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視頻標簽：全國小學科學,實驗教學微課
所屬欄目：模擬課、微型課及試講
視頻課題：第五屆全國小學科學實驗教學微課視頻《鐘擺的秘密》鄭州
教學設計、課堂實錄及教案：第五屆全國小學科學實驗教學微課視頻《鐘擺的秘密》鄭州市金水區南陽路第三小學小學科學
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——《鐘擺的秘密》實驗教學說課設計
鄭州市金水區南陽路第三小學 李毓
一、選用教材
本課使用的教材為大象版義務教育課程標準實驗教科書《科學》2006年6月第一版，五年級上冊第二單元《時間的腳步》第二課《鐘擺的秘密》。
《時間的腳步》這一單元屬于“探究過程能力訓練”單元，由《精確時間的步伐》《鐘擺的秘密》《小水鐘》《小小鐘表設計師》四組相互聯系、融會貫通的主題探究活動組成。二級目標是：“能對搜集到的眾多資料和數據進行分析和整理”。
《鐘擺的秘密》是一節通過測量探究活動，發現科學規律的課。教材從發現問題出發，通過觀察分析“鐘擺是怎樣工作的”和“擺在鐘表里的作用”，進行實驗探究“擺速與擺線和擺錘的關系”，在實驗中發現“擺的快慢與哪些因素有關”。 實際上，擺的運動規律包含了地球引力、重力勢能、動能轉化、摩擦、阻力等大量知識點。對于小學階段，不需要讓學生掌握這些比較深奧的知識理論，只要學生能夠通過實驗知道“擺的擺動快慢和擺線長度有關，與擺錘輕重無關，與擺幅大小無關。同一個擺，擺線越長，擺動越慢；擺線越短，擺動越快”即可。
二、學情分析
四、五年級的學生經過兩年的科學學習，基本了解科學探究的過程：假設猜想——實驗探究——數據分析——得出結論。在之前的學習中，學生能夠進行小組分工合作，完成簡單的實驗操作，進行實驗記錄，并根據實驗數據作出分析判斷。基于此，本節課采用學生自主實驗探究的學習模式，通過動手操作，在實驗中發現“擺的快慢與哪些因素有關”。
三、實驗教學目標
1.科學知識目標
(1)通過研究擺鐘的構造，發現擺是擺鐘的“控制核心”。
(2)通過對比實驗探究擺速與擺線、擺錘、擺幅之間的關系，驗證擺的運動規律。
2.科學探究目標
(1)能推測擺的擺動快慢與什么有關。
(2)能設計并做實驗進行研究。
(3)能對實驗的數據進行分析推理，并根據有效數據得出科學的結論。
3.科學態度目標
(1)初步意識的精確數據是需要反復測量的。
(2)認識到實驗中團隊合作、操作規范、發現推理是很重要的。
(3)對新問題有繼續研究的愿望。
4.科學、技術、社會與環境目標
明白人類的好奇和社會的需求是科學技術發展的動力。
四、實驗教學重難點
1.教學重點
(1)自主設計影響擺速因素的對比實驗。
(2)通過對比實驗探究出擺速與擺線、擺錘之間的關系。
2.教學難點
對實驗數據進行邏輯推理，根據有效數據得出科學結論。
五、實驗器材和創新要點
本課是一節非常經典的實驗教學課，通常在教學中是以鐵架臺作為實驗器材（如圖1），以單擺的形式進行，測量同一個擺在相同時間內擺動的次數是否相同，通過控制實驗條件，改變擺線長度和擺錘輕重進行變量實驗，從而找出影響擺速的因素。使用單擺進行對比實驗有一定的局限，易產生誤差。
圖1 傳統實驗器材
因此，我們對實驗教具進行了創新性設計（如圖2），使對比實驗能夠在近似條件下同時進行，盡量排除干擾因素，保證實驗結果的科學性。這個教具的使用，能夠降低學生動手操作的難度，控制實驗的精確度，便于學生自主進行實驗探究。
圖2 自制教具：智能組合擺
教具創新設計如下：
(1)采用光電感應門。通過教具上的光電感應門實現擺動時自動計數，將數據傳輸到電腦上同步顯示，有效地降低了人工計數的誤差。光電門還可以測量擺動一次所用的時間，更準確地比較擺動快慢。
(2) 單擺使用時，還可以電腦同步計時，省去了秒表手工計時的環節，進一步降低了誤差。
(3)實驗教具以多擺并列的架構呈現，減少了實驗的次數，提高了實驗的效率，三個不同變量的實驗一次完成，對比實驗的準確度大大提高，也讓學生更加直觀地對實驗過程進行觀察對比。
(4)實驗教具采用統一釋放裝置，減少手工操作帶來的誤差。
(5)實驗教具整合了量角器、擺繩長度測量裝置，便于使用，進一步減少誤差。
通過這個創新教具的使用，不同擺的對比實驗同步完成，能夠避免實驗過程中人為因素的干擾造成的實驗誤差，學生可以借助實驗教具，通過實驗探究，進行數據分析，從而得出結論。這樣的科學探究過程才能更具有科學性。
六、實驗原理
實驗用控制變量的方法進行。通過三組實驗，驗證擺速和擺長有關，與擺錘輕重無關，與擺幅大小無關；同一個擺，擺線越長，擺動越慢，擺線越短，擺動越快。
七、實驗教學內容
教學過程共分為五個環節。
第一個環節為“創設情境，游戲導入”。
首先老師進行游戲介紹：“在上一課的學習后，同學們都選用不同的材料制作了自己的擺，今天我們就來一起玩一玩！我給你們計時，20秒的時間，數一數自己的擺擺動了多少次？”這樣的游戲形式，能夠迅速調動學生的興趣。游戲結束后，詢問學生：“你們的擺都擺動了多少次？”由于學生自制的擺長短不一，20秒鐘的時間，擺動的次數也不相同，由此引出問題：“都是20秒，為什么大家的擺擺動的次數不一樣？”學生交流時猜測，大家的擺有差異，長短不同，擺錘材質、形狀不同，擺動幅度大小也不一樣，這些因素可能導致了擺動次數的差異。此時老師并不對學生的猜測做評價，將學生猜測的因素板書后，告訴學生：“我們通過實驗來驗證。”
接下來進入課堂的主要環節“設計實驗，驗證猜想”。
首先老師給學生介紹實驗器材：“這是智能組合擺，上面可以同時懸掛三個擺。側面的量角器可以測量擺動的幅度；標尺可以測量擺線的長度；特別是下方的三個可調節高度的光電門，我們的擺從這里經過一次就計一次，同時還能在電腦屏幕上同步顯示。”除了介紹功能，由于光電門計數與計算擺的次數方法不同，此時老師對這一點進行強調，避免學生在實驗當中混淆。老師介紹：“需要我們注意的是，我們計算擺的擺動次數是來回一次計作一次，光電門是通過一次計一次，所以電腦上顯示的數據實際上是擺的擺動次數的兩倍。實驗中為了準確記錄，我們按電腦顯示數據來記錄。”
接下來進行實驗。實驗共分三組，每組實驗都需要學生先制定實驗方案，再進行實驗，實驗完成后對數據進行分析，得出結論，并做好實驗記錄。三組實驗都采用對比實驗的方法，實驗過程相似，所以老師著重指導學生進行第一組實驗。在進行第一組實驗時，老師指導學生使用智能組合擺的各項功能，適時提醒學生注意實驗中控制好各項條件，實驗數據才能更科學準確。特別是對于數據的處理分析，引導學生借助其它學科學過的柱狀圖、折線圖的方法，使數據更加直觀，同時也增強學生綜合運用多學科知識學習的能力。通過第一組實驗，學生已經基本能夠熟練操作智能組合擺，第二、三組實驗由學生自主完成。
第三個環節是“數據分析，得出結論”。
實驗記錄表清晰明了（見表1）。表頭記錄每次實驗的內容，“不同條件”一欄填寫每次實驗的變量，如擺線的長短、不同種類的擺錘。除了三次實驗數據的記錄，還設計了“合計”一欄。因為學生在操作實驗時，計時會存在一定的誤差，數據可能會出現一定的上下浮動，增加了“合計”欄，能夠使實驗數據更明晰，便于學生對數據進行分析。
對擺速的影響
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不同條件 |
30秒鐘通過次數 | ||||
| 第一次 | 第二次 | 第三次 | 合計 | ||
| 擺1 | |||||
| 擺2 | |||||
| 擺3 | |||||
| 我的發現： | |||||
視頻來源：優質課網 www.jjlqy.cn
