小学科学教科版 (2017)五年级上册6.制作钟摆教学设计

第三单元  计量时间

6.制作钟摆

【教材简析】

    本课为《计量时间》单元的第6课，通过前面几课的研究，已经发现摆的摆动快慢与摆长有关，摆长越长摆得就越慢，摆长越短摆得就越快。本节课要求学生制作一个1分钟刚好摆动60次的摆钟，该怎样来制作呢？

本节课，学生将通过调节摆绳长度的方法来调节摆的快慢。经过这节课的研究学生将更好地理解钟摆，并学会控制钟摆的快慢。根据前面的学习，学生也将制作一个每分钟摆动60次的摆。通过制作、测量、分析数据等活动，培养学生的小组合作能力、动手操作能力和整理信息、分析数据的能力，促进学生思维进一步发展。

【学生分析】

通过前面几节课对摆的研究，学生已经知道了如果摆的速度太快，可以增加摆绳的长度；如果摆的速度太慢，可以减少摆绳的长度。对学生来说，比较难的是第一次摆绳长度的选择。如果第一次选择的绳的长度比较合适，测得的1分钟摆动的次数接近60次，后面的调整的难度就会减少。然后用比较有序的方法，快速地接近目标次数。

【教学目标】

科学概念目标

1.摆的摆动快慢与摆绳长度有关。

2.同一个摆，摆绳长度越长，摆动越慢；摆绳长度越短，摆动越快。

科学探究目标

1.能在真实的情境中研究摆绳长度如何影响摆动快慢，不断地调整摆，直至每分钟正好摆动60次。

2.能运用测量与比较的方法来研究摆的摆动快慢。

情感态度价值观目标

1.认识到细心观察与准确测量的重要性。

2.对新问题的研究保持积极的探究欲望。

科学、技术、社会与环境目标

意识到人类对产品需要不断地改进以适应现实的需求。

【教学重难点】

调整出一个1分钟摆动60次的摆。

【教学准备】

为每组学生准备：一根细长绳、一个铁架台、一只计时器（秒表或者手表）、一个摆锤（金属球等）。

为教师准备：学生用材料一套、教学课件。

【教学过程】

一、导入

教师引导：老师带来了一个机械摆钟，你们知道机械摆钟的摆1分钟摆几次吗？我们来测试一下。

教师引导：我们能不能制作一个摆，也让它1分钟摆动60次？

设计意图：通过任务驱动的方式自然地进入到本课的研究内容。

二、设计方案

教师引导学生预测：1分钟摆60次的摆，摆绳长度是多少厘米？如何调节？说说预测理由。

教师：为了节约时间，我们就测试20秒摆动20次，看哪个组用最少的次数完成。

教师引导学生思考：怎么调试摆绳长度？是每次减少5厘米进行调试，还是取上一次测量数值的一半进行调试，或者根据前几次调试的摆绳长度进行比较。

各小组讨论制订方案。

设计意图：在制订方案前，学生要进行思考，每分钟摆动60次的摆，摆绳长度应该大致调整在哪个长度范围。要学生与之前自己做的摆1分钟摆动次数的活动联系起来，确定一个预测的数值。此部分意在将引导学生讨论如何用较短的时间、较少的次数调试成功。在讨论的过程中，学生将会进行比较深入的思考，制订出自己小组的方案。

三、制作与测试

这个活动是让学生按照方案制作一个每分钟能够摆动60次的摆。各小组领取材料，调试自己的摆，并完成数据测量和记录。

设计意图：通过前面的讨论，学生已经知道通过调节摆绳长度来调节摆的速度。如果1分钟摆动的次数超过60次，就要增加摆绳长度，减慢摆动速度；如果1分钟摆动的次数不到60次，就要减短摆绳长度，加快摆动速度。每测试一次摆绳的长度，都要记录在 “1分钟摆动次数记录单”中。学生不断调整自己的测试方法，掌握每次调试的幅度，最终制作成每分钟摆动60次的摆。

四、研讨

引导学生讨论：1分钟摆60次的摆钟，它的摆绳长短有什么特点？

设计意图：在同学们调试制作完1分钟摆动60次的摆后，小组汇报摆绳的长度，引导学生分析数据。学生将发现排除误差的因素，1分钟摆动60次的摆钟的摆绳长度是一个固定值。

【板书设计】

制作钟摆

1分钟摆动60次？

20秒摆动20次

摆绳长度大约是多少厘米？

5厘米、5厘米地改变？

每次绳长的一半？

【活动手册使用说明】

学生每次调整摆绳长度，都需要记录下来。其中摆动次数一栏，可以记录几秒摆动几下，把时间也记录进去。

6.制作钟摆

【教材简析】

本课为《计量时间》单元的第6课，通过前面几课的研究，已经发现摆的摆动快慢与摆长有关，摆长越长摆得就越慢，摆长越短摆得就越快。本节课要求学生制作一个1分钟刚好摆动60次的摆钟，该怎样来制作呢？

本节课，学生将通过调节摆绳长度的方法来调节摆的快慢。经过这节课的研究学生将更好地理解钟摆，并学会控制钟摆的快慢。根据前面的学习，学生也将制作一个每分钟摆动60次的摆。通过制作、测量、分析数据等活动，培养学生的小组合作能力、动手操作能力和整理信息、分析数据的能力，促进学生思维进一步发展。

【学生分析】

通过前面几节课对摆的研究，学生已经知道了如果摆的速度太快，可以增加摆绳的长度；如果摆的速度太慢，可以减少摆绳的长度。对学生来说，比较难的是第一次摆绳长度的选择。如果第一次选择的绳的长度比较合适，测得的1分钟摆动的次数接近60次，后面的调整的难度就会减少。然后用比较有序的方法，快速地接近目标次数。

【教学目标】

科学概念目标

1.摆的摆动快慢与摆绳长度有关。

2.同一个摆，摆绳长度越长，摆动越慢；摆绳长度越短，摆动越快。

科学探究目标

1.能在真实的情境中研究摆绳长度如何影响摆动快慢，不断地调整摆，直至每分钟正好摆动60次。

2.能运用测量与比较的方法来研究摆的摆动快慢。

情感态度价值观目标

1.认识到细心观察与准确测量的重要性。

2.对新问题的研究保持积极的探究欲望。

科学、技术、社会与环境目标

意识到人类对产品需要不断地改进以适应现实的需求。

【教学重难点】

调整出一个1分钟摆动60次的摆。

【教学准备】

为每组学生准备：线、一个铁架台（自备）、一只计时器（秒表或者手表）、一个螺母）。

为教师准备：学生用材料一套、教学课件。

【教学过程】

一、导入

回顾摆摆动得快慢和什么有关

设计意图：通过任务驱动的方式自然地进入到本课的研究内容。

二、设计方案

教师引导学生预测：1分钟摆60次的摆，摆绳长度是多少厘米？如何调节？说说预测理由。

教师：为了节约时间，我们就测试20秒摆动20次，看哪个组用最少的次数完成。

教师引导学生思考：怎么调试摆绳长度？是每次减少5厘米进行调试，还是取上一次测量数值的一半进行调试，或者根据前几次调试的摆绳长度进行比较。

各小组讨论制订方案。

设计意图：在制订方案前，学生要进行思考，每分钟摆动60次的摆，摆绳长度应该大致调整在哪个长度范围。要学生与之前自己做的摆1分钟摆动次数的活动联系起来，确定一个预测的数值。此部分意在将引导学生讨论如何用较短的时间、较少的次数调试成功。在讨论的过程中，学生将会进行比较深入的思考，制订出自己小组的方案。

三、制作与测试

这个活动是让学生按照方案制作一个每分钟能够摆动60次的摆。各小组领取材料，调试自己的摆，并完成数据测量和记录。

设计意图：通过前面的讨论，学生已经知道通过调节摆绳长度来调节摆的速度。如果1分钟摆动的次数超过60次，就要增加摆绳长度，减慢摆动速度；如果1分钟摆动的次数不到60次，就要减短摆绳长度，加快摆动速度。每测试一次摆绳的长度，都要记录在 “1分钟摆动次数记录单”中。学生不断调整自己的测试方法，掌握每次调试的幅度，最终制作成每分钟摆动60次的摆。

四、研讨

引导学生讨论：1分钟摆60次的摆钟，它的摆绳长短有什么特点？

设计意图：在同学们调试制作完1分钟摆动60次的摆后，小组汇报摆绳的长度，引导学生分析数据。学生将发现排除误差的因素，1分钟摆动60次的摆钟的摆绳长度是一个固定值。

【板书设计】

制作钟摆

1分钟摆动60次？

20秒摆动20次

摆绳长度大约是多少厘米？

5厘米、5厘米地改变？

每次绳长的一半？

《制作钟摆》教学设计

深圳市宝安区翻身小学  汪小娇

【教材分析】

本课教材出自教科版科学五级上册《计量时间》单元的第6课。在上一课中，学生通过研究已经发现，摆的摆动快慢与摆绳长短有关。摆绳越长摆动就越慢，摆绳越短摆动就越快。本课又为学生的研究设置了新问题，机械摆钟里的钟摆每分钟摆动60次，如果要制作一个1分钟正好摆动60次的摆，该怎样来制作呢？

本课教材围绕“制作钟摆”的项目要求，设计了4个环节。第一个环节是明确任务，即制作一个1分钟正好摆动60次的摆；第二个环节是设计方案，让学生头脑风暴，确定一个最佳的设计方案；第三个环节是制作与测试，利用材料组装一个简易的“钟摆”，并反复测试，不断调整和记录，完成制作；最后一个环节是研讨，深入思考和总结。本课教材内容充分体现了小学科学与STEM教育有效融合的策略：定义问题→设计与再设计→建立模型→检验与再检验→数据分析→交流结果（含评价）。

【学情分析】

摆绳越长摆动就越慢，摆绳越短摆动就越快。这是学生在上一节课中通过研究发现的。同时学生在学习《我们的水钟》时，经历过工程设计的环节，因此对本节课教材的环节比较熟悉。另外，五年级的学生已具备一定的动手能力和小组合作的精神，能够比较顺利地完成钟摆的制作，测试和调整。

【教学目标】

科学概念目标

摆的摆动快慢与摆绳长度有关；

同一个摆，摆绳长度越长，摆动越慢；摆绳长度越短，摆动越快。

科学探究目标

能在真实的情景中研究摆绳长度如何影响摆动快慢，不断地调整摆，直至每分钟正好摆动60次。

能运用测量与比较的方法来研究摆的摆动快慢。

科学态度目标

认识到细心观察与准确测量的重要性。

对新问题的研究保持积极的探究欲望，体会制作钟摆的乐趣。

科学、技术、社会与环境（STSE）目标

意识到人类对产品需要不断地改进以适应现实的需求。

【教学重难点】

重点：在真实情境中研究摆长如何影响摆的快慢。

难点：调制出一个1分钟正好摆动60次的摆。

【材料准备】

铁架台、细绳、软尺、记号笔、空心小球、螺母、强力磁铁、回形针、秒表

1.秒表来源：小牛顿科教

2.本次的实验材料不需要都用到，可以让小组自主选择，各取所需，让制作的钟摆更具多样性。

【教学流程图】

【教学过程】

1.定义问题

聚焦问题情境，明确任务

教师提问：老师家的机械摆钟（展示图片）出现了故障，我发现钟摆1分钟内摆动不到60次，怎么回事呢？怎么样才能让钟摆1分钟内刚好摆动60次呢？

学生思考：摆的摆动快慢与摆绳长短有关。摆绳越长，摆动越慢；摆绳越短，摆动越慢。是否可以用调节摆绳长短的方法来调节摆的快慢？

教师活动：肯定学生的想法，明确本节课的任务：制作一个1分钟正好摆动60次的摆。板书课题：制作钟摆。

设计意图：创设真实的问题情境，可以激发学生进行项目设计的兴趣，同时以任务驱动学习，学生的参与感会更加强烈，动力会更足，目标会更加明确。教师提问机械摆钟出现故障的原因，目的是让学生温故而知新，加强学生对知识学以致用的体验。明确任务时，也定义了项目问题：如何调节摆绳的长短？如何确保制作的钟摆1分钟刚好摆动60次？触发学生深入思考。

2.设计与再设计

（1）明确评价量规和小组分工

教师活动：优秀作品的小组将被邀请参加机械摆钟的维修活动，那么，什么样的小组作品才算得上优秀呢？

学生活动：小组展开讨论，明确评价量规（计时准确、易操作性、时间成本等）。

教师活动：引导学生进行小组分工合作。

学生活动：小组讨论，明确各个组员的角色（设计员，材料员，制作员，测试员，宣传员）。

（2）材料的介绍

教师活动：将本次项目提供的各种材料进行详细的介绍，特别是空心小球和强力磁铁的使用（现场演示：将螺母装进空心小球中，绳子一端夹在小球里，另一端通过强力磁铁与铁架台连接，可以减少或者不使用绳子的捆绑法）。

学生活动：明确各种材料的用途，小组讨论，选择制作材料。

（3）设计钟摆模型

教师提问：如何更快或更简单地制作一个1分钟正好摆动60次的摆？

学生思考：每分钟摆动60次的摆，摆绳长度应该大致调整在哪个长度范围？

教师活动：引导学生根据目前已有经验大体确定摆绳的长度，把摆绳调整到这个长度并摆动起来，测试1分钟摆动几次。

学生活动：根据已有经验确定摆绳长度，并测试1分钟摆动几次。

教师活动：引导学生思考，第二次调试的摆绳长度应该怎么确定，是每次减少5厘米进行调试，还是取上一次测量数值的一半进行调试等。

学生活动:小组讨论，深入思考，并用图文并茂的方式制订出自己小组的设计方案。

教师活动：教师巡视指导，总结提醒设计过程中可能出现的问题。

学生活动：学生针对自己小组的作品进行改进和再设计，确定最终的设计方案。

设计意图：在正式进行作品设计之前，明确评价量规和明确小组分工，介绍制作材料，都是非常必要和重要的。评价先行，让学生进行项目设计时目标明确。小组成员分工明确，不会存在“游手好闲”的成员，人人有事干，提高效率。本次项目活动的材料不需要都选择，小组讨论选择需要的材料即可，材料的丰富性有利于作品的多样性。通过学生讨论，用图文并茂的方式绘制设计图，有利于学生后续制作和合作的开展。

3.建立模型

教师活动：组织材料的分发，引导学生有秩序地进行钟摆模型的制作。

学生活动：小组内分工合作，根据设计图和材料进行钟摆的制作。

教师活动：教师巡视各小组的组装情况，视情况对各小组适当指导。

设计意图：经过前期多个环节的铺垫，材料员有秩序地进行材料地领取，其他成员在组长的指挥下有序地制作钟摆。在此需要提醒学生，不是只有制作员才可以参与作品的制作，而是所有成员在这个环节都需要贡献自己的一份力量。

4.检验与再检验

教师活动：教师引导学生反复测试，不断调整和记录，使制作完成得摆正好1分钟摆动60次。

学生活动：学生按照设计方案进行反复测试，并将每一次测试的结果记录在“1分钟摆动次数记录表”中。学生不断调整自己的测试方法，掌握每次调整的幅度，最终制作1分钟摆动60次的摆。

设计意图：让学生在测试的过程中调整自己的测试方法，在实践中不断追求计时最精准的钟摆。

5.数据分析

教师活动：展示项目评价表，接下来先完成计时准确这一维度的评价。引导学生将作品摆放在展示台上相应的位置，老师统一计时1分钟，各组测试员交叉测试摆的摆动次数，记录在项目评价表对应的组别上。

学生活动：学生按照老师的指令，进行班级测试。

教师活动：请各个小组将完成作品的时间填写在项目评价表上，分析时间成本。同时统一测试钟摆的操作性，以ABC等级进行评价。

学生活动：进行数据分析。

设计意图：计时准确是评价钟摆作品是否优秀的最重要的标准，至于时间成本和易操作性，可以视上课的具体情况决定是否呈现。利用项目评价量表，将数据“可视化”，有利于数据的分析。

6.交流结果（含评价）

教师提问：你们对自己的作品还满意吗？你觉得哪个小组的作品是最优秀的？接下来我们进行成果交流会吧。

学生活动：利用少量的时间进行组内总结与分析，思考：一个优秀的钟摆作品最重要的标准是什么？达到这个标准了吗？不足之处有哪些？下次改进的话，会从哪些方面进行改进？

教师活动：组织小组成员上展示台进行宣传介绍作品。

学生活动：上展示台进行宣传介绍作品。

教师提问：1分钟摆动60次的摆钟，它的摆绳长短有什么特点？

学生活动：小组研讨，结合设计及制作的过程来发表对这个问题的看法。

设计意图：利用少量的时间讨论及总结本小组的作品，让学生更加了解自己的作品小组情况，有利于后续小组宣传作品的开展。成果交流会的开展，一方面可以让学生多方面的展示自己的成果，另一方面，可以借助别组的经验，对自己小组项目设计进行再改进。如果时间有限，可以请有代表的小组上台展示，不一定需要所有小组都上台展示。

【板书设计（生成）】

【板书说明】

板书内容为学生的即时课堂生成，项目评价表中，计时准确、时间成本、易操作性是根据学生讨论得到的评价标准。计时准确一栏，根据班级测试的结果，现场及时填写摆在1分钟内摆动的次数。时间成本一栏，由小组成员填写制作钟摆的时间。易操作性根据测试员评价的结果写上ABC等级。

【学生记录单设计】

【班级项目评价表】

第6课　制作钟摆

(教材P52～53)

授课时间：______________　　　　　　　　累计    1    课时

6.制作钟摆

小学科学教学网资源建设团队   郑官明 章文文

【教材简析】

本课是五年级上册《计量时间》单元的第6课。在上一课的教学中，学生通过研究已经发现，摆的摆动快慢与摆绳长短有关。摆绳越长，摆动就越慢；摆绳越短，摆动就越快。但是教科书又为学生的研究设置了新问题，机械摆钟里的钟摆每分钟摆动 60 次，如果要制作一个 1 分钟正好摆动 60 次的摆，该怎样来制作呢？

在本课中，学生将用调节摆绳长度的方法来调节摆的快慢。经过本课的研究，学生将能够更好地理解钟摆，并学会用较短的时间、较少的次数来控制钟摆的快慢。根据前面的学习基础，学生也将制作一个 1 分钟摆动 60 次的摆，也就是机械摆钟的钟摆。

【学情分析】

在前面几课学习中，学生已经认识了摆的基本特点。本课需要学生设计制作一个1分钟正好摆动60次的摆，在制作的过程中，运用测量与比较的方法来研究摆的摆动快慢。学生在之前的科学学习中，已经具备了一定的分析与比较能力，并能进行简单预测，但如何用较短的时间、较少的次数成功制作钟摆，需要教师引导学生进行讨论，制订并完善小组的设计方案，然后实施制作与测试，学会控制钟摆的快慢。

【教学目标】

科学观念：通过回顾对摆的认识，知道摆的摆动快慢与摆绳长度有关，理解摆绳长度越长，摆动越慢，反之则越快。

科学思维：在调整摆绳长度时，用比较的方法能预测摆的摆动快慢。

探究实践：在真实测量情境中，研究摆绳长度如何影响摆动快慢，能较快制作每分钟正好摆动60次的摆。

态度责任：在实践探究中，养成细心观察、准确测量的习惯，能对新问题的研究保持积极的探究欲望。

【教学重难点】

重点：运用所学的知识设计与制作1分钟正好摆动60次的摆。

难点：能运用测量与比较的方法来研究摆的摆动快慢，学会制作钟摆。

【教学准备】

教师：1.教学课件；2.机械摆钟。

学生：1.细长绳、铁架台、计时器（秒表或者手表）、摆锤（金属球）、尺子；2.课堂作业本。

【教学过程】

一、复习回顾、聚焦问题（预设5分钟）

材料准备：细长绳、铁架台、金属球、秒表

1.出示材料：细长绳、铁架台、金属球。

2.学生制作摆，并测1分钟摆动次数。（学生汇报、汇总）

3.出示机械摆钟：同学们做的摆1分钟摆动次数各不相同，钟摆1分钟摆动60次，现在你们能制作一个1分钟正好摆动 60 次的摆吗？

4.出示课题：制作钟摆。

【设计意图】通过制作摆，对前面所学的知识运用和巩固，也为下面预测摆绳长度做好铺垫，然后提出本节课需要完成的任务，引导学生去思考。

二、探索和研讨（预设32分钟）

材料准备：尺子、摆、秒表、夹子、课堂作业本

（一）设计方案：

1.初步确定摆绳长度

（1）引导：每分钟摆动 60次的摆，摆绳长度该怎么调？

（2）追问：你觉得多少长度合适呢？（提示学生根据刚才做的摆预测摆绳长度）

（3）初步确定长度：师引导学生根据目前已有经验大体确定摆绳的长度，把摆绳调整到这个长度并摆动起来，学生测试1分钟摆动几次。

2.确定调试摆绳长度方案

（1）如何用较短的时间、较少的次数完成调试？

（2）学生进行讨论。

（3）学生汇报。

教师引导学生思考第二次调试的摆绳长度应该怎样确定——是每次减少（或增加）5 厘米进行调试，还是取上一次测量数值的一半（或两倍）进行调试？

3.各小组讨论制定方案。

（1）设计方案。

（2）交流方案，不断完善方案，直至确定方案。

（二）制作与测试

1.教师提出实验要求：

（1）制作20秒摆动20次的摆。

（2）用最少的次数调试成功。

（3）调试过程中，及时记录数据。

20秒钟摆动次数记录表

注：每次调整摆绳长度都要及时记录下来。

2.学生进行制作与测试，测量过程中，教师引导学生结合他们的测量结果进行预测，不断修正自己的认识，制作出每秒钟摆动1次的摆。

3.比一比：各小组上台展示作品，进行检验。

（三）交流研讨

1.1分钟摆动60次的摆，它的摆绳长短有什么特点？

2.摆绳长度增长一倍，摆动次数减慢一半吗？

【设计意图】在确定设计方案前，引导学生思考确定摆绳长度的方法，在讨论过程中确定自己小组的设计方案。在制作时，能运用测量与比较的方法来研究摆的摆动快慢，在真实情境中不断地调整摆，有效地突破本节课的重难点。

三、课堂小结，课后延伸（预设3分钟）

1.制作摆钟最重要是能准确为我们计时，本节课各小组积极思考、团结合作，出色的设计方案并制作出每分钟摆动60次的摆。

2.请同学们课后继续研究，设计一个1分钟摆动30次或120次的摆，试着找一下摆的摆动次数跟摆绳长度之间有什么关系？

【设计意图】学生认识到准确测量的重要性，激发学生保持探究的欲望，培养了学生解决问题的能力。

四、板书设计

【疑难解答】

制作与测试时，学生如何更有效地利用已有数据准确地预测精确值？

答：教师在选择摆绳的时候要考虑到一个合适的区间，让学生经历不断讨论、修正、缩小研究范围的过程，用自己小组的研究方案，找出1分钟摆动60次摆的摆绳长度。