《改进小水钟》教学设计-2026-2027学年大象版（新教材）小学科学六年级上册

《改进小水钟》教学设计-2026-2027学年大象版（新教材）小学科学六年级上册一、学情分析六年级学生在上一节课已经制作了小水钟，亲身发现：水位下降，水流速度变慢，造成水钟计时不准。学生已经掌握等时性概念，知道想要计时准确，必须让水流速度保持稳定。学生具备简单的工程改进思维，能够提出改进设想，但对于“保持水位恒定”的原理理解有难度。学生能够想到加水、加高水位等简单办法，但很难理解天壶、平水壶溢流的结构原理。学生动手能力较强，可以动手改造自己的水钟，但是改进后的测试仍然会出现漏水、溢流不畅等问题。本课属于工程改进课，重在让学生经历“发现问题‑提出方案‑动手改进‑测试验证”的完整工程流程。二、教材分析本课是2026秋新教材大象版六年级上册第五单元《计时工具的发展》第4课。承接上一课制作小水钟，分为问题与猜测、探究与实践、研讨与拓展板块。教材提出核心问题：怎样改进小水钟，让水流速度保持稳定？教材展示古代漏刻的溢流装置示意图，讲解天壶、平水壶的工作原理：天壶持续供水，多余的水从平水壶侧面溢水口流出，保证平水壶内部水位始终不变，从而出水口水流速度保持稳定。教材安排学生改进自制小水钟，学生可以自主设计改进方案，对原有水钟进行改造，完成改进、测试、对比实验。教材设置对比任务：对比改进前和改进后的水钟计时效果。研讨板块引导学生交流改进方案，分析不同方案的优缺点；拓展部分展示带表盘指针的改良水钟，介绍水钟的结构创新。本课是典型的工程实践课，引导学生运用科学原理解决工程问题，体会技术改进的价值。三、核心素养教学目标（依据2022版义务教育科学课程标准）1.科学观念：知道水位恒定可以保持水流速度稳定；理解古代漏刻天壶‑平水壶溢流装置的工作原理；明白水钟计时准确的关键条件是水流速度稳定。2.科学思维：能够针对原有水钟的缺陷，提出合理改进方案；能够对比改进前后水钟的测试数据，评价改进方案的效果；能分析改进方案中存在的不足。3.探究实践：能够针对自制小水钟的问题，设计改进方案；动手改造小水钟；开展对比测试，记录改进前后的计时情况；小组合作完成改进与测试，能处理制作中的故障。4.态度责任：体会古人在计时工具上的不断改进；愿意反复调试改进作品；面对失败不气馁，尊重测试结果；理解工程改进需要不断尝试。四、教学重难点教学重点：理解保持水位恒定可以稳定水流速度；动手改进小水钟，对比测试改进效果。教学难点：理解天壶‑平水壶溢流装置的工作原理；设计可行的改进方案，解决水钟水流速度变化的问题。五、教学过程（一）情境导入，回顾旧知，提出问题教师展示学生上一节课制作的小水钟。

师：同学们，上一节课我们制作了小水钟，大家测试后发现了什么问题？

生：随着水位下降，水流速度越来越慢，水钟计时不准。

师：对，想要水钟计时准确，就必须让水流速度保持稳定。那我们怎样改进小水钟，解决水流速度变化的问题？今天我们学习《改进小水钟》，板书课题。

师：请大家思考，是什么原因造成水流速度改变？

生：水位高低发生变化。水位高，水流快；水位低，水流慢。

师：那我们要让水流速度不变，就要做到什么？

生：保持水位不变。

设计意图：回顾上一节课的实验问题，直接抛出本课的工程任务，聚焦核心问题：如何保持水位恒定，稳定水流速度。（二）研读教材，学习古代水钟的改进方案师：请同学们翻开教材，阅读“问题与猜测”板块。古人也遇到了同样的难题，他们发明了溢流装置来稳定水位。

教师展示教材中的天壶、平水壶结构示意图。

师：这个装置分为天壶和平水壶。天壶持续向平水壶供水。平水壶侧面开有溢水口。当平水壶水位超过溢水口，多余的水就会从溢水口流出去。

师提问：这样的设计，平水壶里面的水位会发生变化吗？

生：不会，多余的水流走，水位保持固定高度。

师：平水壶水位不变，出水口的水流速度就保持稳定。这就是古代漏刻解决水流速度变化的巧妙办法。

师追问：如果没有平水壶，只用一个瓶子，水不断流出，水位下降，水流速度就会改变。

师：我们现在能不能模仿这个结构，改进我们自己的小水钟？

学生小组讨论，提出自己的改进设想。

生1：我们可以持续往瓶子里面加水，保持水位。

生2：做一个溢水口，多余的水流出去。

设计意图：带领学生研读教材示意图，理解古代溢流装置的原理，为学生自主设计改进方案提供科学参考，突破本课难点。（三）探究实践：设计改进方案，动手改造小水钟（教材核心工程活动）师：教材要求小组设计改进方案，改造自己的小水钟。请小组讨论，写下改进方案：我们要解决什么问题？准备用什么方法？需要哪些材料？预期达到什么效果。

学生小组交流，书写改进方案。

教师巡视，收集不同方案。

师：请各小组分享自己的改进方案。

生A组：我们打算在水钟旁边增加一个储水瓶，持续往水钟里面加水，尽量维持水位不变。

生B组：我们模仿古代漏刻，在瓶子侧面剪开溢水口，当水位过高，水从溢水口流出，保持水位。

师：大家的方案都很有想法。接下来我们动手改造小水钟。改造完成之后，我们要做对比测试：分别测试改进前、改进后的水钟，记录相同时间内流出的水量。

学生小组动手改造小水钟，教师巡回指导。有的小组出现溢水口位置不合适，有的小组持续加水，加水速度过快，水溢出太多。

师：改造完成，开始对比测试。

师：请大家观察，改进之后，相同时间流出的水量是不是基本一致？

生：改进之后，水流速度比原来稳定很多。但是还是会有一点点变化。

师：这是因为我们手工制作的装置，很难做到完全理想状态。但是对比改进之前，计时效果已经有明显提升。

设计意图：按照教材工程实践流程，经历方案设计‑动手改造‑对比测试。学生在实操中体会工程改进的真实过程，接受手工制作存在的误差，建立实事求是的科学态度。（四）研讨交流，评价改进方案（教材研讨板块）师：请阅读教材研讨板块。各小组汇报你们的改进效果，说一说你们的方案优点和存在的不足。

生1：我们采用持续加水的方案，优点是简单，缺点是需要有人不停加水，不方便。

生2：我们做了溢水口，优点是可以自动维持水位；缺点是溢水口位置很难调整，位置太高水位还是会下降，位置太低会浪费很多水。

师：同学们分析得很到位。古人的天壶‑平水壶装置，需要持续供水，也需要配套的供水系统。现实中，古代水钟也需要专人定期补水。

师：教材拓展部分展示带表盘、指针的改良水钟。稳定的水流驱动齿轮转动，带动指针转动，把水位变化转化为表盘指针的运动，更加直观读取时间。

师：大家思考：水钟还有哪些缺点？

生：需要水，冬天水会结冰；需要持续补水；受温度影响。

师：水钟虽然经过不断改进，但依然存在不少局限。随着人类对计时精度要求越来越高，人们需要发明更加精准的计时工具。

设计意图：依托教材研讨板块，组织学生互评改进方案，辩证看待改进效果，认识古代水钟的局限，为下一课学习摆钟做好铺垫。（五）拓展延伸师：课后，大家可以继续调试自己改进后的小水钟，尝试进一步优化装置。

设计意图：鼓励学生课后继续工程调试，提升工程实践能力。六、课堂小结师：今天我们学习改进小水钟，请同学们梳理本节课收获。

生1：想要水钟计时准确，要保持水位恒定