小学数学北师大版（2024）四年级上册（2024）模拟实验教案

这是一份小学数学北师大版（2024）四年级上册（2024）模拟实验教案，共16页。教案主要包含了学情分析，教材分析，核心素养教学目标，教学重难点，教学过程等内容，欢迎下载使用。
四年级学生已经掌握路程、速度、时间三者基础数量关系，会使用秒表计时、简单数据记录与平均数计算，具备小组分工合作、动手操作的课堂基础；日常出行频繁使用导航软件，对“导航预估时长”有充足生活感知，能快速代入本课探究情境。
学生现存认知短板：第一，缺少标准化实验思维，自主做实验时步骤混乱，不会固定变量、多次重复实验减小误差；第二，数据分析能力薄弱，只能直观对比单次数据，不理解多次实验取平均值的数学意义；第三，难以系统梳理影响时长的多元因素，无法结合数据解释导航预估时间与实际用时产生偏差的底层逻辑。
同时，四年级学生好奇心强，动手模拟、小组记录、图表对比等实操形式能够充分调动课堂参与度，适合以模拟实验为主线，依托教材实验单层层引导，建立严谨的数学实践探究思维。
二、教材分析
本课为 2026 秋季北师大版四年级上册综合实践《导航给的时间准吗》核心板块《模拟实验》，教材依托“家到学校步行 800 米，导航预估 12 分钟”真实生活问题搭建探究主线，完整给出模拟实验落地载体——标准操场跑道（单圈 400 米）、配套实验操作步骤、统一实验记录表格。
教材编排逻辑分为三层：第一层提出核心驱动问题：导航预估时间和真实步行时间是否一致？第二层给出标准化模拟实验流程，明确分工、操作步骤、重复实验要求；第三层配套数据记录表格，引导学生收集多组原始数据、计算平均值，依托数据对比分析误差成因。
本课承接本册除法、平均数、路程速度时间相关知识点，是学生第一次完整经历“提出猜想—设计实验方案—动手模拟操作—收集统计数据—分析得出结论”完整数学实践流程，既是对计算、统计知识的综合运用，也是培养科学实验意识、数据意识、应用意识的核心载体，为后续综合性实践探究活动奠定方法框架。
三、核心素养教学目标
（一）数感与量感
1.通过秒表计时、路程换算、平均用时计算，精准感知步行速度、时间、路程的量化关系，建立生活时长量化感知。
（二）运算能力
1.能熟练完成多组计时数据求和、平均数计算，规范运用三位数除以一位数、两位数除法运算，准确处理实验数据。
（三）数据意识
1.规范填写教材配套实验记录表，读懂表格数据；能借助多组实验数据对比发现规律，用数据支撑猜想与结论。
（四）推理意识
1.依据模拟实验原始数据，归纳导航预估时间与实际步行时长存在偏差的各类影响因素，形成有理有据的推理表达。
（五）应用意识
1.掌握标准化模拟实验完整流程，能将实验探究方法迁移到生活中其他时间预估类问题，理解导航预估时长的参考价值。
（六）创新意识与实践能力
1.小组合作完成完整模拟实验，自主分配计时、步行、记录任务，规范落实多次重复实验，养成严谨、实事求是的实践习惯。
四、教学重难点
（一）教学重点
1.读懂教材完整模拟实验操作步骤，规范完成操场步行模拟实验，准确收集、记录多组计时数据；
2.掌握多组实验数据求平均值的计算方法，依托教材表格完成数据整理；
3.结合实验数据，对比导航预估时间与真实平均用时，初步感知二者存在差值。
（二）教学难点
1.理解“多次重复实验、取平均值”的意义，懂得单次实验存在偶然误差，多组数据才能反映真实步行速度；
2.结合模拟实验场景，完整梳理造成预估时间与实际用时不一致的各类客观、主观影响因素；
3.形成标准化数学实验思维，能够清晰、有条理地表述实验过程与数据支撑的实验结论。
五、教学过程
第一课时
（一）本课时课时目标
1.读懂教材情境素材，提出可探究的数学猜想；认识模拟实验所需工具，读懂教材完整实验操作流程。
2.小组内部完成标准化分工，明确计时员、步行员、记录员职责，清晰知晓每类岗位操作要求。
3.走出教室开展第一轮操场模拟步行实验，规范使用秒表计时，按照教材实验单完整记录第一组原始时长数据。
4.建立初步实验规范，知道实验需要统一条件、保持正常步行速度，不随意改变实验变量。
（二）教学准备
教材课本、教材配套《模拟实验记录单》、秒表、操场 400 米跑道场地、小组分工卡片
（三）教学过程
板块一：情境导入，研读教材核心问题，提出探究猜想
（设计意图：紧扣教材开篇素材，从学生日常使用导航的生活经验切入，依托教材文字抛出核心问题，制造认知冲突，自然引出模拟实验的探究必要性）
师：同学们，请大家翻开课本综合实践《导航给的时间准吗》中《模拟实验》板块，我们一起来读一读教材给出的生活案例，谁愿意大声朗读教材原文？
生朗读教材原文：导航显示从家到学校的步行距离是 800 米，预计需要 12 分钟。这个预计时间和实际一致吗？我们可以用模拟实验的方法来验证一下。
师：读完教材这段文字，谁能说一说，教材给我们设定的探究问题是什么？
生：导航预估步行 800 米需要 12 分钟，我们要验证真实走 800 米的时间和 12 分钟是不是一样。
师追问：大家平时用家长手机导航出门时，有没有发现导航给的时间和我们实际走路、坐车的时间完全相同？结合生活经历说一说你的发现。
生 1：有时候会更快，有时候会慢一点，很少刚好和导航时间一模一样。
生 2：路上遇到红绿灯、停下来买东西，实际用时就会比导航预估的久。
师：大家的生活经验和教材想要探究的问题完全契合。现在请大家根据教材问题提出自己的猜想，小组内简单交流后分享。
生 1 猜想：真实走 800 米的时间和导航 12 分钟差不多，差距很小。
生 2 猜想：每个人走路快慢不一样，实际用时会和 12 分钟有明显差别。
师板书学生猜想：猜想 1：实际用时 ≈ 12 分钟；猜想 2：实际用时与 12 分钟存在明显差值。
师：我们没有办法立刻从家走到学校测量 800 米时长，教材为我们提供了简便可行的解决方法，是什么？
生齐答：开展模拟实验。
师过渡：今天第一课时，我们就完整读懂教材设计的模拟实验方案，到操场开展第一轮模拟实验，收集第一组真实数据，用数据验证我们的猜想。
板块二：研读教材模拟实验全部文字，拆解工具、场地、操作标准
（设计意图：逐句拆解教材实验说明文字，教师逐段细致讲解，搭配师问生答，让学生吃透教材标准化实验要求，杜绝实验步骤混乱，落实严谨实验习惯）
师：请大家聚焦课本中《模拟实验》操作说明板块，我们一句一句拆解教材内容，先找一找教材规定我们模拟 800 米路程选用的场地是什么？
生：学校操场，一圈跑道是 400 米。
师追问：教材为什么选择 400 米跑道模拟 800 米路程？谁能结合除法知识说一说理由。
生：800÷400=2，两圈跑道的总长度刚好等于教材案例里家到学校的步行距离 800 米，计算方便，适合在校内模拟。
师讲解教材场地设计逻辑：教材选用标准操场作为模拟载体，是兼顾实操性与计算简便性，不用额外测量距离，统一场地能保证全班所有小组实验路程完全相等，统一实验变量，保证实验公平。
师：继续读教材，找一开展模拟实验必须准备的工具有哪些？
生：秒表、实验记录单。
师出示秒表实物，结合教材文字讲解使用要求：教材要求一人专门负责计时，计时员要在步行员站到起点、准备就绪时按下启动，步行员走完两圈、双脚踩到终点线瞬间立刻停止计时，不能提前或者延后操作，否则数据会出现误差。
师：教材明确实验需要小组合作，那一个小组需要几名成员？分别承担什么任务？我们对照教材提示进行梳理。
生默读教材分工提示后作答：一个小组 3 人，分别是计时员、步行员、记录员。
师分层提问，巩固各岗位教材规定操作标准：
1. 师提问计时员：教材对你的操作有哪些要求？
生：站在跑道起点，步行员出发立刻开秒表，到达终点马上停表，准确读出秒表显示的总时长，不能看错数字。
2. 师提问步行员：教材要求步行时保持怎样的速度？能不能快跑、放慢速度？
生：必须保持日常正常步行速度，不能故意快走或者慢慢走，改变速度会让模拟数据失去参考意义。
3. 师提问记录员：拿到计时员读出的时长后，第一步要做什么？
生：立刻把时长数字填写在教材配套实验记录单对应空白格，不涂改、不遗漏原始数据。
师完整朗读教材标准化操作步骤原文，逐句细致讲解：
教材步骤 1：站在起点处，用秒表开始计时，以正常步行速度沿操场行走。
教师讲解关键点：全员统一起点，步行员提前调整状态，全程匀速，中途不停顿、不折返。
教材步骤 2：走了 1 圈后，立即点击秒表停止计时，记录下所用时间后乘 2。
教师讲解关键点：单圈 400 米计时完成后，用单圈时长 ×2，得到理论 800 米用时，教材设计这一步是为了降低长距离行走的体力消耗，方便多次重复实验。
教材步骤 3：重复上述步骤，进行多次实验（如 3 次），取平均值。
教师讲解关键点：教材明确要求“多次实验”，单次走路的数据存在偶然性，多轮实验后计算平均值，才能代表这个人稳定的步行速度，本节课我们先完成第 1 次模拟实验，第二课时完成剩余两轮重复实验。
师：读完全部教材操作步骤，谁能完整复述一次标准化实验流程？
生完整复述：小组分工，步行员站操场起点，计时员开表；正常走完一圈，停表记录单圈时间；单圈时间乘 2 得到 800 米模拟用时，记录到实验单。
板块三：认识教材配套《模拟实验记录单》，掌握数据填写规范
（设计意图：依托教材自带表格开展教学，讲解表格每一栏含义，通过问答明确填写要求，为操场实操记录数据做好铺垫）
师：请大家观察课本上的实验记录单，表格分为哪些栏目？我们逐列认识。
生观察表格后回答：组别、实验次数、单圈 400 米用时、推算 800 米用时、小组平均用时。
师逐栏提问讲解：
1. 第一栏“组别”：填写自己小组编号，方便后续全班汇总数据；
2. 第二栏“实验次数”：教材标注需要 3 次重复实验，本次第一课时填写数字 1；
3. 第三栏“单圈 400 米用时”：直接填写秒表读出的原始数据，单位统一为分钟；
4. 第四栏“推算 800 米用时”：根据教材步骤，用单圈时长 ×2 计算得出，当场列式计算填写；
5. 第五栏“小组平均用时”：需要三轮实验全部完成后，把 3 次推算 800 米用时相加，除以 3 算出平均数，本节课暂时空出不填写。
师现场举教材配套示例数据讲解：假设某小组单圈步行用时 6 分钟，那推算 800 米用时是多少？请学生口头列式计算。
生列式：6×2=12（分钟），刚好等于教材导航预估时长。
师追问：如果单圈用时 5 分钟，800 米模拟用时是几分钟？
生：5×2=10（分钟）。
师强调教材表格填写硬性要求：原始数据必须如实记录，不修改、不估算，计算结果当场演算，保证表格数据和实际计时完全一致。
板块四：明确操场实操纪律，分组分配岗位，开展第一轮模拟实验
师：现在所有小组确定计时员、步行员、记录员，岗位可以轮换，但第一轮实验先固定分工，完成实操。全体跟随教师前往操场 400 米跑道开展模拟实验。
师（对计时员）：步行员站到起点了吗？准备好了就按下秒表启动键。
师（步行员走完一圈抵达终点）：立刻停止计时，读出单圈用时是多少？
生计时员报出时长，记录员当场填写教材实验单“单圈用时”一栏。
师引导记录员现场计算推算 800 米用时，核对乘法计算结果，完成表格第四栏填写。
全部小组完成第一轮模拟、填写完第一组数据后返回教室。
板块五：第一课时课堂小结
师：本节课我们完成三项核心学习任务，谁结合教材内容梳理收获？
生 1：读懂教材给出的导航步行案例，知道我们要通过操场模拟 800 米路程，验证导航预估 12 分钟是否准确。
生 2：吃透教材模拟实验完整操作步骤，明确小组三人分工和秒表、记录单的使用规范。
生 3：到操场完成第一次模拟步行实验，按照教材表格要求记录了第一组原始数据，会用单圈时间乘 2 算出 800 米模拟用时。
师总结：教材要求实验重复 3 次，我们目前只收集了 1 组数据，单次实验数据存在偶然性，无法得出可靠结论。下一节课我们继续完成剩余两轮模拟实验，汇总三组数据计算平均值，结合教材案例分析导航预估时间和实际时长产生差值的各类原因。
第二课时
（一）本课时课时目标
1.完成教材要求的全部三轮模拟实验，收集完整三组原始计时数据，规范填写教材实验记录单全部栏目。
2.依据教材提示，汇总三次 800 米模拟用时，列式计算小组平均步行时长，熟练巩固平均数运算。
3.对比小组平均用时与教材导航预估 12 分钟，依托教材案例，分类梳理影响步行时长、造成预估偏差的各类因素。
4.结合完整实验数据，得出严谨、贴合教材情境的实验结论，建立标准化数学实践探究思维。
（二）教学准备
课本、填写一半的《模拟实验记录单》、秒表、操场跑道、影响因素案例板书
（三）教学过程
板块一：复习回顾，衔接教材实验剩余任务
（设计意图：快速复盘第一课时教材核心知识点，明确本节课需要完成的教材规定实验任务，搭建新旧课时知识桥梁）
师：上课先回顾上节课教材中的模拟实验相关内容，第一个问题：教材设定模拟路程 800 米，我们用什么场地进行模拟？计算依据是什么？
生：400 米标准操场跑道，两圈总长 400×2=800 米，和教材案例路程相等。
师第二个复习问题：教材要求模拟实验需要重复几次？我们上一节课完成几次？
生：教材要求重复 3 次，上节课只完成第 1 次，本节课需要完成第 2、3 次模拟实验。
师第三个复习问题：教材实验记录单中，“推算 800 米用时”如何计算？
生：用单圈 400 米步行时长乘 2，得出对应 800 米路程的模拟用时。
师过渡：本节课我们先完成教材要求的全部三轮模拟实验，收集完整三组数据，再按照教材提示计算平均用时，对比导航 12 分钟的预估时长，分析数据差异背后的原因。全体小组再次前往操场完成剩余两轮模拟实验。
板块二：完成第 2、3 轮模拟实验，完整填写教材实验记录单
（设计意图：落实教材“多次实验减小误差”核心要求，完整收集三组数据，规范表格全栏填写，夯实数据收集、整理的实践能力）
全体小组在操场依次完成第二轮、第三轮匀速步行模拟，计时员准确记录每一轮单圈用时，记录员实时填写教材实验单对应实验次数栏目，每一轮结束当场计算 800 米推算用时。
返回教室后，教师结合教材表格讲解“小组平均用时”计算规范，搭配师生问答、板书演算案例：
师：请大家观察教材记录单最后一栏“小组平均用时”，教材提示取平均值，谁说一说求平均数的计算步骤？
生：第一步把三次推算出的 800 米用时全部相加，算出总时长；第二步用总时长除以实验次数 3，得到小组平均步行用时。
师结合教材配套示例数据板书演算：某小组三次推算 800 米用时分别为 10 分钟、10.5 分钟、9.5 分钟，列式计算平均值。
板书算式：(10+10.5+9.5)÷3=30÷3=10（分钟）
师分层提问，巩固运算逻辑：
1. 师：算式括号里的数字代表什么？
生：三轮模拟实验分别得到的 800 米步行时长，全部实验原始数据总和。
2. 师：为什么除数固定是 3？
生：教材明确规定重复 3 次实验，数据一共三组，除以实验次数才能算出平均用时。
学生独立在课本实验单上列式计算本组三次数据的平均用时，完整填写表格最后一栏，教师巡视指导除法运算，纠正计算错误。
师随机抽取 2 份填写完整的教材实验记录单投影展示，带领全班核对表格栏目填写是否规范、平均数计算是否准确。
师提问展示小组：你们小组算出的平均 800 米步行用时是多少？和教材导航预估的 12 分钟对比，是更长还是更短？
生 1 小组：平均用时 10 分钟，比导航预估 12 分钟少 2 分钟。
生 2 小组：平均用时 12.5 分钟，比导航预估 12 分钟多 0.5 分钟。
师：全班所有小组平均用时几乎都不等于 12 分钟，和教材开篇提出的探究问题完全呼应，导航预估时间和真实步行时长确实存在差值，接下来我们结合教材案例分析差值产生的全部影响因素。
板块三：研读教材案例素材，分类分析导航预估时间产生偏差的影响因素
师：课本配套案例文字中列举了多种会改变步行时长、导致导航预估不准的因素，我们分成两大类梳理，第一类是人的主观因素，第二类是道路客观环境因素，我们逐一结合教材原文分析。
第一类：人为主观因素（教材案例：步行速度、体力差异）
师朗读教材案例原文：每个人走路速度快慢不同，体力有差异，有的人平时走路步伐大、速度快，有的人步伐小、行走缓慢，同等距离下用时会出现明显差距。
师结合大家的模拟实验数据提问：为什么不同小组算出的平均用时有的 10 分钟、有的 12.5 分钟？
生：每个小组选派的步行员走路快慢不一样，速度快的用时短，速度慢的用时更长。
师补充教材延伸分析：导航软件给出的 12 分钟，是大数据统计出的普通人平均步行速度推算得出的标准时长，没有考虑每个人独有的步行快慢、体力情况，这是产生时间差的第一个核心原因。
第二类：道路客观环境因素（教材案例：红绿灯、道路障碍物、人流拥堵）
师分段朗读教材道路环境案例文字，逐句提问解读：
教材案例 1：步行路线中存在交通信号灯，红灯需要原地等候，等候时间会增加整体出行时长，导航无法精准预判每一次红灯等候时长。
师提问：我们在操场模拟实验全程没有停顿，没有红绿灯等候时间，那现实生活走 800 米上学路，遇到红灯会出现什么结果？
生：真实用时会比我们模拟实验的平均用时更长，有可能接近甚至超过导航预估的 12 分钟。
教材案例 2：道路人流拥挤、路上有台阶、花坛障碍物，步行时需要放慢速度避让，会额外消耗时间。
师提问：操场跑道平整空旷，没有行人、障碍物，和真实街道环境有什么区别？
生：街道人多、障碍物多，走路速度被迫变慢，模拟实验无法还原这类场景，因此模拟数据和真实出行时长存在偏差。
教师板书梳理两类影响因素图表：
师完整总结教材案例核心逻辑：导航预估时长仅以平坦、无等待、标准步行速度作为理想条件计算，现实出行、模拟实验都无法完全匹配理想条件，因此真实用时和预估时间必然存在差值。
板块四：结合教材模拟实验完整数据，梳理标准化实验结论
（设计意图：整合两课时全部实操、数据、案例内容，依托教材素材形成有理有据的完整结论，落实数据意识与推理意识核心素养）
师：我们完整完成教材规定的模拟实验全部流程，收集三组数据、算出平均用时，结合教材生活案例，谁分层次说一说本次模拟实验得出的结论？引导学生分层作答：
生第一层结论（数据层面）：在操场 400 米跑道模拟步行 800 米路程，多次实验后计算平均用时，全班小组平均用时均不等于教材导航预估的 12 分钟，二者存在时间差值。
生第二层结论（成因层面）：差值产生分为两类原因，一是每个人步行速度、体力不同；二是真实道路存在红绿灯、人流拥堵、障碍物，模拟实验无法还原道路等待场景。
生第三层结论（生活应用层面）：导航给出的预估时间仅作为出行参考，无法完全精准匹配个人真实出行时长，出门需要预留一定缓冲时间。
师结合教材文字补充完整标准实验结论，全班齐读记录在课本空白处：
通过标准化三轮操场模拟实验可知，步行 800 米的实际平均用时与导航预估 12 分钟存在明显差值；导航以通用标准步行速度、理想无阻碍道路为基础计算时长，未考虑个人步行差异、道路等候等变量，因此预估时间仅可作为出行参考，不代表精准真实用时。
板块五：两课时整体课堂小结
师：两课时完整完成《导航给的时间准吗》之《模拟实验》全部教材学习内容，分层梳理整体学习收获：
1. 实验流程掌握：完整读懂教材模拟实验全套方案，掌握校内 400 米跑道模拟 800 米步行路程的实操方法，明确 3 人小组标准化分工、秒表计时规范、重复多次实验的操作要求，完整经历“提出猜想—设计实验—动手模拟—收集数据”数学实践完整流程。
2. 数据处理能力：读懂教材配套实验记录单每一栏含义，能如实记录多组原始计时数据，熟练运用求和、除法运算计算多轮实验的平均用时，理解多次实验取平均值可以降低单次操作带来的偶然误差，建立严谨的数据记录、统计思维。
3. 数据分析与推理：依托本组平均步行时长，对比教材导航预估 12 分钟，结合课本配套道路、人物案例，分类梳理人为步行速度、道路客观环境两大类造成时间偏差的影响因素，能够结合实验数据有理有据地推理、表达自己的发现。
4. 数学应用价值：理解模拟实验是简化生活复杂问题、在校内开展探究的实用数学方法，读懂导航预估时长背后的数学计算逻辑，能够把平均数、路程速度时间相关计算知识综合运用到真实生活探究中，明白数学可以用来验证生活中常见的疑问，养成用实验、数据支撑观点的理性思考习惯。
本次模拟实验是本册完整综合实践探究的基础，本节课学到的标准化实验步骤、数据收集分析方法，可以运用到今后所有生活类数学探究活动中，同学们在生活中遇到类似预估时长、预估数量的问题，都可以借助模拟实验的思路开展自主探究。
偏差分类
教材对应案例
对步行时长的影响
人为主观因素
步行速度、个人体力
速度快 → 用时缩短；速度慢 → 用时增加
道路客观因素
红绿灯、人流、道路障碍物
产生等候、减速，整体用时变长