《摆的研究》教材分析

摆的研究教材分析一、教材分析：摆的研究是教科版五年级下册时间的测量单元第六课的教材。本单元要让学生使用一些测量时间的设备做实验，在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。第6-8课，“摆的研究”“做一个钟摆”和“制作一个一分钟计时器”指导学生对摆钟的制造原理和设计进行了深入的研究和探索。本课的教学基于学生对机械摆钟和自制单摆的研究。在前期观察过程中，他们已经发现不同的摆在单位时间里摆动的次数有差异。这节课中，学生将就“摆的快慢与什么因素有关”进行讨论与思考，并且去验证他们自己的一些猜测，在探究的过程中逐步排除一些猜测，修正自己的想法。学生们将测量不同长度摆绳的摆摆动10次所需的时间。他们在对测量数据的分析过程中会发现，影响摆的快慢的因素只是摆绳的长短。二、学生分析：在学习本课之前，学生已经了解生活中有些物体的运动是摆动，如：钟摆、秋千、摇篮、吊床、拳击沙袋等等，“摆”给他们的生活带来了快乐，但他们不知道摆动这种现象背后所隐藏的科学道理。研究“摆的快慢与什么有关？”这一问题是具有挑战性的，能使学生的好奇心和求知欲被激发出来。但如何控制好变量与保持不变量，如何收集有效的数据，对于学生来说是有些困难的。三、教学目标：科学概念：1知道摆的快慢与摆长有关。摆长越长，摆得就越慢，反之则快。2认识到“控制变量”是搜集证据的重要方法，知道可以用收集的数据分析实验结果。过程与方法：1对“影响摆的快慢有哪些因素”作出假设。2根据假设设计实验进行验证（使用“控制变量”的方法搜集证据，测量、记录数据；测量不同摆长的摆摆动10次所需的时间）。3选择有效的数据支持证据。情感、态度、价值观：1体会反复实验获取可靠测试结果的重要性。2体验到对待科学研究要持严谨的态度；体验合作、发现摆的规律的乐趣。四、教学重点、难点：经历从推测“摆的快慢与哪些因素有关”到自主设计实验、展开实验研究得到实验结果的过程。五、教学策略：1教学思路：提出问题假说（猜测）讨论实验方法做实验找出支持假说的证据对证据进行分析得出结论引申课外。课堂教学既要充分运用学生已有的知识和经验，又要让事实说话，不惟经验论，让学生形成尊重事实的观念。在研究过程中，注意培养学生认真、细致的合作研究态度，指导他们根据自己的假设，控制好变量与保持不变量，收集好每一次实验的有效数据，并分析数据获得科学结论。在统计展示学生研究“摆长”获得的数据时，让学生寻找规律，学习科学推测的方法。2材料组织：本课的教学材料体现为常用、简洁、一物多用，力求材料的结构性。选择的教学材料主要是学生常见的物体：秒表、铁架台、带铁环的摆线、钩码等。3内容取舍：影响摆的快慢的因素，主要是摆线的长短，摆角及摆锤的轻重与摆的快慢关系不大。在一节课的时间内设计并完成摆角、摆锤、摆线对摆的影响这三个实验，有一定的压力，学生的探究也不可能深入。为了达到更好的课效，本课选择“摆线的长短对摆速的影响”作为研究重点。学生重点研究一个课题，有比较充分的时间，研究就更深入，发现的就会更多。通过多次测量、记录实践的过程，能感悟到搞研究要反复实验、善于合作。课堂不仅是学生解决问题的地方，更是让学生明确努力方向、找寻探究主题的舞台。期望通过本课的学习，学生能在课外自主完成另外两个实验。在学生对摆的特点有了一定了解的基础上，让他们课后去收集有关摆的资料，对学生科学素养的提高有较大的作用。六、教学过程：（一）激趣导入1教师：我手心里握着一样东西，大家想看看是什么吗？2认识摆：摆锤 摆线3今天我们就来研究摆，探究一下摆的快慢有什么奥秘。（二）探究新知1发现问题，作出假设。（1）猜测：摆摆动的快慢与什么有关？（2）学生交流猜测。（3）归纳学生猜测；摆的快慢与摆角大小、摆锤轻重、摆线长短有关。（4）确定本节课研究重点：摆线的长短与摆的快慢有关。2设计实验，验证假设。（1）教师：怎样实验才能证明摆的快慢与摆线的长短有关呢？设计一下你们的实验该怎么来做？（2）学生讨论，设计方案。（3）学生汇报方案。（改变什么条件，怎样改变又快又好？什么条件要保持不变？）3学会测定摆摆动10次的时间。4实验验证，得出结论。（每组到老师处领一个摆，组内自行分工：记时员，操作摆的人员，记数员，记录员。）（1）学生按照实验方案，操作实验。（2）汇报结果。（3）帮出错的小组分析出错原因，然后让其再做一遍。（4）汇总得出结论：摆的快慢与摆线的长短有关。5研究摆摆动快慢的内在规律。（1）把几个摆按摆动快慢的顺序排列。（2）观察这些摆，有什么规律？（3）小结：摆的快慢与摆线的长短有关；摆线越长，摆越慢；摆线越短，摆越快。6应用（1）有一只挂钟走慢了，怎样做才能让它走准呢？走快了又该怎么办？（2）学生讨论、汇报。（3）教师针对挂钟讲解。（三）总结交流这节课你们获得了有关摆的哪些知识？（四）布置作业1收集有关摆的资料。2自主实验研究摆锤、摆角与摆的快慢的关系。附：板书： 6、摆的研究摆锤重量摆的快慢 摆角大小 越长越慢摆线长短 有关 越短越快教学反思最后，谈一点对这堂课的反思。首先，材料要“注重细节”你们不知有没有发现，我对材料做了“手脚”，加了一个夹衣服的夹子可以灵活控制摆长，摆长的改变其实在我们以往实验时常常让学生解下来，按照需要的长度再系上。这样学生不但控制不好长度，又费时间，而且不同的系法会影响摆的状态，产生微小的误差。遗憾的是，办法总是要老师去想，如果学生能发现其中的问题，并且提出改进的方法，那么我们的科学教育才是真正的落到了实处。材料在科学课程中有着非常重要的地位。有时它的作用甚至超过书本。我们无法想像一堂没有材料的科学课将是怎么样的。材料是学生解决科学问题，获得科学知识、提高探究能力的基本载体，是学生感受科学与生活的联系，体验科学价值的重要资源。在探究学习中，教师为学生提供合适的材料是学生进行探究学习的基础和关键。比如平时捡的饮料瓶，可以用来做水钟、做生态瓶等，有时候学校维修电器剩下的电线又可以拿来做热传递的对比实验等。这样可以让学生更深刻的体会到，其实科学就在身边，很多事情只要做个有心人，自己也能发现很多科学原理。所以科学老师平时更应该做一个有心之人，处处留心。这让我想起一个同行曾经讲过的一句话，她自我嘲笑说自己是捡破烂的，办公室里总是会放着很多“垃圾”。其实做好一个科学老师，我觉得真的是“功夫在课堂之外”。“科学课是由一个个观察、研究、认识周围事物和周围环境的探究活动组成的。学习科学，就是去经历一个个的观察、研究、认识活动。”并不是所有的活动都可以成为科学探究活动，并不是所有的科学探究活动都可以成为科学课的活动。科学课和科学教材的活动，应该是学习主体层面上具有足够的发展意义，教学活动层面上具有足够的效率的科学探究活动。同样，科学课活动的材料来源于生活，但并不是所有的材料都是那么容易让学生直接进行探究的。所以我们必须思考怎么样让材料使学生有能力去探索问题，解决问题，获取新知。其实对科学课中材料的探索是大有文章可做的。虽然我们有工具包和相应的实验器材，工具包为我们提供了很好的材料，节省了大量的准备材料的时间。它为科学课的顺利开展创造了非常有利的条件。但是我们在课堂中对材料的选择并不能局限于工具包和现成的实验器材。像今天，我们还可以把原来老教材沉浮实验中的材料利用起来,铁块、木块、塑料块，一个小水桶，放入不同的材料块，重量改变长度不增。可惜的是我们学校这些材料都不齐全了，所以没有使用。其次，教材“关注变化”教材妥当地回避了摆幅的问题，不刻意去彰显它。原教材三个因素，时间来不及，难度也大，修订版教材，二个因素，回避了摆幅。这点我觉得是非常好的。一，降低了要求，把时间腾出来更好的研究两个因素，更加实在。二、测量摆的快慢，相关因素很多，误差相对容易偏大，减少一个因素，就是减少一个变量，虽然这个变量还是客观存在的，但因为与摆速是不显著相关的，所以回避后更容易让学生理清思路，把关注点放在两个变量和减小误差上。三、摆幅本身就是一个变化着的因素，第一次来回与第二次来回肯定是不一样的。有阻尼。很难想像一个本身在变化着的量，如何作为变量测定。事实上，在高中的物理中，我们所说的规律，是有前提的，那就是摆幅在小于五度时是成立的。小于五度单摆叫简谐运动，在简谐运动时，（5)，振动周期跟摆长的平方根成正比,跟重力加速度的平方根成反比。单摆的振动周期跟振幅的大小没有关系。即在 5的前提下，单摆的振动周期都相同。单摆才具有等时性与周期性，也就是幅度越大，摆的速度越快，这样才能相同时间内摆的次数一样。超过这个度数，规律就不一定了。这样看来原来教材把摆幅作为变量来考虑就不太科学了，但这个因素是客观存在的，所以摆幅作为前提条件还是需要关注的，这就是小于5度，也就是在5度下摆幅与摆快慢无关，但5度下摆起来就有难度了，不直观。所以教材采用回避的办法是可取的。当然，在上课的过程中，仍然可能会有一部分学生提出这样的猜测，老师同样应该重视选择怎样的方法去规避。我的做法是在前一节课上课的时候就把这个内容渗透认识掉了，这样就可以避免在这堂课造成容量过大无法完成的现象。但作为我们老师心里要有数的，心中要有这个前提，要尽量的接近这个前提。因此我们小学阶段的其实是很粗糙的，科学概念是需要在以后的科学学习中逐步的严密起来的。其实当我们去思考从原教材到修订版的变化时，为什么要删掉这个，增添那个，就是在一步一步的走进教材。第三，活动要体现出 “科学味”什么是科学？对科学的本质界定，有不少不同的理解，我认同的有这样二点：第一，科学是一种实证的系统。第二，科学的结论是符合逻辑的。 实证意识：即科学是讲求证据的，科学的结论可以经得起证实，实证意识即是思想文化的一种形式，也是科学方法论的重要内容。本堂课学生所有活动直接指向搜集证据。通过数据的获得，数据的分析，支撑结论的产生。 逻辑思维：即科学都是符合逻辑的，科学的结论经得起实证的检验，也经得起逻辑的检验。逻辑性思维：建立证据和解释之间的关系，学生得出这些摆的次数的数据作为证据，去分析，解释，得出结论，是这种意识培养的反映。 今天的课也有遗憾之处。本堂课就科学概念来说很简单，也许用不了十五分钟就能弄清楚，但是承载在过程中的是一种数据分析、误差分析能力的培养。今天我们看到，小组展示的数据是有着明显的差异的。13.5、15、16次摆动，于是老师就说“找一个合适的吧！15次。”什么叫“合适的”？数据的差异我们不能视而不见，这个误差是事实，我们就不能回避，它是客观存在的。虽然大部分学生的知识水平还没有达到“误差是实验条件局限带来的必然结果”这一层次，所以从“实事求是是科学态度与价值观的核心”及学生发展的角度来看，随便“找一个合适的”，是一种说教，并不是一种好方法。过程正确与结果正确至少同样重要。我们传递给学生的是否是科学的思维方式，是否是在强势的结论和当前面对的事实之间应该保持的科学态度，是至关重要的。 其实面对这种情况有两种路都可以走，一种就是给学生一种理念，找合适数据，就是取相对重数，如15、15、14，就取15 比较好，然后分析不一样的那次可能的原因；或者找合适数据，也可以平均数等； 另一种就是把正堂课上成是分析数据，逐步缩小误差的一个探究过程。以数据分析，误差分析为主线贯穿课堂。如果我以后再要去上这堂课，不妨换这思路上上。摆的研究是在时间单元的一课，前面几课是用阳观测时间用水计时做一个水钟调整钟摆摆的研究。 仔细去看整个单元课文布局其实就是计时工具产生、逐步精确的过程。从历史的发展来看，计量时间的工具产生有一个过程，人们先是使用日晷、水钟等误差很大的工具计时，这也就是本单元前几节课涉及的内容，为了减小误差，人们不断的探索，摆的出现大大的满足了这个需要，用摆来计量时间具有划时代的意义。摆出现