《摆的研究》小学科学教学案例

《摆的研究》小学科学教学案例

▲教学目标：

1、学生能够对影响摆的快慢假设进行验证；能够使用“控制变量”的实验方法搜集影响摆的快慢因素的证据，通过测量搜集、记录数据，并选择有效的数据支持证据；体会反复实验获取可靠测试结果的重要性，体验在摆的实验中对变量的精确控制可以提高实验的准确性。

2、运用对比实验的方法，认识到摆的快慢与什么有关系,进一步加深认识对比实验中的定变量关系，经历一个观察现象——推理判断——制订方案——论证计划的可行性活动过程。培养学生的推理能力、分析能力和实验能力。

3、在探究活动中体验到与人合作共同完成实验任务和探究摆的规律的乐趣。对实验中的细节加以关注，体现动手之前先动脑的科学研究思路，培养严谨的科学态度。

▲教学重点：

经历一个观察现象—推理判断—制订方案—论证计划的可行性的活动过程。

▲教学难点：

通过小组合作,尝试自行设计对比实验，研究出摆的快慢与摆锤的重量、摆幅的大小关系不大，与摆线的长度有关。初步学会分析和推理对比试验中的定变量关系,并学会设计控制一个变量的实验。

▲教具使用：

摆（摆架用两个铁架台做成“门“字型）、电子秒表、摆锤（用沉浮实验盒里的小吊桶和轻重不同的木块、铁块）、自制控角器（用带绝缘皮的铜线安装）。

▲教学过程：

一、研究摆线长短和摆速关系

师：上节课我们对影响摆速快慢的原因作了假设，同学们都认为可能与摆线长短、摆幅大小、摆锤轻重有关。这节课我们就来深入研究。我们先从摆长开始。你认为摆线的长短会怎样影响摆速？请你说出具体理由。

[评析：摆线长短对摆速的影响是非常明显的，从这里入手，体现先易后难、先扶后放的教学思路。让学生说出具体理由是驱使他们的思维深入地发展，培养学生遇到问题进行“怎么样，为什么会这样” 的思考习惯。]

（学生思考后汇报）

生：摆线短摆的速度就越快，摆线长摆的速度就越慢，昨天我们这个组摆线这样长是10秒（用手比画），另外一个组摆线很短，只要6秒。所以摆线越短摆的速度就越快，摆线越长摆的速度就越慢。

生：我和她的意见是一样的，但是我和她的理由是不一样的。我认为摆线慢受到的阻力就越来越小，摆锤的重量就会影响到摆线，这样一起就越来越快，摆线越来越长的话，受到的阻力就会越来越大，摆的速度就会慢。

生：我和他们的意见相同，理由不同，摆线长的话，摆下面的力量就不容易传到上面，所以慢，如果线短的话，力量就快一些，所以就摆得快。

师：有没有和他们不一样的想法。（停顿一会）

都这样认为的是吧？那到底是不是和我们猜想一样的，该怎么办？

生：做实验

师：在做实验之前更重要的是什么？

生：制订好实验方案。

师：老师也不多说，相信我们四（一）班的同学会把实验计划设计好，会把实验做好。下面，小组就怎么做好这个实验展开讨论，你们在讨论时老师把计划表发给你们，你们把计划部分填好，准备交流。

[评析：“老师不多说”是胡老师贯穿在整堂课中的教学风格。把说的时间、做的时间尽量让给学生。]

（学生研讨、制订、交流计划）

组1：我们预测摆线长短与摆速有关，不能改变的条件是摆锤的重量，应该改变的条件是摆线的长短和摆幅的大小。

生：我有意见，我们现在是测量摆长，摆幅是不能改变的条件。

师：刚才有两种不同意见，你们认为哪种有道理。

[评析：抓住生成的机会，及时地引导学生认识对比实验变量控制的要求，为接下来的实验作好最重要的准备。让学生自己的说理来说服其他同学。]

生：我认为陈月有道理。

师：为什么？

生：因为不能改变的条件，摆幅大小要一样。改变就不一样的。

生：如果摆幅也改变的话，摆幅和摆长一起测，是测不出什么结果来的。我觉得摆幅和摆重是不能改变的。

组1：摆幅和摆锤要一起控制的。

师：你们这个小组改变了自己的想法？

生：是的，我们想到了，没有说出来。

师：为了更科学的实验，你们认为在实验中还应该注意哪些问题？

[评析：在掌握前一课时中测量的操作要点基础上，让学生积极的参与实验设计以及细节问题的考虑，让他们自己发现问题，自己提出解决的办法，并通过相互的研讨对实验方案进行完善。]

生：反复做几次，减小实验误差。

生：我觉得可以用一把尺子，测出摆线的长短，然后进行比较。

师：有没有道理？

生：有的。

师：很有道理。只是老师今天没有这么高的要求，只要测出长的和短的摆线的秒数就可以了。老师建议你课后可以做这样具体的研究。

[评析：摆线的长短是可以度量的。教师为什么就不给学生一把尺子？多么好的想法，如果用尺子具体测量，还会为学生后来的活动任务“做一个每分钟摆60次的摆”打下很好的基础，但是老师因为没有办法提供尺子，这样鼓励、建议还是可取的。]

生：计时员说开始时，摆就要放掉；摆的次数要一样。

师：摆的次数是多少？

生：十次。

生：（比画）这样子摆一个来回算一次。

生：摆的幅度控制在45度内，这样更准确。

生：45度怎么测？量角器很难测量的。量在圆杆上端也对不齐的，也很难。可以把摆线拉到在桌子边缘的地方。摆幅要控制好。

师：怎么控制摆幅的问题，你们有什么好的办法吗？

生：（指着教师在横杆上装着的控角器）可以用它来定角度，用摆线和它对齐，这样就可以控制了。

[评析：教师在横竿上为学生准备了控角器（控角器是用一根约15厘米的电线缠在横竿上，露出8厘米电线指示角度，绝缘橡胶没有去掉，作用是增加摩擦力，使缠绕在横竿上的电线不容易滑动，学生移动电线，就指出了不同角度），这是为了帮助学生解决角度难以恒定的难点，学生利用了这个控角器，就有效地规避了实验当中不必要的麻烦。]

师：你们觉得呢？会不会用？

生：会的。

师：开始实验。

（实验结束，学生到投影前展示研究成果）

组1：我们组测摆线长的秒数是12.78、12.88、12.81，短的是8.16、8.22、8.56，得出的结论是摆线越长，速度越慢，摆线短，速度快。实验结论与我们的预测是一致的。

师：对他们小组有没有意见或补充。

生：没有。

组2：我们小组记录的摆线长的秒数12.97、12.90、12.78秒，短的是9.22、9.19、9.07秒，发现是有关的，摆的快慢和摆线长短有关。快的摆线短，慢的摆线长。结果和我们的预测是一样的。

师：有没有和他们不一样的发现？都一样的是吧？

生：是的。

（板书：和摆长有关系，长，慢；短，快。）

师：同学们真不错，有没有信心继续研究。

生：有！

二、研究摆幅和摆重与摆速的关系

师：请同学们看投影：

老师的希望

1、能静下心来独立思考两分钟：怎样做下面的两个实验？怎样把它做好？

2、当老师下发实验记录的时候，小组的同学能轻声交流，改进计划，把“不能和应该改变的条件”填好 。

3、大家认为可以了，就开始，需要的材料到讲台领取。

[评析：在第一个实验完成后，学生积累了一定的经验，前一个教学环节是老师不多说，现在是老师不说。两个实验要学生自己设计，自己完成，是建立在学生前一个实验基础上的，教师是完全放心，完全放手。但是两个控制变量的对比实验，还是有一定的难度的。所以要学生一起设计，一起完成，还是需要进行充分的思考。同时，让学生的合作建立在独立的基础上，这会增加合作的有效性；给学生两分钟的时间，给学生提供独立思考的时间保障。这样的安排是有独创性的，也是合理的。]

生默读

师：明白了吗？

生：明白。

师：开始。（师计时，生独立思考，两分钟后下发实验研究表，学生开始交流、实验、汇报）

组1：我们组做了摆重实验，不改变的条件是摆幅、摆长，改变的是摆的重量，摆锤重的时候的时间分别是15、15、14秒，摆锤轻的时候是14、14、12秒。发现，摆锤的重量和摆速没有多大关系。

组2：我们小组认为不能改变的是摆线长短，应该改变的是摆锤的轻重，重的是11.42、11.47、11.15秒，轻的时候是11.25、11.22、11.25秒，发现摆锤的轻重与快慢无关。

生1：我觉得研究他们小组摆幅也应该是一样的，他们没有讲。

师：（面对组2）你们小组是怎么认为的？做的时候注意到没有？

组2：我们注意到了，做的时候是控制的，忘了讲。

师：你看，我们的'同学多厉害，有一点问题都听出来了。

组3：我们是研究摆幅的大小与摆速的关系，不改变的是摆锤的轻重和摆的长短，改变的是摆幅的大小。大的时候分别是13、13、13秒，小的时候是13、12.9、13秒，我们认真分析后，认为摆幅的大小与摆速没有多大关系。

组4：我们小组研究摆幅的大小与摆速的关系的结果是，摆幅大时是9、8.8、9.2秒，小时是8.7、8.9、9秒，我们认为还是有一点关系的。

师：对于这两个实验，都有小组认为有关系，有小组认为没有关系，你们的看法呢？

[评析：教师根据学生的不同意见，及时地作出回应反馈，给学生指出了下一步要研究的问题是根据所得数据，到底是有关、关系不大还是没有关系。教师不冲到台前进行主观的评价，而是把研判的任务交给了学生。]

生：关系不大。

生：没有关系，因为摆幅大的时候，摆的快，距离也加长了，摆小的时候，距离近，摆速慢，所以时间是一样的。

生：有关系，关系不大。

生：从刚才的数据来看，都差不多，也就是关系不大。

师：你们比较赞同什么意见。

生：关系不大。

师：我们班的同学真了不起，和科学家一样做了比较准确的研究。其实，科学家在研究的时候，发现的规律也和你们一样的。在空气中有关系，但是不大，科学家把摆放在真空中研究，发现是没有关系。所以我们应该尊重自己的数据。

[评析：教师陈述科学家对摆的研究的客观事实，学生会清楚地认识到自己实验的科学性，数据的合理性，从而增强学生的自信心，产生更浓厚的研究兴趣，，养成尊重客观数据的科学素养。]

（板书：关系不大。）

师：很遗憾，今天有些小组没有完成两个实验，能不能把今天课堂上的出色表现带到课外？课外你想做些什么？

[评析：学生在课堂上表现出的探究热情，需要教师促使在课外延续；还有部分小组没有完成全部实验，也应该指导他们课外去得出自己的数据。相信这样才能把课堂作为探究的起点。]

生：再去研究实验。

生：把剩下的实验做完。

生：再去研究有关于摆的感兴趣的问题。

师：好，希望同学们课外能继续研究。下课。

[评析：做一个60次每分钟的摆的课外活动还是应该布置，我们不指望全部的学生去做，但是这个具有挑战性的科学任务会激发一部分同学去完成。]

教学总评：

新课程教学中，对学生来说有两大难

题，一是对比实验，二是定量实验。我们观摩的多节类似课中，经常会发现学生取得的数据与结论难以符合，导致学生得出错误的结论，甚至于教师强行得出与学生的数据相反的所谓正确结论。这节课是集对比与定量实验于一身，对五年级的学生来说，难度可想而知，但是整个过程我们可以看出来，师生上得轻松、愉快，结果符合预期的。我认为有些经验值得借鉴。

首先是加强操作技能训练。教材上认识摆和制定计划是第一课时，具体测量是单独在第二课时，教师进行处理，把计划制定和实验都放在第二课时，那么第一课时学生在做什么呢？教师把大量的时间放在学生测摆速的操作技能上，这从学生回答“为了更科学的实验，你们认为在实验中还应该注意哪些问题？”上看出来，也从本课学生操作的娴熟上可以看出学生操作技能已经扎实。这是进行对比测量活动的基础。没有这个基础，欲速则不达。我们很多教师主要在学生操作技能上不重视，引起麻烦，比如学生还不怎么会使用温度计，就让学生连续测量一杯水的温度，结果可想而知。

其次是教具准备上有意识地规避不必要的麻烦。比如，摆锤选用“物体沉浮实验盒”中的小吊桶和铁块木块。规避了用其它材料引起的摆长改变问题。把摆架做成门字型，解决了摆架不稳定和摆锤撞到摆架的问题。尤其有创新意识的材料是“控角器”，有效规避了摆角难以控制的问题。

第三是整个教学环节从易到难，先扶后放。把摆长作为第一个研究内容，有两个好处：一是实验数据相差很大，学生不会有什么争议。这个结果还可以在分析摆锤、摆幅与摆速关系时作对比用。如果学生坚持认为、是有关的，可以把这些数据拿出来，学生一对比，就会明白了：不同摆长的摆速相差比较大，那叫有关系，倍幅和摆重数据相差不大，但又不可以说没有关系，那么关系不大这个结论就水到渠成了。二是三个实验方法是相同的，教师把摆长对比实验计划做重点研讨，特别关注变量控制，学生掌握了方法，为后面两个实验做了铺垫，可以放手让下上学生小组内研讨并操作，无须教师重复，为动手操作提供了更多的时间。