小学科学大象版 (2017)四年级下册4 改进小水钟教学设计

这是一份小学科学大象版 (2017)四年级下册4 改进小水钟教学设计，共8页。


课题
改进小水钟
单元
第四单元
学科
科学
年级
四年级
教学分析
本课属于技术与工程领域，主要活动包括：基于上节课对自制小水钟的使用经历，提出保持漏壶中水位不变的新的改进目标。在此目标驱动下，收集关于三级漏刻的相关信息，建立模型认知，最终在此基础上，自行设计与制作简单的三级漏刻模型。对于学生来讲，本课有两个难点，一是找到保持水位不变的更方便的办法，二是解决漏壶出水孔大小的比例协调难题。
学习
目标
知道随着漏壶内水位的降低，漏壶滴水会越来越慢，这是造成小水钟变慢的主要原因。古人为解决这一困难发明了三级漏刻。用多级分水的方法可以改进自制的小水钟。
能依据对三级漏刻资料的阅读理解，改进自制小水钟，发展实践能力和解决实际困难的能力，在对改进后的小水钟的测试评价中，继续培养反思评价能力。
体会动手做的乐趣，感受经过努力解决困难的喜悦，继续引发对中国古人智慧的钦佩之情。
体会需求对技术发展的促进作用。
教学准备
教学课件、三级漏刻的资料和图片、视频或模型。
学生制作材料：塑料瓶（形状规则的圆筒形最好）、直尺、锥子、美工刀、记号笔等。
教学过程
教学环节
教师活动
学生活动
设计意图
导
入
新
课
1.导入活动，发现问题
师：上节课，我们成功地自制了一个小水钟，但在测试时有一个发现，是什么？
生：水流越来越慢。
师：为什么会出现这种情况？是什么原因造成的呢？我们再来看看滴漏的过程，请同学们仔细观察水流和水位的变化，你有什么发现？
生：瓶子里的水越少，水流得越慢。
师：是这样，我们可以看到随着水的不断漏出，瓶中水位发生变化。开始水位高时，水流速度快，同样多的水用时短；慢慢水位降低，水流速度变慢，同样多的水用时就越来越长，甚至渐渐的就从水流变成水滴了。明白了吗？
生：原来原因是水位的变化。
师：其实古人在很早的时候，就发现了这个现象。
（师出示满城漏壶图片）
师：同学们现在看到的是满城漏壶，一种泄水型水钟。西汉时，这种水钟就已经很常见了，但就像我们所发现的那样，因为水位的变化，使得水流速度不稳定，导致浮箭下降速度不均匀，可以计时却精确度不高。
复习巩固，回顾学过的知识点，更好的进入学习状态。
通过复习回顾日晷，引入新课，制作小水钟，发现问题。
讲授新课
（二）阅读
2.设计制作——初步改进小水钟
师：如果想要更准确地测量时间，最需要解决的问题是什么？
生：应该是水位的问题。
师：是的，水位变化导致水流速度发生变化，所以无法精确计时。我们需要控制泄水壶里的水位不变，保持水流速度稳定。那么可以怎样做呢？
生：可以边滴水，边往瓶子里添水，保持瓶子里的水位不往下降。
生：也不能往上升。
师：这种方法可以吗？
生：可以。
师：那我们就试一试。想一想，具体怎样操作呢？
（生小组讨论）
师：想好怎么做了吗？
生：先在上面的瓶子里画一条线，记下水位，然后一个人往上边的瓶子里添水，保证水位一直在画线的地方，一个人用表计时间，一个人在下面的瓶子上画线，每10秒画一次。
师：你们怎么知道水流速度稳定了呢？
生：看看下面瓶子上画的线之间的间隔是不是一样的。
师：还有别的改进方案吗？
生：我们是先往下面瓶子里加水，每加50毫升水在瓶子上画上线，总共加6次、画6条线。然后把全部300毫升水倒进上面的瓶子里，然后再一人负责随时往上面瓶子里加水来保持水位不变，一个人负责计时。下面瓶子里的水每增加50毫升时记录一次时间，看看这样每流出50毫升水时间是不是一样的。
师：这种方法可以吗？
生：也可以。
师：我观察到，大家改进的都是受水型的水钟，能不能改进泄水型水钟？
生：老师，泄水型水钟是靠着水位下降来计时的，没法保证水位不变呀？
师：对，泄水型的水钟我们不容易改进它。那么你们就试一试改进受水型水钟，做好记录，小组要合作好。
（小组分工合作，初步改进受水型水钟）
学生分组讨论，根据发现的问题，初步改进小水钟。
教师在学生改进水钟的过程中，不断引导、指导。
讲授新课
（三）设计制作
3.设计制作——进一步改进小水钟
师：怎么样，这次的测试结果如何？
生：这次比上节课要好多了。我们每次测的大多是18秒。
生：我们每10秒流出的水也是一样多。
生：……。
师：为大家的成功鼓掌。但是，我们再想一想，如果在实际的应用中，人们这样做会遇到什么困难吗？
生：非常麻烦，得有一个人专门负责不停地加水，会很累。
生：一个人恐怕还不够，他也得吃饭睡觉呀！
师：这还真实一个现实的困难，那怎么办呢？
生：如果设计一个自动加水装置就好了。
师：这个装置具体怎么做呢？
生：想不出来。
师：那我们又得向谁请教了？
生：向古人请教。
师：看来我们一时还找不到解决这个难题的好方法。聪明的中国古人也遇到了这个困难，他们经过不懈的努力，发明了一种改进版的漏刻，叫三级漏刻。我们先来阅读一下关于这种计时工具的资料。
（小组阅读资料，收集三级漏刻信息）
师：看看我们知道了什么。三级漏刻一共有几个壶？分别有什么作用？
生：三级漏刻一共有三个壶，最上面的叫天壶，中间的叫平水壶，下面的叫受水壶。
生：不对，应该是四个壶，还有一个分水壶。
师：各种壶分别有什么作用呢？
生：天壶是往平水壶里加水的，平水壶是往受水壶里加水的。
生：受水壶就是我们做的水钟下面的瓶子，平水壶就像是上面的瓶子，天壶就像刚才我们用来往上面瓶子里加水的瓶子。
师：分水壶的作用呢？
生：平水壶里的水要是加多了就从壶里流到分水壶里。
师：这样做是为了保证什么？
生：保证平水壶里的水位不变。
师：这个设计怎么样？
生：古人真是太聪明了，他们给平水壶开个孔，这样往平水壶里多加的水可以流到分水壶里，这样就可以保持平水壶里的水位不变了。
师：我们一起给智慧的中国古人一点掌声吧！
师：大家有没有信心，模仿古人也做一个多级漏刻，让它自己准确计时呢？
生（齐）：有！
师：好。不过制作和测试的时候遇到新的困难时，老师希望你们能像古人们学习，动脑筋、多观察、想办法、不气馁，先预祝你们成功！
（小组分工合作，进一步改进小水钟）
师：遇到了什么新问题吗？
生：我们刚才发现平水壶里的水还是往下降。
师：是怎么回事？你们解决了吗？
生：我们发现平水壶下边的眼儿太大了，天壶补水供不上。我们把天壶的眼儿也弄大了，就行了。
师：真棒！自己动脑筋解决了新问题，祝贺你们！
生：我们发现平水壶里的水还是渐渐往上升，我们把分水的那个孔捅大了就行了。
师：你们做得也很好。只是分水壶里的水会很快满了呀，还得想一想有没有别的办法。
生：我们可以换个更大的分水壶。
学生分组实验，进一步改进自己的小水钟，三级漏刻。
教师根据学生在制作赤道式水钟的过程中遇到的困难给予帮助。
讲授新课
（四）反思评价
4.反思评价，提升认识
师：时间关系，我们的改进小水钟只能先到这里了。最后老师想请大家说一说，这次的改进小水钟活动你们有什么收获？
生：我们知道了保持水位不变，就可以让小水钟的水流速度不变。
生：我们知道了古人发明了三级漏刻。
师：在经验上有什么收获吗？
生：遇到困难可以查一查资料，看看以前的人们是怎么解决的。
生：要想成功，小组几个人要合作好。
生：遇到困难要动脑筋，仔细观察，认真分析。
生：……。
师：说得真好！最后老师请大家看一张图片。古人在不断研究中，逐步改进漏刻，制作出多级式铜壶滴漏，同学们现在看到的，是我国现存最早、最大、最完整的铜壶滴漏，为元代铸造。整件滴漏由四个铜壶组成，分别是日壶、月壶、星壶、受水壶。壶上均有壶盖，壶盖上有孔，水可以滴入。受水壶的壶盖上铸有带刻度的铜尺，前端有方孔，便于木箭上下浮动。这样庞大的水钟，它是怎样工作的呢？我们一起来看一段视频。我们所看到的铜壶滴漏，计时一昼夜的误差不超过40秒，直到1656欧洲人发明了摆钟才被超越。在长达1500年的时间里，我国的多级式滴漏都是世界上最精准的计时工具。如果你想感受它的魅力，在中国国家博物馆、故宫博物院、北京鼓楼都可以看到不同的多级滴漏。其中鼓楼的铜壶滴漏还可以自动报时呢，感兴趣的同学可以去看看。现在，鼓楼的旁边还建有北京时间博物馆，藏有圭表、刻漏、浑天仪等各类计时仪器。
水钟完美地避免了日晷必须利用阳光的限制，昼夜都可以使用，一直是我国古代计时的主要仪器。从单壶到复式漏壶，水钟计时越来越精确。同学们，追求精准计时，一直是人类的目标和动力，那么，比多级滴漏还要精准的摆钟是怎样计时的呢？下节课我们将继续了解计时工具的发展。
知道了改进水钟的方法，了解古人发明的三级漏刻。
对学生的作品进行评价，以及讲解古人发明改进水钟的过程。
板
书
设
计
改进小水钟
三级漏刻
课
后
反
思
本课的主要活动是改进小水钟，核心无疑是在“改进”这个任务的完成。它体现了技术工具的发明和发展不是一蹴而就的，而是不断地改进与进化的，这种变化是基于人类不断追求的基础上的。当我们将研究的重点聚焦于想办法保持水面不变的难题时，学生首先想到的是人工加水的方法，教师没有武断地提出不足予以否定，而是组织学生先按照自己的想法进行尝试，在具体的操作过程中体会这种方法的不便之处，从而产生更加方便的新需求。自动补水保持水位不变的方法是学生一时难以想到的，在了解了多级漏刻的原型之后，这种设计就简单了许多，学生也就表现出挑战困难的期待。但实际上他们还将遇到新的困难，比如由于各壶出水孔的大小不同，形成不同的组合，会造成无法保持水位不变的境况，这样就又产生了新的问题。而对于这些新问题，教师安排学生自己去想办法解决，而不是直接告诉学生应该怎么做。这样，解决难题后的兴奋与满足感就会给学生一种心灵上的涤荡。