《摆的研究》教学设计
● 学情分析：《摆的研究》属教科版五年级下时间的测量单元第六课，学生在第五课《机械摆钟》的学习中已经对摆有一定的认识，但实际教学中我们发现，多数学生对摆的结构认识模糊，对如何记录摆摆动的次数操作不规范，而且教材设计上要求在一课时完成“摆速与摆锤、摆线”两个问题的研究，五年级下的学生掌握有些困难。因此，我把教学内容调整为从认识摆，规范操作摆入手，重点研究“摆速与摆线”，砍去“摆速与摆锤”到下课时。分组实验中每个小组采用两个摆同进同退做对比实验，直观明了。 ● 教学目标：
⒈ 学生能够根据自己制作的摆，测量在单位时间内摆动的次数，能够运用已有的知识和经验，通过观察、思考推测出影响摆摆动的因素，作出自己的假设。并能根据假设设计实验。
⒉ 运用对比实验的方法，使学生认识到摆的快慢与摆线有关,知道对比实验中的定变量关系，让学生经历一个观察现象——推理判断——制订方案——论证计划的可行性活动过程。培养学生的解决问题的能力。
⒊ 让学生体验与人合作共同完成实验任务和探究摆的规律的乐趣。愿意把课内研究延伸到课外。 ● 教学重点：
运用对比实验的方法，研究摆的快慢与摆线的长度关系。 学会分析对比试验中的定变量关系。 ● 教学难点：
运用实验研究摆的快慢与摆线长度的关系。 ● 教学准备：
学生：每个小组两套铁架台、长短不同的线绳4根、50克钩码3个、直尺、三角板、小剪刀、小夹子、学生实验记录
师：PPT、用于记时的CAI呈现的钟面等 ● 教学过程：
课前谈话
1．猜老师的年龄
师：同学们，我今天感到十分荣幸，因为能和你们一起学习。你们想了解我吗？那你们猜猜老师今年有多少岁？
（学生报出他们猜的年龄后，问：你是根据什么猜我是 岁的？） 师：你们刚才的都是猜测，刚才同学们猜老师有多少岁，是先进行观察，再
通过推想，形成自己的猜测，然后通过询问老师进行验证，最后准确地知道了老师今年有多少岁。观察、推想、猜测、验证，就是一个科学的探究过程，你们真行！
2．认识学生
师：你们了解了老师，老师也想了解一下你们。 （学生自由发言，教师适时参与或点评。）
设计目的：融洽师生关系，拉近师生心理距离。同时认识“科学的探究过程——观察、推想、猜测、验证”。
正式上课
一、感知生活中的摆
1．你们到游乐园玩过吗？谁能说说你到游乐园玩过些什么？同学们的生活是丰富多彩的、你们是幸福的、快乐的！老师带领你们走进你们最想去的地方——游乐园（CIA呈现：秋千、海盗船、过山车、旋转的一个项目），这是……这是……这是……咦上面的玩耍项目中，你发现哪些的运动方式是这样来回摆动？你能用手比划比划秋千、海盗船是怎样运动的吗？
2．做的好！想想在我们的生活中，你还看到过像秋千、海盗船这样来回摆动的装置吗？（吊灯、摇篮、钟摆）
3.同学们真是生活中的有心人。来，请看，仔细观察：秋千、海盗船、摇篮、钟摆，它们在结构上有什么相同的地方？（支架、悬挂重物的线、重物） 二、制作摆
1．你能选用老师给的材料，制作一个类似秋千的装置吗？（生制作摆的装置。）（教师巡视指导。提示：注意要把上端系牢，固定可以用小夹子。表扬：这一组的做得好。请其他小组的同学你组的装置进行修正。）
2．第一次玩摆：
可以玩一玩，看看你们制作的装置是不是与秋千可以来回摆动。
三、认识摆
1. 学生展示自己制作的摆
你们制作的装置与秋千能像秋千一样摆动吗？试试看。谢谢，做得好！ 2.出示老师事前做的摆。你们知道这个装置在科学上叫什么吗？
（如果学生答对了，问：你是怎样知道的？给予激励性评价。如果学生答不出来，告诉同学们，我们的科学书第 60 页已经告诉了我们，这种装置叫做——？板书：摆。）
3.（师指着摆线）这根线在摆中叫什么？（板书：摆线）这个钩码叫什么呢？
板书：摆锤）摆锤拿起的角度，叫什么？（板书：摆角）
四、规范操作摆（操作要领，数摆的次数）
1．第二次玩摆（规范操作）
（我们在玩摆的时候，手拿起摆锤，把摆线轻轻拉直，与支架平行，实验时，将手轻轻一放，千万不要用力去推。）可以悄自己试试。
2.数摆的次数
⑴ 为了便于研究，我们还需要记录摆摆动的次数。怎样算摆动一次呢？（生答）
⑵ 来，试试老师的摆15秒内摆动了多少次？CAI呈现钟面，用于记时。 ⑶ 现在老师请两个学生上台。我请全班同学来数数，以 15秒种为限，看这两个摆分别摆动了多少次。 五、研究摆线对摆速的影响
㈠ 提出研究的问题
1．第三次玩摆，数自己做的摆在15秒钟内摆动的次数。
师：为了记录摆的速度，我们给我们的摆摆动规定个时间，同学们，让我们一起数数，你的摆在15秒钟内摆动了多少次？每一组悄悄地数，以免互相干扰。
学生开始实验数摆。 2．汇报，教师板书。
各组汇报员将实验的结果汇报，教师板书在黑板上。 时间 组号 一组 二组 三 组 四 组 五 组 六 组 七 组 八 组 九 组 师：这些数据都是刚才大家在15秒钟内得到的，我们来观察黑板上的这些数据，你发现了什么问题吗？
师：是啊！都是15秒，摆的次数有多有少，这说明摆的速度不同。你猜测是什么因素影响了摆的速度呢？
生1：我估计跟摆的时候拿的高度也有关系。 师示范：你估计跟这个摆角的大小也有关系。
生2：我估计跟下面的挂的物体的重量也是有关系，可能多挂几个钩码，摆动的次数会快一点。
生3：我估计跟摆线的长短也有关系。
师：你们真会动脑筋，提出的都有道理。要想获得科学的认识，真理，还需要反复实验科学实验。但由于课堂时间是有限的，这节课我们只研究这个同学提出的“摆线的长短对摆速的影响”。相信同学们通过研究这个问题，掌握了科学的研究方法，研究其它问题就会得心应手。
㈡ 制定研究方案
1.实验前我们该好好想一想，制定一套切实可行的实验方案，一定要想了再做。下面我们一起来学习如何制定研究方案。
2.CIA逐次呈现师生制定方案的讨论提纲
研究方案指南
研究的问题：摆线的长短对摆速的影响
我们的猜测：摆线越长，摆速越慢 ；摆线越短，摆速越快 。 需要改变的条件（变量）： 控制不变的条件（不变量）： 摆线的长度 摆线较长（ ）CM 摆线较短（ ）CM 实验数据（次/15秒） 第一次 第二次 第三次 第四次 ⑴ 首先我们要明确研究的问题，我们研究的问题是 （生答） ⑵ 我们的猜测是摆线越长，摆速越慢 ；摆线越短，摆速越快 。。 ⑶提示：我们桌上有两个摆，我们用这两个摆来做对比实验。要研究摆线对摆速的影响，需要改变什么条件？（屏幕打出：摆线）你打算怎样改变，两个摆的对比更明显？要知道你每次的摆线有多长，需要做什么？（测量）
⑷为了保证这两个摆对比的公平公正，你觉得在这个对比过程中要保证那些条件不变？（生：摆动的时间不变，摆的角度大小不变，摆锤的轻重不变。）
提示:
摆动的时间：边说边演示，两个摆要同时拿起，同时停止计数，同起同落。 摆度：可以用三角板测量。 摆锤：只用一个重50克的钩码。
（屏幕打出：摆锤、摆角、摆动的时间）尽量保持不变。（提示：如果在操作的过程中摆动的时间一会儿长一会儿短；摆提起的角度一会儿大一会儿小，摆锤一会儿轻一会儿重，你认为这样科学吗？所以，（屏幕打出：摆锤、摆角、摆动的时间）尽量保持不变。）
⑸我们这个对比试验要重复实验几次才能说明问题？（生：我们先用长的摆线来做实验三次，然后再短一些，反复做三次。）（屏幕打出：实验记录表老师提示：注意做好记录）
⑹同学们，接下来我们就要分组实验了，科学实验要讲究团队合作精神。请
各组分好工，要做到人人参与。一人负责握摆，一人负责测摆角，一人负责测摆线，两人负责数摆动的次数，一人负责记录。
那开始实验之前，你有什么要提醒的吗？让我们共同合作，我们开始实验吧！ ㈢ 学生分组实验
学生第四次研究摆，学生开始了探究实验，教师巡视，指导。及时表扬优点，激励改进不足。注意课堂的。（学生实验时，CAI呈现钟面，用于记时。）
师：科学实验切忌浮躁，需要我们沉下心来，静静地操作，静静地观察。 ㈣ 实验汇报
1.好，我们绝大多数组已经有了自己的研究成果，下面请一个组派代表拿着实验记录单上台，向大家展示、汇报你们的研究成果。还有哪个小组愿意上台，把你们的实验结果与大家分享？
（指导汇报的语言组织：我们这一组共实验了 次，每次的数据，以及结论。） 师：有没有与他们不一样的结论？通过实验我们都得出的结论和我们猜测一样吗？
师：同学们，你们真了不起，因为你们得出的结论，与400多年前伟大的科学家伽利略所得出的结论是一样的。
2.同学们，像这种只改变一个条件，而其他条件不变的实验就叫做对比试验。只要我们学会了做对比实验的方法，有了这把金钥匙，我们就可以进行很多的科学探秘了。（CAI出示对比试验的内容） 六、拓展延伸
这节课我们研究了摆线对摆速的影响，关于摆，老师相信你们还有许多问题想进行研究？你还打算研究摆的哪些科学问题？怎样进行研究？
结束语：这节课，同学们的表现真精彩！精彩的发现、精彩的操作、精彩的实验、精彩的发言。祝愿同学们课课都精彩，人人都精彩，天天都精彩，一生都精彩！下课。
板书设计：
越短 越快 摆 摆线 摆速
越长 越慢 摆锤 ？ 摆角 ？ 附：学生实验记录单
我们的研究方案
研究的问题：摆线的长短如何影响摆的速度
我们的猜测：摆线越长，摆速越 ，摆线越短，摆速越 。 控制不变的条件（不变量）： 需要改变的条件（变量）：
实验数据（次/15秒） 摆线的长度 第一次 摆线较长（ ）CM 摆线较短（ ）CM 我们的结论：
摆线越长，摆速越 ，摆线越短，摆速越 。
本课设计说明：
在科学课磨炼学生解决问题的过程技能
设计理念：科学课学生学什么？怎么学？这是摆在每个科学教育工作者面前的首要问题。我校科学教研组通过多年从自然课到科学课的实践探索，逐步形成了以“发现问题——猜想问题——探究问题——解决问题——发现新问题”的探究式科学课堂教学模式，它的特点是让学生经历一个个探究活动，从提出问题到解决问题再到产生新的问题的过程；把实现科学课程目标定为“一箭三雕”。“一箭”指科学课程以发展学生的科学素养为宗旨。“三雕”：科学探究方面，情感态度与价值观方面，科学知识方面。科学知识是基础性目标，是科学探究活动的载体，载基本技能、基本能力与基本态度。过去我们过分注重科学知识的学习，现在我们也不能贬低放松。情感态度与价值观属最终目标，属科学思想、科学精神的范畴，是科学探究活动的动力因素，控制科学探究活动的指向性和选择性。科学探究能力是核心目标，属科学探究活动的技术、技巧、技能、能力范畴。
科学教育一旦被看作一种探究式的活动，就会产生一些重大变化。我们教育关注的焦点转向学生的科学学习与素养的发展。而教学的任务则变成如何去支持推动科学探究活动进行下去。因此我们应该让学生清楚整个探究活动的各组成部
第二次 第三次 第四次 分，磨炼学生科学探究的过程技能。把科学探究的培养目标落实到每一节课。科学课3~6年级课程标准中把科学探究过程技能概括为七种：1、提出问题；2、猜想与假设；3、制定计划；4、观察、实验、制作；5、搜集整理信息；6、思考与结论；7、表达与交流。 3、 发现问题：
让学生敢于提问，善于提问，增强科学探究的问题意识。提出问题比解决问题更重要，好奇心是推动探究活动的原动力，它激发学生提出问题，也驱使学生去寻求答案。提出一系列的问题是探究发现的第一步。
《摆的研究》从学生觉得新鲜、感兴趣的秋千、海盗船摆钟入手，让学生动手玩玩摆，创设生动活泼的教学情境，激发学生探究的兴趣。让学生从平时的生活中从玩摆中发现问题：为什么相同时间里摆动次数却不一样，可能与什么因素有关？问题意识顺应被激发，学生的思维很自然转入对问题的研究上来。
学生在不断提出问题时和提出问题后，我们应该及时地给予分析、归纳、比较、评价。选择多数学生感兴趣、有条件可研究的、有价值的问题，而且就提问的技巧和语言的表达给予指导。每个探究活动，我们经过这一过程的磨合，孩子们的大脑是一定会充满无穷的问号。各种探究活动无论在课内外，他们都一定会有兴趣持续进行下去。 4、 解决问题：猜想假设
让学生敢于猜想、假设，增强科学探究的目标指向性。在动手实验之前，让学生对实验结果进行假设和预测，促使学生动脑思考研究的问题。当学生提出一个假说时，他会将过去经验中相关的各种信息联系起来，解释现象为什么发生和怎样发生，并非是胡乱猜想。本课让孩子们猜测是什么因素影响了摆的速度，怎样影响。
三、解决问题：制定计划
让学生学会制定探究计划，学会制作实验记录表和统计表，增强科学研究的严谨性。每制定一个探究计划，都应让学生明确：“我研究的是什么课题？我需选用哪些材料？我要控制哪些量不变？哪一个量变？我下一步干什么？”。其中对比实验是科学教学中的难点，因为要涉及到很多实验变量条件的识别与控制。（美国称为公平实验）学会利用控制变量法设计对比实验，这不仅所有学生通过科学教育应获得的一种技能，一种思维方法，也是教师的一种教学方法。
本课的实验计划当中我们可以发现：实验计划要“正确、具体”。“正确”指的是要准确确定好对比实验中变量，如摆线的长度。还要尽可能全面、详尽地分析需要控制的不变量，如 “摆锤的重量、摆角度的大小、摆动的时间”等因素，这样才能保证实验组和对照组的不同变化现象是且只是由于变量的不同而产生的。而“具体”则指的是设计的方案需具有可操作性，不仅要明确列出变量和不
变量，还要分析要用什么方法改变变量及不变量，如摆线的长度具体到多少厘米、摆锤多少克、摆角多少度等，实验计划中有了这些具体的内容，才能保证对比实验的可行性和可操作性，否则将会大大影响实验的严谨和数据的精确。这样才能根据测得数据得出结论，作出自己对问题的合理解释。
同时科学教材中的对比实验内容是有梯度的，所以，我们在指导学生制定实验计划时应该遵循循序渐进的原则，由“扶——半扶——放”的过程。 四、解决问题：使用工具
学会观察，学会使用工具和仪器，学会制作简易科学模型，增强科学探究的本领。我们科学教师要创造性的使用教材，设计丰富多彩的科学探究活动板块，让孩子们像科学家一样切实参与到探究活动中来，在活动中发展成长。这是科学课的主旋律，也是每一节我们思考的主要问题。学生通过观察、实验、调查、访问、测量、收集数据和图片资料等科学探究活动。他们身临其境地获得一定数据证据、现象证据、体验证据，他们就有十足的把握谈论自己的观点。
《摆的研究》选自教科版五年级下册“时间”单元。我尝试在学习内容、实验设计、材料选择等方面做了处理。
1、学习内容：把“认识摆钟”部分去掉，简化“摆的组成部分”和指导做摆，不要研究三个问题，只研究“摆长问题”，把“摆锤重量问题”和“摆幅问题”留到下节课研究。重点定位于“研究摆的快慢与摆线的长度关系。学会分析对比试验中的定变量关系。”
2、实验设计：原教材中采用单摆进行对比实验，存在一些弊端，我采用双摆形式，把学生完成一次对比实验时间缩短一倍，提高了效率。而且采用双摆“同进退”，便于学生直观地进行观测研究。
3、材料选择：五年级学生在研究摆的快慢实验中，对几个变量实现精确控制具有相当的难度。如果实验材料稍微有一些小毛病，就会直接影响到研究结果的准确性。因此，实验材料一定精心选择，把干扰因素对实验结果的影响控制到最小。 五、解决问题：处理信息
让学生学会收集整理记录信息，形成科学研究的成果。探究之中和探究之后，让学生及时整理记录各种资料信息，这既是对探究的一种反思一种应用，也是为他们形成解释，为表达交流作好准备。我们要求学生准备一本科学活动手册。用于绘图，绘制简单表格，记录观察日记，记录研究发现，记录科技课外资料，画科学幻想画和写科技小论文。
什么是证据，科学事实、科学数据就是证据。科学探究要重证据，应通过定量观察、测量、记录搜集科学事实和可靠证据。《摆的研究》教学中学生要非常严谨地做好数据的记录和整理。本课出现三次运用数据，一是让学生在玩摆后把自己组的数据公布与众，把学生的思维引向对问题的假设。二是学生在研究过程中
要认真记录下自己小组的研究数据，根据数据，形成自己的研究结论。三是在向大家汇报交流时能向大家阐述自己证据获得的经过，依据可靠的数据来解释。让学生在科学探究的过程中学会尊重数据（证据），让证据说话的科学态度。 六、解决问题：与人合作，生发新问题
让学生学会表达、交流，学会倾听他人意见增强科学探究的合作意识。学生个人或小组经历观察实验调查访问后，对问题有了自己的看法，形成了自己的研究成果，迫切希望得到肯定与认可。因此，探究式学习的课堂教学离不开交流，鼓励学生将自己的探究结果以自己擅长的方式口头、书面表达或以代表陈述等形式告诉别人，阐明自己的观点。同时，必须注意倾听和尊重其他同学的不同观点和评议，还能批判地接受其他人的研究成果。
尽管学生在动手之前对实验精确操作有了一定的认识，但实际中还是会出现这样那样的问题，导致研究出现误差。及时引导学生对自己活动进行跟进反思就显得尤为重要。在交流摆线研究结果的教学组织中，我设计了这样有结构意义的体验活动：1、学生汇报关于摆线长度是否对摆速的影响。2、组织学生进行反思：大家研究的结果不同，大家觉得问题出在哪里? 讨论找出其不规范或不正确操作而影响实验精确性的地方；3、课余你还将准备研究那些问题？教育学生学习科学家在研究时不怕失败、坚持不懈的精神，期望学生把课内的研究持续到课外。
科学探究过程技能的培养是一个从问题的解决到新问题的产生的过程；是一个由扶到放的过程。起初，教师不断给予示范，给予指示，一旦学生自己表现了这些能力教师就要逐步地退出控制，让学生学会从事科学研究活动！
