2013年汉穗小学科学教学交流活动文字材料.doc

指向概念的科学探究教学对科学教学新方向的剖析与理解广州市教育局教学研究室 马学军一、探究式科学教育的发展趋势对科学概念的重新关注，无疑是近年来科学教学研究中最引人瞩目的新动态。理科课程内容要突显核心概念的传递 。关注学生科学概念的形成过程及特点有助于促进学生科学素养的提升。 科学概念具有条理化知识和逻辑化思维的功能。对于概念的学习，我们应该关注什么？学生应该学习哪些概念？学生是如何形成科学概念的？科学发展至今，早已形成庞大的科学体系，拥有多个科学领域和分支，产生和建立了大量的科学概念 。我们当然不可能期望小学生学习如此多的科学概念 。选择一小部分最精炼、最重要的科学概念，构成最适合孩子在小学阶段有限时间里学习的“科学知识的内容标准” 。二、关注探究教学中的概念学习导向（一）为什么需要核心概念？ 我们的科学教育，采用基于探究的教学。探究教学会大大增加理解的深度。在有限的教学时间限制下，内容的广度必须要减少。因此，在推进基于探究的科学教育的同时，必然需要选定一些核心概念。 这些核心概念及其学习过程，可以帮助学生理解与生活有关的一些科学事件和现象。（二）什么是概念？概念是反映对象的本质属性的一种思维形式，是事物本质特征的抽象和概括，反映客观事物的一般特征。可以使用术语来表达科学概念。但用描述概念内涵的方式来表述科学概念，可以更好地针对小学生的年龄特点和认知能力。例：鸟的概念（三）什么是核心概念？处于学科中心位置。对自然或科学现象、规律、理论等的理解和解释。对学习科学知识有支撑的作用。有助于人们理解世界。（四）应选择哪些核心概念？小学科学学习领域及其相关的核心概念8个领域：科学探究 、物质科学 、生命科学 、地球与空间科学 、科学与技术的联系、从个人与社会角度看科学 、科学史 、科学的性质 。（五）如何“传递”科学概念？小学科学教学所涉及的探究活动应与学生的生活相关，特别是能激发学生的兴趣。对教师而言，关键是要保证教学能让学生从特定的课题出发，建立小概念，再逐渐发展成较大的概念。1、孩子们不是空着脑袋走进课堂的 在进行系统的科学学习之前，孩子们已经有了对一些科学概念朴素而直观的理解。他们从长辈的言传身教中、从过往的生活经历中，以及其他方面的经验或常识中，对自然的事物和现象已经有了初步的想法，形成了基础的概念。前概念 。案例1：让小灯泡发光。案例2：果实的结构。通过学生自身的经验积累和对周围事物的感性经验的直接概括而获得的前概念，通常是不完整的、与通行的科学概念不尽一致的，甚至是一些相悖的观念。科学教学就是要思考如何通过组织系统的科学学习素材和学习过程，使学生的前概念得以转变，形成科学概念。通过深入的探究活动，让孩子们直面错误概念，引发认知冲突，寻找证据，创建新模型，与自己的初始想法进行比较，在新的情境中运用新模型进行解释，以改变原有的朴素理解甚至是错误的观念。2、建立在原有想法基础上的概念建构（1）概念同化 同化是一种科学学习的心理机制，即学习者新旧知识之间相互作用产生联系，使原有认知结构中的知识被吸收并固定新知识。科学概念建构的基点就是孩子们原有的真实想法。科学学习过程实际上就是不断修正和完善科学概念并做出解释的过程。（2）概念匹配 新经验与先前经验的匹配，可建构科学概念。学生往往会运用比对思维，将学习过程中所接受到的知识信息与头脑中的原有想法进行类比、整理和置换等匹配，形成其对科学知识的理解。这种比对或匹配过程，可能会以科学概念的理解来置换其前概念，也可能会受较顽固的原有观念的影响，或教师对概念的引导方式的不当而偏离正确的认知，形成模棱两可的甚或是错误的“迷思概念” 。 这种继发性的“迷思概念”，比原发性的前概念对学生的科学思维的干扰更甚，有的甚至是影响终生。（3）概念转化 如果探究者已有的概念系统无法解释某个感知事件，需要提供一个更为充分的概念系统。或者他自己调整原有的概念系统使用其更充分，或者建立一个新的概念系统，结果会产生转化，形成新的概念。3、建构科学概念的形式爬梯子式逐级递进的概念建构方式。拼图式利用对相关概念的理解来获得的概念建构。 螺旋训练式不断建立不同水平的“准科学”概念，直至形成正确的科学概念。4、科学知识的类别与教学目标安德森知识分类体系事实性知识概念性知识程序性知识元认知知识月相变化广州市海珠区昌岗东路小学 朱智毅【教材分析】本课是教科版六年级下册第三单元宇宙的第2课。主要是让学生认识到月相是变化的，变化是有规律性的。教科书安排了四部分的教学内容，第一部分：画月相。让学生根据生活中的记忆，画出月相的变化。第二部分：给月相排序。通过小组以及全班的交流比较，初步了解月相变化的规律。第三部分：模拟月相变化。通过模拟月相变化的实验，让学生初步认识月相变化跟月球不发光有关，跟太阳照射有关，跟月球在围绕地球公转有关。第四部分：观察白天的月相。安排了一个课后观察月相的活动，希望学生在实际观察中验证并形成较稳固的认识。【学情分析】在与学生交流的过程中，我们会发现学生知道许多有关地球、太阳、月亮、星球的知识，但尚未对此形成一个系统的理解。月相的变化是学生从生活中就可以感知的，他们在过去的生活中对月亮有一定的观察，但由于以往的观察往往是无意识的、无目的的，所以不会深入关注其变化规律。因此，帮助学生将头脑中零散的影象进行修正、整理，从而发现月相变化的规律。本课的课外探究活动任务艰巨，虽然六年级学生对于科学观察已经有一定的方法技巧，但是一个长达一个月的观察任务，将是对他们观察探究能力的一次大的考验。【教学设计思路】1.对教材的重组教科书安排了四部分的教学内容，在有限的40分钟课堂教学时间内，如果按部就班来学习，势必是蜻蜓点水，难以达成目标。因此，在设计教学时对教材做了以下处理：把第一、二部分内容合并成前测活动，引出本课要探究的问题“月相变化的规律是怎样的？”。第三部分的模拟实验，把验证活动改为探究活动。另外，把用一半涂黑的球体代表月亮被照亮的部分改成直接用手电筒的光模拟太阳光照射月球，提高模拟条件的相似度。第四部分只作为延伸活动。这样的处理是力图突出教学的核心活动，把探究活动建立在学生的原有认知的基础上。2.教学线索设计本课内容属于模型建构范畴，对于宇宙知识概念的模型建构需要借助相对准确的模拟实验以更具形象与直观的表象来帮助学生理解相关的知识概念，并激发学生对实地观察天体运动规律的好奇和兴趣。在本课的教学中，要通过模拟实验来模拟月相变化规律，对学生来说天体运动比较抽象，而且空间想象能力不足，因此模拟月相变化既是本课的教学重点也是教学难点。从教学思路来讲，先暴露学生的迷思概念，引起认知冲突，然后通过模拟实验探究，建立科学概念。为此，设计了以下几个环节：第一，月相是会变化的。要了解月相变化，首先要知道什么是月相，知道月相是月球在圆缺变化过程中出现的各种形状。这是该课内容的奠基，并且通过观察大量的事实经验知道月相是会变化的；第二，月相是怎样变化的。让学生在模拟活动中，初步感知到月相是由月球、地球和太阳三者相对位置变化引起的。学生通过模拟月相变化活动，观察了解到月相是怎样变化的，这样一个过程，确实对后面认识月相变化是有规律的形成强而有力的支持作用。第三，月相变化是有规律的。通过对前面两个环节的学习，让学生充分了解到月相是如何变化的，通过对观察表象与月相实际变化初步原理的整合，了解月相变化的规律便是顺理成章的事情了。【教学目标】1.能指认月相在不同时期有不同的形状；能描述月相变化的规律；能说明月相变化是月球围绕地球公转过程中形成的。2. 初步学会利用模型来解释自然现象，能根据已知的现象进行简单的逻辑推理并做出假设，同时能在小组学习中收集整理别人的观点，并且根据一定的事实对自己的假设进行调整。3.意识到合作的重要性。【教学重难点】教学重点：月相在不同时期有不同的形状；月相的变化是有规律的。教学难点：模拟月相变化规律实验的各个部分所代表的天体部分。上半月的月相变化规律，以及下半月月相出现的时间推算。【教学准备】课件、观察记录、模拟月球、电筒、活动图卡等【教学过程】一、导入1、出示PPT：圆月。同学们，这是我们某天晚上所看到的月亮，你知道是哪天吗？大家还见过哪些不同形状的月亮？可以画出来吗？ 2、通常我们把在地球上所看到的各种月球形状成为月相。从大家所画的月相来看，我们所看到的月相不总是一个模样,而是有变化的。二、新课1、根据你的生活经验或平时观察，你觉得月相是怎样变化的呢？（板书课题）这个月相变化有规律吗？（板书）请同学们讨论一下并把小组的想法画出来，展示到黑板上。（学生讨论并画图张贴学生汇报本组看法，交流意见。）2、同学们对月相怎样变化的过程，都有自己的猜测或看法。究竟与事实符不符合？我们得想办法证明，今天我们就通过模拟实验来一探究竟3、介绍月相模拟活动。4、学生分组操作。5、汇报结果，共同订正（哪些方位月相记录不到位，发现如何变化，有什么规律）6、小结：月相如何变化，月相变化是有规律的。（板书）三、应用1、同学们，我们中国古代人民很聪明，根据月球绕地球公转一周，所呈现出来有规律的月相变化，来确定农历的一个月。课前，我们都知道满月的时候是农历十五（板书），也就是E的位置，你能根据这个推断出其他7个方位的农历时间吗？请大家试试，并和组员说说理由。请学生推断，展示，共同订正2、同学们可以通过平时观察一一对照我们今天总结出来的月相变化规律，相信你会有更多奇妙发现。【教学反思】这是一节典型的思维引导型的科学探究课。通过引导学生经历一个相对完整的思维探究过程（提出问题猜想与假设进行模拟实验整理信息，建立模型表达与交流），了解科学学习的一般方法。在教学过程中，积极创设有利于学生探究的问题和活动情境，引导学生的思维活动；通过合理设计问题、有技巧地提出问题，并结合富有启发性的教学语言，引导学生积极思考，质疑问难。科学思维有两个基本的要素：尊重事实、遵循逻辑。在教学中，对问题的猜想、对事实的验证和建立在事实和逻辑基础上的思考是思维培养的三个关键性实践要点。作为科学教师，重要的是应该能引出有思维价值的问题，并选择足量而合适的科学活动（如这节课的模拟实验）让学生亲历思维形成的过程（如对概念的理解、对规律的认识等）。在活动中，特别是在高年级的活动中，要利用结构性材料，有目的地引导学生理解科学模型、科学概念、科学规律，加强抽象与概括能力的理性思维训练，注意挖掘科学问题中的隐含条件，训练学生分析问题的全面性和推理的严密性，促进学生科学逻辑思维的形成。种子发芽实验（一）广州市天河区体育东路小学 司徒敏 一、教材分析种子发芽实验（一）是五年级上册生物与环境单元的第一课，它与第二课种子发芽实验（二）第三课观察绿豆芽的生长构建了一个教与学的整体内容，即植物与环境。种子发芽实验（一）以生活中常见的绿豆种子发芽生长作为研究对象，引领学生猜测绿豆发芽需要哪些条件及设计变量控制实验，明确变量控制实验要领。本课的教学内容分为三部分。第一部分：讨论种子发芽的条件。主要解决两个问题：“种子发芽需要哪些条件？”“改变其中的一个条件，可能会有什么结果？”第二部分：设计种子发芽实验。在本活动环节中，学生要解决的是制定实验计划的步骤、内容与方法，以及如何体现对比实验设计中的公平性。第三部分：种子的发芽实验。要求学生观察种子发芽前的状况，并把它们画下来。在明确实验的方法步骤后，再开始动手做实验。在实验过程中要坚持进行观察并做好记录。2、 学情分析 1关于知识基础。学生在三年级学习种植凤仙花时，对植物生长的条件有一定的了解，但对于种子发芽的条件进行过研究的学生并不多。哪些是种子发芽必须的条件，哪些是可要可不要的条件，大多数学生不太清楚。2关于变量控制实验设计。四年级的学生在四上“溶解的快慢”一课中学习过如何设计变量控制实验，对变量控制实验有一定的了解。3关于观察记录。学生有对凤仙花种植的长期观察记录的习惯与知识的积累，可以帮助学生提供观察记录的知识经验。三、教学处理由于本课是用四年级的学生来上课，所以根据学生的实际情况我把本课的教学分成五个环节：（一）讨论种子发芽条件（二）设计种子发芽实验（三）修正实验方案（四）应用迁移。（五）后续观察活动。第一个环节创设情境，提出本课要研究的问题，让学生思考绿豆发芽必须要哪些条件。第二个环节是本课的重点和难点，基于学生对变量控制实验有了一定的了解，所以先让学生尝试设计实验再进行交流。而“光”、“水”、“温度”这几个研究条件中“水”这个条件的实验设计比较简单，在交流研讨时先用“水”的实验设计作为切入口分析，让学生先介绍自己的实验设计，再通过生生交流和质疑，让学生清晰变量控制实验设计的要点。掌握了研究“水”的方法，“光”“温度”等条件的变量控制实验方法也可以举一反三，触类旁通了。教材中出现了“实验组”和“对照组”的介绍，教材把有研究条件的组即“给水”的组称为实验组，没有研究条件的组即“干燥”的组称为对照组，但在初中生物中是把自然状态下即“给水”的组称为对照组，考虑到“实验组”和“对照组”没有一个统一的说法，所以在这节课就没有出现“实验组”和“对照组”的说法。第三个环节是第二个环节的递进，要求学生分析三个具体真实情境下的种子发芽实验，在真实情境中学生会考虑到怎样控制好变量，怎样保证两组实验只改变一个条件等问题。这三个实验中有两个是学生变量控制实验设计错误的典型案例，有一个是正确的案例，通过对正反案例的分析进一步巩固变量控制实验设计的方法。第四个环节让学生设计“温度”“光”的变量控制实验，用相同的方法解决类似的问题，在学以致用的过程中同时评价学生学习效果。第五个环节是提供绿豆和记录表给学生，让学生课后进行种子发芽实验并作好观察记录。根据学生在课堂上的实际表现，也可以把第四和第五个环节放在第二课时。 四、教学目标 过程与方法：1. 能够对种子发芽所需要的条件作出猜想。2. 尝试设计简单的变量控制实验来研究种子发芽所需要的条件。3. 在交流中能够修改、完善种子发芽实验。 情感态度与价值观： 1.意识到控制变量在种子发芽实验中的重要性。2.愿意在课后继续探究种子发芽所需要的条件。 五、教学重难点 教学重点：尝试设计简单的变量控制实验来研究种子发芽所需要的条件。教学难点：在设计种子发芽实验时意识到要控制变量。 六、教学时间1课时 七、教学准备课件、记录表。八、教学过程教学环节教师活动学生活动设计意图（一）讨论种子发芽条件1、创设情境：春天正是万物复苏的季节，很多种子都在春天开始发芽。前段时间我让三年级的同学都种绿豆来观察植物的生长过程，但是有个同学的绿豆种了好多天都没有发芽，要使绿豆发芽需要什么条件？2、提问：仅仅让绿豆发芽，哪些条件是必须的呢？1、思考绿豆发芽需要什么条件？2、再次思考绿豆发芽必须条件。 从情境引入，把学生的注意力集中到绿豆发芽上。两次思考绿豆发芽需要的条件，旨在让学生对这个问题进行深入思考。（二）设计种子发芽实验1、过渡：怎样才知道哪些条件是会影响绿豆发芽？2、介绍闯关游戏：今天我们来进行一个闯关游戏，看看哪个小组能闯过三关。要闯的第一关就是设计一个实验探究种子发芽需不需要水。实验计划可以用画图或文字的方式来制定实验计划。3、展示学生的实验设计。4、引导学生讨论实验计划：（1）为什么要做两组实验？（2）两组实验水的条件不同，光的条件不同不行吗？（3）对绿豆有没有什么要求？怎样确保绿豆是没问题的？5、引导学生梳理实验计划。1、画图或文字制定实验计划。2、组间交流实验计划。3、展示实验计划。4、对实验计划进行讨论。5、梳理实验计划。 以学生的一个实验计划为切入口分析，使学生思维更趋集中在一个点上。把这个实验计划分析透了，学生制定其他条件的实验计划就能举一反三。（三）修正实验方案1、 介绍第二关：第二关是对图中的种子发芽实验进行分析，看看有没有问题？如果有，就在图中标出来并简单写出怎样修改。2、 小结：刚才我们对实验设计进行了分析，现在请总结一下在设计种子发芽实验时有什么需要注意的问题。1、对种子发芽实验进行分析。2、尝试归纳种子发芽实验的设计要点。 在真实情境中把学生常见的几种错误做法展现出来，在对实验设计进行修改过程中也是进一步巩固变量控制实验设计的方法。（四）应用迁 移1、 介绍第三关：在这个房间里画图设计实验探究“温度”“光”会不会影响种子发芽。2、展示学生的实验设计。3、引导学生讨论实验计划。1、画图设计实验。2、展示实验设计。3、对实验设计进行评价。 在新的情境中让学生设计其他因素的实验，让学生学以致用，同时检查学生对变量控制实验掌握的情况。（五）后续观察活动结语：大家很棒，成功闯过了三关，等会就可以拿到你们的奖品了。在信封里除了有你们的奖品外，还有一个终极大挑战，能完成这个大挑战的，可以拿到另外一份神秘大奖。课后根据实验计划进行种子发芽实验并记录种子发芽情况。鼓励学生在课后根据实验计划进行种子发芽条件的探究。 九、板书设计 种子发芽实验 改变条件： 水（有水 无水） 不变条件： 光、常温、空气、数颗种子学生实验记录表：“种子发芽是否需要水”实验计划 第（ ）组提出的问题绿豆种子发芽需要水吗？我们的猜测实验计划（画图或文字）十、教学反思种子发芽实验（一）这课的重难点是设计简单的变量控制实验研究种子发芽所需要的条件。四年级的学生在四上“溶解的快慢”这课中学习过如何设计变量控制实验，虽然学生对变量控制实验有一定的了解，但很多学生仍然对“为什么要设计两组实验”“为什么不能同时改变两个条件”等问题一知半解。这节课我尝试采用以下的策略来帮助学生理清变量控制实验的设计思路，让学生掌握变量控制实验技能：1. 实验设计内容从易到难学生一开始会提出很多影响发芽的因素，如水、空气、土壤、温度、光、湿度。这些因素有些是比较难控制变量的，如空气、湿度、土壤。如果让学生围绕这些因素来设计实验，对他们来说难度比较高，所以我用最容易控制的“水”实验设计作为切入口分析，让学生先介绍自己的实验设计，再通过生生交流和质疑，让学生清晰变量控制实验设计的要点。然后再让学生设计条件较难控制的“光”“温度”实验，这样有梯度的实验设计更符合学生的认知规律。2. 暴露学生问题，引发争论在展示学生的设计时，发现学生往往有以下几种错误的设计：（1）做一组实验，把一颗种子放在阳光下，常温，给予空气，不给予水。（2）做一组实验，一颗放在低温的环境，给予空气，给予水。（3）做两组实验，一颗种子给予光，给予空气，不给水；另一颗种子不给予光，给予空气，给予水。于是让全班学生围绕这几种设计展开讨论。不少学生认为只做一组，不给水，如果发不了芽就说明种子发芽需要水。这时我适时引导学生思考：种子有水能发芽，是不是就能说明种子没有水不能发芽？这个问题引起了学生的思考，于是再让小组进行讨论，看看能不能达成共识究竟需要做多少组实验。经过学生质疑、小组讨论，全班都达成了共识实验需要做两组，这样才能进行对比。而对第二种错误设计，学生在随后的分析中也能说到如果同时改变两个条件，就不知道是哪个条件影响了种子发芽。3. 从纸上谈兵迁移到实际情境要检验学生是否真的掌握如何设计变量控制实验，还需要在真实的情境中去检验，因为真实的情境才能考察到学生是否做到只改变一个条件。纸上设计的实验学生都知道只能改变一个条件，但在实际操作中如何保证其他条件都相同，学生就未必考虑周到，所以在真实情境中容易暴露学生的问题。本课我用了三个实际情境，让学生分析这样做行不行，怎样修改。这三个实验中有两个是学生变量控制实验设计错误的典型案例，有一个是正确的案例，通过对正反案例的分析进一步巩固变量控制实验设计的方法。4、闯关游戏增加趣味性这节课没有动手操作实验，只是让学生去设计实验、讨论、交流，这对四年级的学生来说是比较枯燥的。根据学生喜欢挑战的心理特点，我把教学活动包装成闯关的游戏，每一关的形式都不同，有画图设计实验，有分析案例。形式多样的活动，增加了学习的趣味性，吸引了学生的注意力。从整个课堂上来看学生是很投入到本课的学习中，他们的学习热情也很高涨，从每一次的讨论中都能看出学生对变量控制实验的认识是从模糊到清晰，他们的科学思维在不断发展。但变量控制技能的习得单靠一节课是不够的，还是要长期的强化才能得到巩固。用水测量时间 教科版五下三单元第三课华中师范大学附属小学 刘峥【教材分析】本课是“时间的测量”单元第三课时，也是对测量时间的工具进行研究的第一课时。前2课的教学中，教材设计了一系列的活动让学生感受到时间在流逝，以及人们利用与时间同步变化的事物阳光下的影子变化来计时的做法。这2课的学习，将学生的思维聚焦到了“时间”和“测量”这2个单元教学的关键词上。从本课开始，学生将通过研究具体的测量时间的工具，进一步了解时间的特点和如何测量时间。本课教材分为3部分。第一部分，编者提了一个问题他们是怎样设计这种计时工具的呢？这个问句有2个关键词“设计”和“计时工具”。它们是包括本课在内的后续几节课的教学要牢牢把握的地方。要通过后续几课的探究活动，让学生知道计时工具的设计原理和制造方法，体会到“时间测量的过程，从某种意义上说，也是对事物有规律运动的认识活动过程。”第二部分，“古代的水钟”。编者提了3个问题“怎样报时？”“怎样想到用流水计时？”“水钟制作必须解决什么问题？”。很明显这三个提问都是围绕“怎样设计水钟”的角度提出的。编者还选用了3张水钟的图片。图片下方各有一段简短的文字介绍了“泄水型”水钟和“受水型”水钟的基本工作原理。编者在选用图片时，没有在“元祐铜壶滴漏”实物图片的下方做标注，而是在一张绘制的图片下方标注了“受水型水钟”，其用意是需要琢磨的。第三部分，“滴漏实验”。编者将实验材料、实验方法、实验过程甚至实验中要注意的现象通过图文结合的方式做了详细介绍。在教材的结尾，编者以“固定的流速”为关键词提了3个问题。并且设计了一个让学生进行预测和拓展的问题其他条件不变，减缓水的流速，计时结果将怎样变化？这里面的指向性很明确，就是让学生注意到水的流速，并对水的流速与用水测量时间建立认知上的直接的关联。这也是我们在教学时必须要着重关注的地方。但是，我个人认为，教材将实验内容设计得如此细致，某种程度上加大了老师执行教材的难度。教材设计用矿泉水瓶作为漏水壶，这就使得观察水量精确到毫升变化的观察对象自然转移到收水壶上，因为收水壶可以使用标准的量具。但水落下时会有飞溅，学生很容易就注意到这一点，他们对于水钟测时不准的关注点先入为主的就落到这上面。这很容易冲淡教材设计的“水的流速”这一主题。我试过给矿泉水瓶标注刻度，但仍然是费力不讨好，学生会比较漏水壶流出的水量和收水壶流入的水量，并得出水会残留在壶壁上，导致水量不一致，测时不准的结论出现。这三个部分各有侧重，相互关联。教学的重点是第三部分。学生要通过观察不同水量的水滴漏的过程和记录滴漏一定量的水所需要的时间，比较分析发现“水量越大，水的流速越快，水量越小，水的流速越慢。”这一事实，并推理和构建出水钟需要保持水流动的速度才能准确计时的认识。达到这个目的以后，接下来的一课中，教师才可以带领学生做出更加精确地水钟，并且发现更多水钟准确计时需要注意的地方。另外，这一课的实验活动耗时较长，特别是教材的第三部分，教学时需要合理分配时间。引导学生聚焦问题要快，教学过程中处理信息要准，才能保证探究活动充分的展开。【教学目标】知道水钟计时的原理。知道水量越多，水流的速度越快。水量越少，水流的速度越慢。观察并记录定量的水流完需要多少时间，并以此为依据推测和测量成倍数增加水量后计时的长短。探究问题答案的同时学习探究的策略方法。 【教学准备】分组材料：量杯、500ml烧杯、去底矿泉水瓶、一次性塑料杯、记录表。演示材料：古代计时装置图片、统计表。【教学过程】一、聚焦问题，明确方向：谈话：前面的学习中我们知道古代人们设计了太阳钟用于计时，可是这个工具有个克服不了的缺点（让学生说），所以人们又发明了很多其他的计时工具，比如今天我们要看到的水钟。（出示图片）：这是公元前1世纪雅典城中大量使用的水钟。这是根据中国公元前2世纪前后的一本书周礼中的记载复原的水钟，这是一个木质的标尺，当桶中的水流出去的时候它会随着水位的下降而下降，用标尺上的刻度变化显示时间的流逝。这个是中国元代的水钟。最后这个是教材的作者设计的水钟，水从上方的漏斗进入受水池，浮标随水位上升而上升从而推动齿轮并使指针转动。这上面标有罗马数字，大概是作者根据罗马水钟设计的吧。他们样子不同，类型也有差异。但都被称为“水钟”，那么请问“水钟”是怎么计时的？学生发言，教师小结并板书：流水量对应流水的时间。既然水钟的计时原理一致，为什么人们要设计和使用这样复杂的水钟，而不是用这样简单的水钟呢？学生发言（预设生回答：泄水型水钟不准），教师指图片设问：（泄水型水钟）真的不准？为什么不准？受水型水钟这个部分的设计起什么作用？学生发言。二、探究发现，寻求答案：1、出示实验材料，介绍：这是一个泄水型水钟的模型，我们先看看它怎么工作的。老师演示，学生观察。2、你们想亲自试试吗？给你们加一点难度。老师给每个组准备了3个接水的一次性水杯，我要求你们，每30秒换一个杯子接水。知道怎么做吗？（演示接水杯轮换方式）3、学生实验4、提问：请观察3个杯子里的水，你发现了什么？5、用量杯测量一下，说说结果。6、这个结果说明了什么？水流的速度变慢。7、水流速度变慢是什么原因造成的？8、学生猜测，板书学生发言。9、怎么证明你的猜测呢？小组讨论设计实验。10、学生汇报，教师协助完善实验方案11、学生实验12、汇报：你们证明了自己的猜测吗？展示一下从实验中得到的证据。13、小结：水量减少，水的流速减慢。水量增加，水的流速加快。三、反思问题，延伸探究：1、教师设问：我能从刚才的结论中推理出这样的假设吗？“水量不变，水的流速不变。”2、可以设计实验证明这一点吗？另外看看书中这个图片上的漏斗装置。你们说说这个装置有什么作用？3、学生发言，教师归纳并板书：水量保持不变，水的流速不变。4、下节课，我们将制作自己的水钟，我想大家一定希望自己小组的水钟是最准确的。既然我们今天已经知道泄水型水钟的不足（指板书），那么你们的想法对不对，希望下节课能看到刚才你们设计的水钟，我们再来做一做实验。【教学反思】我感到本课教学有“2趣3难”。所谓“2趣”。一是，“教”之趣。教材虽然设计了很细致的实验内容，但是要达成本课的教学目标却远不止教材设计这“一条路”。教师可以以教材设计的实验为蓝本，根据学情、校情和自己的偏好设计不同的实验来达成教学目标。同时，教材的3、4课都与水钟有关，侧重点有所不同。这又给了我们一个可以弹性处理教材的空间。二是，“学”之趣。玩水是童年之乐事。学生喜欢玩水，更喜欢玩出花样。这一课很符合他们的天性，而且探究的难度适中，既有操作，又有思考，教师只要善加设计和引导学生定会学的兴致盎然。所谓“3难”。一是，“取舍”之难。教材中有古代水钟的图片，除了导入问题的需要之外，我想也有开阔学生视野的作用。网上介绍水钟的内容很丰富，也可以用于导入本课的教学过程。可是，本课教学的主体部分需要的时间较长，这一方面难以展开。还有教材中特意放大并标注了一张设计过的“受水型水钟”图片，一定是希望教学时发挥作用。这张图片的特别之处就在于其漏斗状的稳定水压（水量）的部分。可无论是实验材料的准备，还是教学过程的展开，对这一装置的操作或者研究都很难实现。二是，“深入”之难。水钟经过数千年的发展从一个简单而且不准确的计时工具，发展为复杂、精准的计时器，人们不断的探寻、发现影响水流速度的因素，并通过多种方式逐一解决这些问题。对于大多数学生来说，通过实验认识到水量会影响水流速度并不算难，可是学生的思维能力和知识结构是存在差异的，总有一部分孩子，会注意到更深层次的问题如水量为什么会影响水的流速？能不能证明“水量不变，水的流速不变”？水量不变，水的流速一定不变吗？这些问题都是我的学生提出来的，可是在这节课上这些很有价值的问题却难以得到深入。三是，“实验”之难。这里有设计实验之难，也有准备实验材料之难。我曾经尝试按照教材设计开展实验，发现学生在观察漏水壶水面下降了多少毫升的同时，会对比受水壶水面上升了多少，结果一对比就发现，漏出的水量和接受的水量不一致（这里既有自制漏水壶刻度不准的原因，又有水落下时残留在漏水壶壶壁和飞溅到受水壶壶壁的问题），学生就开始找这其中的原因。这样对不对？对！不但对，而且好！可是对于本课目标的达成来说，这只能算作插曲。于是，我决定改改实验，避开这插曲，将漏水壶上自制的刻度去掉。学生只观察受水壶水位变化。简化观察对象之后学生很快就发现水飞溅到壶壁上，而且因为水面不停波动，对水有没有上升到预订的刻度争执不休为了不让这首插曲唱成了主旋律，我再改。我将实验设计为向泄水壶中注入设定的水量，如100ml，记录全部流完这么多水需要多长时间。泄水壶、受水壶都不要刻度，只在注水以前用量杯量好就行，结果当水流至泄水壶内只剩下5ml左右时，水柱变成了水滴，且越滴越慢最后挂在漏水孔上就是不滴下来，学生又开始争论：这情况算是水流完了呢？还是没流完呢？这时间是接着计算还是到此为止？实验不断的被一些看似插曲的问题打断，忽略它，教学目标也不是不能达成。但是，多数学生注意到这些问题，并且将它自觉的纳入到实验观察和思考的范畴时，忽略这些问题就有违于科学精神。我不禁思考：造成这“3难”的原因是什么？反思自己在设计教学过程和执行教学设计中的想法和做法。我觉得自己将生活中形成的精确计时的习惯，附着到了这个尚不能精确计时的工具之上。学生也受我的影响，先入为主的认为这个计时装置是可以准确计时的。另外，教材以毫升和秒为单位的实验观察和记录，对于这套实验材料来说，有点高了。我觉得实验中的水量和其对应的时间，应该相对模糊处理不要精确比对。另外，老师要树立这节课是在给水钟计时找问题的思想。学生通过实验要发现水钟计时会遇到哪些问题？显而易见和隐藏的问题都要找出来。这样一来，学生就不会为达到老师或者教材设定的实验参照数据，而争执不休。也更能全面的发现水钟的不足。在接下来学习我的水钟一课时，就能够站在更高的认知层面思考和改进水钟。机械摆钟教学设计武汉市育才小学 张莉【教材分析及处理】机械摆钟是教科版小学科学五年级下册第三单元时间的测量中的第五课。本单元要让学生从太阳钟、水钟到机械摆钟在“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。学生在前几课中探究过的日暑、水钟等一些简易的计时工具，在本课的教材设计中，引导学生了解同一个单摆，每摆动一次所需要的时间是相同的；根据单摆的等时性，人们制成了机械摆钟，使时间的计量误差更小。本课教材内容共分为两个部分。第一个部分是“观察摆钟”，以“摆钟为什么比其他的计时工具都精确”作为导入，开展观察摆钟的摆、发现摆钟的摆每分钟摆动的次数是相同的研究活动。第二部分是“观察我们的摆”，教材指导学生利用细绳和重物做一个摆，然后用测量钟摆的方法连续测量摆10秒内的摆动次数，认识单摆的等时性。根据学生的实际能力水平和事物发展的逻辑顺序，我将教材内容顺序作了一定的调整。1、在我们的现实生活中，机械摆钟很少见，学生很难将摆钟的等时性联系到摆的观察与发现之中。设计以学生熟悉的游戏活动为导入，以生活中的摆动现象为铺垫，比起“机械摆钟”的直接观察，会更接近学生的认识水平。2、将“观察摆钟”调整到“探究我们的摆”之后进行，从而引导学生亲历“机械摆钟的发展之路”。并且此处设计进行三次的重复实验，有更多的科学数据帮助学生从观察摆的运动过程中发现等时性的规律，从而奠定了更加精确的计时方法机械摆钟的出现。学生认识事物的层次由事物发展的逻辑顺序为主线而逐步深入。3、在本课的学习与研究中，要着重解决学生操作方面的一些问题，让学生的测量尽量地精确一些，这需要一定足够的时间空间，需要大量的反复实验。根据学生的实际操作水平，制作一个摆的活动时间会在一定程度上会影响实验研究的时间，还会造成一定的干扰。于是将制作摆的方法进行讲解演示，而让学生以足够的精力集中到等时性实验的研究之中。【教学目标】1、科学知识：同一个单摆，每摆动一次所需要的时间是相同的，根据单摆的等时性，人们制成了摆钟，使时间的计量误差更小。2、过程与方法：重复观察和测量摆钟每分钟的摆动次数；观察和测量在相同时间内摆动的次数。3、情感态度与价值观：理解重复实验的意义；发展对计时工具研究的兴趣。【教学重点】 观察和测量单摆在相同时间内摆动的次数。【教学难点】相同时间间隔内摆连续摆动次数实验方法的正确理解和操作；通过观测理解摆的等时性。【教学准备】教师：摆钟，数据汇总表，课件，摆、秒表小组：摆、记录单，秒表【教学课时】 一课时【教学过程】一、观察激趣，引入探究 1、观察：生活中的摆动现象。2、观看视频：伽利略研究摆的故事。3、谈话：他发现了什么呢？你想知道吗？今天我们也来研究研究。二、观察实验，探究分析1、讲解：为了便于研究，老师这儿做了个摆。把绳子的一端固定在铁架台上，另一端挂上一个螺帽，可以摆动的这部分称作摆线，螺帽的部分称作摆锤。2、观察：像风吹吊灯一样让它自由摆动起来，大家仔细观察摆动过程，看看有什么发现？3、学生汇报观察结果。4、通过探究活动，研究摆在摆动的时候具有等时性。（1）思考：怎么知道摆速有无变化呢？同学们在数学学习中知道速度是单位时间内行驶的路程，这里的摆速可以用相同时间内的摆动次数来衡量。那么你能不能设计一个实验来研究在摆动过程中摆速有无变化呢？（2）学生讨论、交流想法。（3）汇报：我们可以试着分段来测量，比如摆在连续的40秒里每10秒的摆动次数，可以分别测量010秒之间、1020秒、2030秒、3040秒摆摆动的次数，由此来分析摆速的变化。（4）交流：这连续的四个10秒的时间如何计时、如何计摆动次数呢？我们怎么具体操作？（5）小组讨论：这个实验有哪几项工作要做呢？（计时、操作、时段计数、记录）你们组打算怎么分工？（6）计时员的岗前培训：播放视频计时器使用方法。（7）演示：请一个小组来演示实验操作。【 随机明确操作规范：听到口令后轻轻放开摆锤，保持自然摆动，千万不能推一把；怎么样算一次（一个来回为一次，最后一次过了中线我们都算作一次）；为了得出准确、科学的数据，摆的角度统一在45度以内】（8）谈话：一次实验的数据能够帮助你全面的分析摆速变化问题吗？科学家在进行类似问题的研究时总是反复进行实验，为什么呢？出示实验记录表，大家记录后选择相同时间内出现次数最多的取众数，进行汇总分析。（9）温馨提示（课件出示）：A、实验过程中，组员配合默契，共同合作完成计时、计数工作。B、集中注意力，认真观察，如实记录。C、实验完成后及时记录、分析，小心还原材料并将数据填写在汇总表上。5、学生实验、记录，教师巡视。6、观察整理汇总表：说说通过实验研究，你们小组有什么发现？7、归纳：同一个摆在自由摆动过程中，相同的时间内摆动的次数基本相同，这也就是摆的等时性。伽利略通过长期大量的实验发现了这个秘密，比起太阳钟、水钟等计时工具，这样使时间的计量误差更小了。惠更斯等科学家根据单摆具有等时性的特点制成了机械摆钟。摆钟的计时就更加精确了。三、观察摆钟，探究发现1、播放视频：我们来看看机械摆钟的内部结构是怎样的？2、提问：（出示摆钟）大家看，这就是伽利略和惠更斯的智慧结晶。它也具有等时性吗？我们来数数看摆钟每10秒钟摆动多少次呢？3、全班活动：数数摆钟每10秒摆动多少次。请同学们打开课本P58，将数据记录在表格里，注意修改观察的单位时间。4、汇报：从三次的测量数据中，大家看看有什么发现？四、分析观察，拓展延伸1、观察：我们再次观察汇总表的数据，你又有什么发现？2、思考：不同的摆在相同的时间内，摆动次数是不一样的。那么，到底是什么因素影响摆的快慢呢？下节课我们一起再来研究这个问题。【板书设计】机械 同一个摆相同时间摆动次数相同摆 等 时 性钟附：学生实验记录表观察摆动次数的实验记录表第 组时间次数010秒1020秒2030秒3040秒摆动次数（第一次实验）摆动次数（第二次实验）摆动次数（第三次实验）每个时间段的摆动次数我们的发现【课后反思】“时间”是一种看不见、摸不着的事物，时间运动的轨迹，是根据其他物体的有规律运动的轨迹来记录的。“时间测量”单元的学习过程，从某种意义上说，也是对“事物有规律运动”的认识活动过程。通过对教材的揣摩，我觉得这节课的难点是在相同时间间隔内，学生连续测量单摆摆动次数，从而理解摆的等时性。课堂上的问题就聚焦在“研究这个摆在摆动过程中是越来越慢了，还是越来越快啦？你有什么方法进行研究？”。这里的“想办法”让学生产生了很多思考：每摆动10次记一次时间，记录3个10次分段摆动的时间来分析快慢问题；记下摆在30秒摆动时的总数及第10秒，第20秒的摆动次数，通过数字递减来进行分析快慢问题；分别测量010秒之间、1020秒、2030秒摆摆动的次数，来分析数据；在同一个摆的自由摆动过程中，记录任意几个10秒的摆动次数来分析数据作为科学老师是很高兴看到学生有这么多的办法来解决问题的，可是在短短40分钟里要完成这项研究是非常有难度的。无论哪一种方法，都需要计的操作准确，报时要同步，放摆不能有外力，角度要有一定控制，数摆动次数要准确规范还有重要的是小组成员的配合，哪个环节出了问题都会影响实验数据。我们需要一个高效的课堂，必须明确最主要的目标，要想面面俱到，探究时间与学生的精力、水平都没有办法达到。在这节课的教学设计中将摆动的速度变化用相同时间的摆动次数来衡量，对于学生相对来说比较容易操作。每个孩子都有活儿干，而且得要无缝对接。010秒一数完，数1020秒的孩子就得接上， 2030秒依次如此进行，这对孩子的实验能力也是一种考验。从分工的明确到小组的演示，一步步引导学生规范的操作，对数据的整理和分析是很重要的。由于摆的等时性实验研究会有很多因素干扰数据的准确性，这就会对数据的分析造成影响。这里采取一个组出示一个数据汇报卡贴在黑板上展示，来进行针对分析，可以帮助学生集中注意力，关注到同一个摆在摆动过程中摆速的变化。将各组汇报卡分类整理后，对于相同时间内摆动次数不一样的数据结果，可以先让学生自己来分析，大都会从操作方面提出误差的缘由。我们要肯定学生真实的记录，更需要强调学生对重复性实验的认识。伽利略是通过长时间的大量反复实验才发现摆的等时性，而这里仅仅是一节课上的几组实验数据。肯定学生实事求是的科学精神的同时，鼓励学生对科学探究的持之以恒。在平日的教学活动中，我们对课时的把握范围可以控制在两个课时，让学生就像伽利略一样，对一个摆的摆动反复数，然后选择自己想研究的方法来进一步寻求解答，开放更大的研究空间。如此积累得到数据后再提升分析，相信在大量的数据摆在面前，孩子不难发现规律。实验次数多了，他的实验操作也更为熟练与规范，误差少了，自然实验数据的说服力就更强。科学课堂到底要给予学生什么呢？我感受到学生强烈的求知欲望，如何多准备些桃子来满足他们的探究欲望，这桃树的高度孩子是否够得着呢？我们还需要多了解学生，希望他们靠自己的努力够得着属于自己的那个桃子，如此探究的收获会更为珍贵！昼夜交替现象武汉市硚口区南垸坊小学 费莹【教材分析及处理】 昼夜交替现象是小学教科版科学五年级下册第四单元的第一课。这节课可以说是整个单元的基础。五年级的学生，通过书籍、电视、网络等各种渠道，大多数都已经知道地球在自转并且围绕太阳公转这一科学事实。但这节课并不是为了让学生掌握形成昼夜交替的原因，它的主要目标就是让学生追寻科学家们探索的足迹，发挥最大的想象力，提出地球产生昼夜现象的多种假说，并通过模拟实验去验证这些猜想，从而体验人类对地球运动的探究过程。 在深入地了解学生有关地球运动的前概念后，我们也会发现学生一些真实、朴素或错误的观点：1、学生认为是地球的自转并且围绕太阳公转产生了昼夜交替现象，但在怎样情况下地球会出现昼？在怎样情况下地球会出现夜？怎样运动就产生昼夜交替现象等具体问题，学生就不甚明白。2、学生认为昼夜交替现象的产生是与月球有关的。 针对本节课的教学目标及教学重点，为了符合学生的认知规律，让学生体验人类对地球运动的探究过程，我对教材进行了以下的处理：一是在提出昼夜交替现象假设的环节做足文章，增设质疑环节，让学生从逻辑思维的角度分析提出的假说能否产生昼夜交替现象，引发学生争论。让学生通过质疑、争论，感受到提出合理假说的重要性，让学生养成用证据说话，善于修正自己观念的科学品质。二是将昼夜交替现象的产生原因由日地运动，扩展为日地月运动。很多学生认为昼夜交替现象的产生是与月亮有关的。追思学生想法，我们可以发现，学生认为与月亮有关，是考虑到月球挡住了太阳光而产生的“昼夜”现象（其实是日食现象）。从理论分析的角度来说，这种“昼夜”产生的理论是成立的，但这种特殊的“昼夜”现象却与真正的昼夜现象是存在着差异的。而这种特殊的现象，是能够在学生后面的学习中解决的。所以，在这里我并没有局限学生思维。力求让学生在质疑的环节中自己发现问题，这样的教学是符合学生认知规律的。【教学目标】科学概念：昼夜交替现象有多种可能的解释。过程与方法：提出地球产生昼夜现象的多种假说，并且进行验证。做好模拟实验和运用实验收集的证据。根据实验的情况修正自己的解释。情感态度价值观：认识到积极参与讨论，并发表有根据的解释是重要的。认识到同一现象，可能有多种不同的解释，需要用更多的证据来加以判断。培养主动探究，积极合作的态度。【教学过程】一、感受昼夜交替现象。1、谈话导入。师：同学们，在我们的生活中，我们可以感受到白天过了就是晚上，晚上过了就是白天，白天晚上在不停的重复出现。白天用“昼”表示，晚上用“夜”表示，不断变化，重复发生用“交替”表示。我们将这种现象称为“昼夜交替现象”。板书课题：昼夜交替现象。2、理解昼夜现象。（1）思考：同学们，你们有没有思考过昼夜现象是怎样产生的呢？地球上为什么会出现白天和晚上呢？（2）学生汇报后，教师小结。当太阳光照射地球时，地球的一半受到阳光照射，这就是“昼”，另一半没有受到阳光照射，这就是“夜”。于是，就产生了昼夜现象。并且由于太阳、地球、月球的运动产生了昼夜交替现象。（3）思考：怎样运动才能产生昼夜交替现象呢？二、昼夜交替现象的假说。1、学生分小组讨论昼夜交替现象产生的可能性。要求学生画图表示。2、教师巡视指导。3、反馈汇报。（1）理解“自转”、“公转”的运动方式。教师演示自转、公转的运动方式。自转：天体自行旋转的运动。公转：一个天体绕另一个天体运动。（2）收集学生的假说，并板书。4、思考：我们先进行逻辑分析，你不同意哪种假说？为什么？5、怎样验证我们的假说？三、模拟实验。1、师讲解选用的材料以及选用的材料与实验对象之间存在的共性。2、教师演示操作实验。（教师演示太阳不动，地球自转能不能产生昼夜交替现象。）（1）做标识。（2）观察：哪一面被照亮了，是什么时间？哪一面没有被照亮，是什么时间？3、出示实验要求和实验注意事项。（1）观察标识处的昼夜变化情况。（2）实验中小球不要转动太快，手电筒不能随便乱动。（3）认真观察发生昼夜交替变化现象时的运动？（4）完成实验记录单。（5）注意不要用强光长时间照射眼睛。4、学生分小组进行实验。5、反馈汇报。（只将学生结果不一样的拿出来，再次进行实验。）6、说一说，在多种假说成立的前提下，你有什么想法？这些运动的共同特征是什么？四、教师全课总结。 在没有新证据以前，这些假说都成立。如果要证明你的假说，就需要新的证据。同学们，你们能寻找到新的证据吗？下节课，我们再来研究。【教学反思】 为了实现本节课的教学目标及教学重点，让学生体验人类对地球运动的探究过程，我对教材进行了两点的处理，现就针对教材的处理，谈谈本节课的授课效果及得失。 一、假说提出后，增设质疑环节的得失。本节课，已经试教了3次。在3次的试教中，我感受到增设质疑环节是有必要的。它不仅让学生的头脑进行了一次风暴，同时也为培养学生敢于质疑的品质奠定了基础。在质疑中，学生知道了提出合理的假设的重要性，也让学生养成用证据说话，善于修正自己观念的习惯。而这些都是非常重要的科学品质。但在此环节中，我也感受到了要注意以下几点：1、质疑必须建立在学生的理解的基础上。在试教过程中我们发现，对于五年级学生来说，让学生用语言描述清楚怎样能产生昼夜交替现象，同时也让其它听的学生清楚的知道发言学生的想法，是有一定的难度的。如果质疑不是建立在理解的基础上，学生的争论和质疑是无意义的。为了突破这个难点，我在质疑环节增设了图片演示环节，将抽象的逻辑思维变成了具体的形象思维，这样的处理更便于学生的理解，便于学生思维碰撞，让质疑发挥了实效。 2、几种特殊的日地运动，是不能产生昼夜交替现象的。在质疑中，学生提出了几种特殊的日地运动情况，是不能产生昼夜交替现象的。如：太阳不动，地球围绕着太阳转并自转，但地球自转一圈的时间等于它公转一圈的时间；地球自转，太阳围绕地球转，但地球自转一圈的时间等于太阳公转一圈的时间等。在教学中，如果学生提出了这些特殊的