准确地比较摆动快慢。
(2) 单摆使用时,还可以电脑同步计时,省去了秒表手工计时的环节,进一步降低了误差。
(3)实验教具以多摆并列的架构呈现,减少了实验的次数,提高了实验的效率,三个不同变量的实验一次完成,对比实验的准确度大大提高,也让学生更加直观地对实验过程进行观察对比。
(4)实验教具采用统一释放装置,减少手工操作带来的误差。
(5)实验教具整合了量角器、摆绳长度测量装置,便于使用,进一步减少误差。
通过这个创新教具的使用,不同摆的对比实验同步完成,能够避免实验过程中人为因素的干扰造成的实验误差,学生可以借助实验教具,通过实验探究,进行数据分析,从而得出结论。这样的科学探究过程才能更具有科学性。
六、实验原理
实验用控制变量的方法进行。通过三组实验,验证摆速和摆长有关,与摆锤轻重无关,与摆幅大小无关;同一个摆,摆线越长,摆动越慢,摆线越短,摆动越快。
七、实验教学内容
教学过程共分为五个环节。
第一个环节为“创设情境,游戏导入”。
首先老师进行游戏介绍:“在上一课的学习后,同学们都选用不同的材料制作了自己的摆,今天我们就来一起玩一玩!我给你们计时,20秒的时间,数一数自己的摆摆动了多少次?”这样的游戏形式,能够迅速调动学生的兴趣。游戏结束后,询问学生:“你们的摆都摆动了多少次?”由于学生自制的摆长短不一,20秒钟的时间,摆动的次数也不相同,由此引出问题:“都是20秒,为什么大家的摆摆动的次数不一样?”学生交流时猜测,大家的摆有差异,长短不同,摆锤材质、形状不同,摆动幅度大小也不一样,这些因素可能导致了摆动次数的差异。此时老师并不对学生的猜测做评价,将学生猜测的因素板书后,告诉学生:“我们通过实验来验证。”
接下来进入课堂的主要环节“设计实验,验证猜想”。
首先老师给学生介绍实验器材:“这是智能组合摆,上面可以同时悬挂三个摆。侧面的量角器可以测量摆动的幅度;标尺可以测量摆线的长度;特别是下方的三个可调节高度的光电门,我们的摆从这里经过一次就计一次,同时还能在电脑屏幕上同步显示。”除了介绍功能,由于光电门计数与计算摆的次数方法不同,此时老师对这一点进行强调,避免学生在实验当中混淆。老师介绍:“需要我们注意的是,我们计算摆的摆动次数是来回一次计作一次,光电门是通过一次计一次,所以电脑上显示的数据实际上是摆的摆动次数的两倍。实验中为了准确记录,我们按电脑显示数据来记录。”
接下来进行实验。实验共分三组,每组实验都需要学生先制定实验方案,再进行实验,实验完成后对数据进行分析,得出结论,并做好实验记录。三组实验都采用对比实验的方法,实验过程相似,所以老师着重指导学生进行第一组实验。在进行第一组实验时,老师指导学生使用智能组合摆的各项功能,适时提醒学生注意实验中控制好各项条件,实验数据才能更科学准确。特别是对于数据的处理分析,引导学生借助其它学科学过的柱状图、折线图的方法,使数据更加直观,同时也增强学生综合运用多学科知识学习的能力。通过第一组实验,学生已经基本能够熟练操作智能组合摆,第二、三组实验由学生自主完成。
第三个环节是“数据分析,得出结论”。
实验记录表清晰明了(见表1)。表头记录每次实验的内容,“不同条件”一栏填写每次实验的变量,如摆线的长短、不同种类的摆锤。除了三次实验数据的记录,还设计了“合计”一栏。因为学生在操作实验时,计时会存在一定的误差,数据可能会出现一定的上下浮动,增加了“合计”栏,能够使实验数据更明晰,便于学生对数据进行分析。
对摆速的影响
不同条件 |
30秒钟通过次数 | ||||
第一次 | 第二次 | 第三次 | 合计 | ||
摆1 | |||||
摆2 | |||||
摆3 | |||||
我的发现: |
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