《摆的研究》教材分析及教学设想 小学科学五下

中心小学  汪金良

一、     单元教材

这一单元主题是关于“时间的测量”，要让学生使用一些测量时间的重要设备做实验，从太阳钟、水钟到机械擒纵器……使学生在研究“创造”（制作）计时工具的实践过程中，了解人类计时仪器的发展史，认识技术对人类社会发展的作用。

我们先来看一看这一单元的内容安排： 第一课，“时间在流逝”，主要让学生对某一个时间段进行估计和感受；第二——五课，“太阳钟”、“用水测量时间”、“我的水钟”和“机械摆钟”，分别引导学生讨论和思考日晷、水钟和摆钟的构造和原理；第六——八课，“摆的研究”、“做一个钟摆”和“制作一个一分钟计时器”则指导学生对摆钟的制造原理和设计进行了更为深入的研究和探索。

时间是一种看不见，摸不着的事物，时间运行的轨迹，是根据其他物体的有规律运动的轨迹来记录的。所以本单元“时间的测量”过程，从某种意义上来说，也是对“事物有规律运动”的认识活动过程。

其实，本单元前五课是了解认识一些计时工具，并知道他们的一些发展史，后3课则是研究制作具体的计时工具，而“摆的研究”则是后面这一部分的起始课或基础课，是为后面的制作打基础的。

二、     课时教材

这一课是研究摆，学生对摆已经有了初步的了解，首先是日常生活中与摆相关的事物，如秋千、拳击沙袋等，其次，前一课了解的钟摆和自制单摆，学生对摆的运动特点，摆的各部分名称（支架、摆线、摆锤、摆幅）以及操作摆有了初步的了解。但课开始前我还是对学生进行了摆的操作的回顾，一则让他们明白本课中摆的操作要求，二则进一步了解一下他们对摆操作的掌握情况，其次是通过活动激发他们学习本课的兴趣。

这一课分为三部分，第一部分其实是课的导入。通过两个问题“不同的摆自由摆动的快慢一样吗？”与“摆的快慢与什么有关？”引出问题。几幅卡通话其实是对今天活动的猜测，也是对前一课活动的提示和提升。图中一个小男孩说：好象跟摆绳的长度有关。这个小男孩提出这个观点，说明他是经过观察的。因为学生制作的摆摆锤的重量是相差不多的，但摆绳的长度是有差异的。图中的一位小女孩说：可能与摆锤的重量有关吧。这个观点也反映了大多数学生原有认知的。边上一位男孩说：与摆的幅度也有关系的。也代表了一些学生的想法。但图中另一位男生提出了：根据以前的观测，摆幅大小对摆的速度影响不大，一则，部分的排除了前一位同学的看法，一则表示他把上一节课观察到的现象与这节课联系了起来，是思维发展比较超前学生的代表。在“机械钟摆”中，学生观察了不同摆幅的摆在相同时间内摆动次数是一样的，所以这位学生就提出了“与摆幅没有多大关系”的观点。也有一位同学提出：我们还是做实验观察一下吧，提示所有的争论最终都要靠实验来验证。

第二部分是用摆做实验，第一个问题是“摆锤的重量是否影响摆的次数”，要让学生知道在这里哪个是变量（也就是需要研究的问题），哪些是不变量（即无关因素），对无关因素（不变量）我们要进行控制，从而保证所要研究问题结果的精确性。在这里要控制的主要因素是摆绳和摆幅，这里我也让学生明白，控制不变量，是在我们实验的环境下力所能及的尽可能的控制不变量，还有如摆动的方向，摆锤的大小（介绍摆锤的选择），每一次人不要凑得太近，最好同一个人控制摆锤的摆动等。

摆锤的轻重，书本上是用一倍、二倍、三倍重来表示摆锤的轻重变化的，因为在这里只要摆锤轻重变化明显，就能说明问题，所以我把它改成较轻（空摆）、较重（塑料）、更重(铁块)。

第二个问题是“摆绳的长度是否影响摆的次数”。因为有前一个实验作基础，所以这个实验的设计相对较简单。但这个实验有两次学生自己操作改变摆线长短，这样，对学生操作的要求有所提高。我在实验中是让他们根据铁架台的高度（或按照10CM、20CM）自己设计好摆线的长度，也是对他们自己设计实验的一次锻炼。

学生在做完以上两个实验后，进行的是对这两个实验的讨论和分析，用了三个递进的问题“摆的快慢与绳长有关吗？与摆的重量有关吗？什么样的摆摆动得快，什么样的摆摆动得慢，我们是怎么知道的？”这三个问题其实学生通过实验是不难得出结论的，关键是对学生所获得的数据进行有理有据的分析，在分析的基础上学生再去思考，就不难得出结论了（摆的摆动快慢与摆锤轻重无关，与摆绳长短有关，同一个摆中，摆绳越长摆动越慢，摆绳越短摆动越快）。

最后一部分教材是，讨论两个摆的摆动快慢情况，它们的摆绳长短一样，但摆锤的长短不同。通过实验观察，再次激发学生的内心矛盾（摆长一样，为什么摆动速度还会不一样呢？），要让学生明白，影响摆摆动快慢的真正因素是摆的摆长，而不完全是摆绳，摆绳只是摆长的一部分，真正的摆长是支架到摆锤重心的距离。同时这一块教材，也是为下一课《做一个钟摆》作准备的。

三、教学过程

在这一课中，我把教学目标确定为

科学知识：摆的摆动快慢与摆绳长短有关。

同一个摆，摆绳越长摆动越慢，摆绳越短摆动越快。

过程与方法：推测摆的摆动快慢与什么有关。

进行改变摆的摆锤、摆的摆长对摆的次数是否产生影响的实验研究。

对实验结果数据进行分析，并根据分析进行预测。

情感态度价值观：初步意识到精确测量结果的得到是需要反复测量的。

          认识到在实验中细心观察发现新的问题是很重要的。

          对新问题有继续研究的欲望。

其实都是教参上的内容，只是稍做改动。

课开始我先以一个“猜一猜”的活动和前一课知识导入，一则尽可能激发他们的兴趣，二则也是对前一课知识的回顾和对本课操作要注意的地方先行进行指导（如把摆线绑在铁架台上的要求）。

接着我让他们猜测估计，影响摆摆动快慢的因素有哪些，并把他们的猜测记录在黑板上，并且要求猜测可能的估计结果（其实是实验研究的一种假设，如猜测摆锤重量是影响摆摆动快慢的因素，就要求估计好他的可能结果，或越重摆摆动越慢，或越重摆摆动越快）。而且鼓励学生猜测的更详细更周全，最好把可能的影响因素都猜测出来。

学生进行了猜测后，就马上让他们根据研究的问题方向设计研究的方案（课中我直接以改变量和不变量的寻找为依托进行，一则，让他们明白对比实验的变量因素，这也是五年级学生新接触的一个知识，二则，让他们体会设计实验的方法），第一个实验——摆锤重量与摆速的研究，我分步重点和生一起设计，第二个则就让一个学生全部讲完，而后面几个则只是泛泛一点，让他们自己去设计，把重点放在了本节课的两个实验上。

接下去，我进行实验操作注意事项的指导和讲解，这两个实验我是安排在一起做的，因此注意点较多，如果无规则乱讲，一则讲不清楚也容易漏掉，而且学生也听不清楚。我着重从两个方面去讲，一是操作要求，二是精确性要求。有些要求是这两个实验特殊的要求，摆线的固定方法，摆锤的轻重，摆的摆动要求（平稳，不碰到其他东西），放摆的要求（拉紧摆绳自然张开手而不是用力推一下），数摆的方法（摆动一个来回算一次）等，有些是这个实验提高精确性的要求，如计时秒表的读法，计时和操作摆一个同学，幅度不要超过90度，多次测量等。

然后是学生分组做对比实验，过程中我着重对学生的操作进行重点指导监督，因为，只要操作没问题，学生还是能较顺利的得出结论的。（说一说实际过程中学生操作的主要问题）

接下来是对学生的数据进行分析，我是让他们自己按小组依次汇报总结，再在他们总结的基础上进行提炼。（谈一谈实际分析的情况）

在学生强调了摆绳的长是影响摆摆动快慢的因素后，出示两个摆（摆绳长短一样，但摆锤长短不一样），让学生估计他们的摆动情况，然后集体进行测量证实，通过一次测量得出结论时，在强调应该多次测量，而不能仅凭一次的数据就可以得出结论的。