五上科学3.2《用水计量时间》教学设计（新课标版）

2.用水计量时间【教材简析】本课内容分为两部分，第一部分是学生通过实验发现影响水流速度变化的主要因素。第二部分是学生通过观察古人利用流水计时的装置，结合自己的实验探究，理解这些装置计时的方法。观察水流速度的实验是本课最重要的探究活动。教科书要求学生在教师指导下，先初步观察瓶中流出的水流速度，再进一步观察测量同一装置中200毫升水流出50毫升水的用时，并且推测和实测流出第二个、第三个50毫升的用时。在学生通过实验对水流流动速度的认识进一步完善后，再结合教科书提供的古代“受水型”水钟的图片，研讨“古人如何保持水钟里的水以固定速度往下滴”。本课在本单元中起承上启下作用。本单元的主题是认识计时工具的发展。第一课的学习中，学生了解燃香钟受外界因素大，进而开始关注、研究水钟，但水钟的准确性和方便性有待提高，从而引导学生进阶到摆钟的研究，不断向前推进学生的认知思维。【学情分析】通过前一课“燃香钟”的探究，学生已经初步认识到燃香能够被用作计时工具，是因为在一定情况下香燃烧变短的速度基本均匀。他们或许能从中得到启发，可以通过找寻自然界有规律运动的物体或事件来帮助记录时间推移的轨迹。从这课开始，学生要在教师指导下，观察流水、单摆等运动，探究影响其运动速度的因素。学生在之前的科学学习中，已经具备了一定的推理和合作实验的能力，本课需要学生在探究流水速度时进行有依据的推测以及实测并如实记录。【教学目标】科学观念：通过滴漏实验，知道水位高低、孔径大小等因素会影响水流速度，认识到“同一装置中，控制水位不变，水流速度不变”这一特点可用于计时。科学思维：通过数据的整理和分析，能判断水流速度与水位高低的关系。探究实践：在实验过程中，能对收集的数据进行整理、分析，发现水流速度的主要影响因素。态度责任：在观察古代水钟的过程中，能感受到古人的聪明才智，体会到社会的发展会带动计时工具的进步。【教学重难点】重点：能通过实验发现影响水流速度变化的主要因素。难点：能通过观察古人利用流水计时的装置，结合自己的实验探究，理解这些装置计时的方法。【教学准备】教师：1.教学课件；2.课前搜集各种水钟的资料与图片。学生：1.每组提供直筒矿泉水瓶、200毫升量筒、透明水杯、铁架台、计时器；2.观察记录单。【教学过程】一、激发兴趣、聚焦问题（预设3分钟）材料准备：课前搜集各种水钟的资料与图片、课件1.回顾古代计时工具。2.出示教科书中的古代水钟图。提问：水真的可以用来计时吗？古人的水钟又是怎么来计时的呢？3.板书课题：用水计量时间。【设计意图】简要回顾古人计时方法，快速聚焦到本课的核心问题——用水计时，引导学生自然进入了“水流速度”的探索活动。二、探究水流速度的变化（预设30分钟）材料准备：矿泉水瓶、200毫升量筒、透明水杯、铁架台、计时器（一）观察水流的速度（预设5分钟）1.展示研究装置。（1）透明塑料瓶去底，倒过来盛水。（2）在瓶盖上扎一个小孔，让水从小孔缓慢流出。（3）在瓶子里装200毫升水，下面用量筒接住流出的水。2.教师演示，学生观察。3.交流研讨：水流是否以均匀的速度往下流？（二）探究200毫升水中流出50毫升需要的时间（预设10分钟）1.提问：水流速度到底是不是均匀的呢？有什么方法可以测量？2.明确任务：测量从200毫升水中流出50毫升水需要多少时间。操作方法：①用手先堵住瓶孔，往瓶子倒入200毫升水。②准备好计时器，滴水的同时开始计时。③当水流出50毫升时，暂停时间并记录。④重新将水加满至200毫升，反复刚才的实验步骤。3.观察各组数据，探讨发现：如果孔的大小和初始水位高度不变，流出相同多的水，所需的时间是相同的。4.提问：如果继续流出第二个50毫升，第三个50毫升呢？5.学生推测并记录。（三）探究200毫升水中流出100毫升、150毫升需要的时间（预设15分钟）1.学生实验：测量并记录200毫升水中流出100毫升、150毫升需要的时间。2.汇总分析全班的数据，得出水流速度越来越慢。【设计意图】在教师的指导下，学生通过多次的观察、推测、实测水流时间，进一步完善对水流流动速度的认识。三、交流古代水钟（预设7分钟）材料准备：图片、学生记录单1.分析水流速度的影响因素。（预设：孔径大小、水位高低等。）2.思考怎样能让水以均匀的速度往下流？（预设：同一装置中，保持水位不变，水流的速度基本不变。）3.学生观察书本古代水钟结构，研讨两个问题：（1）古代水钟用水滴来计时有什么好处？（2）古人是如何控制水以固定速度往下滴？4.教师小结：水可用于计时，是因为水具有以下特点：初始水位高度和孔径不变，流出相同水量所需的时间一致；保持水位高度不变，水流的速度不变。【设计意图】引导学生研讨、总结本节课核心知识，为下一节的制作水钟进行铺垫。四、板书设计2.用水计量时间2.用水计量时间不均匀快→慢同一装置水位高→水位低【疑难解答】1.古代的计时仪器——刻漏是如何计时的？刻漏是古代的一种计时工具。它由几个铜水壶组成。除了最低的那个，每个壶的底部都有一个小孔。水从最高的壶里，经过下面的各个壶滴到最低的壶里，滴得又细又均匀。最低的壶里有一个铜人，手里捧着一支能够浮动的木箭，壶里的水多了，木箭就浮起来，根据它上面的刻度，就可以知道时间了。3.我们的水钟【教材简析】前一课《用水计量时间》中发现的水流速度特点，为本课制作水钟激发学习兴趣和奠定理论基础。本课学习中，学生要运用已掌握的知识设计一个水钟，用图文的形式对自己设计的水钟进行描述，并要亲自动手制作一个水钟，还要在实践中检验自己的水钟是否能准确计时，以及对水钟的设计进行改进。这个过程也是一个促进学生思维发展的过程。本课鼓励学生在讨论与分享的过程中表达想法、阐明创意，在实践中培养研究科学的兴趣，在合作中体会团队和谐分工的重要性。本课主要是引导学生经历一个初级的、完整的科学工程活动。整个科学工程活动在良好的思考情境下开展，重点开发学生的设计与制作能力，并在改进中对自制水钟进行理论联系实际地系统分析，提出多种改进措施。【学情分析】通过前一课的教学，学生观察到“滴漏实验”中水流速度的特点，对水钟作为计时工具的原理具备了一定的理论基础，且激发了制作简易水钟的欲望。水钟的设计、制作、分析与改进指向学生高阶思维的发展。学生可能无法清晰表达设计的意图，需指导学生通过图文结合的方式阐明创意。在制作的过程中，小组成员可能因参与积极性、性格等原因配合不默契，教师需引导学生发挥各自的作用，和谐分工合作。自制水钟的计时准确性不一定能达到学生的预期效果，需根据实际情况进行多次迭代。【教学目标】科学观念：设计与制作水钟时，应用控制水流速度的方法，使水钟计时更加准确。科学思维：基于水流速度的规律设计方案，阐明自己的创意；通过有说服力的论证，认同或质疑设计方案，并初步判断可行性和合理性；在改进中，应用创造性思维的方法，提出多种改进措施。探究实践：在实践中，有初步构思、设计、实施、验证与改进的能力；设计时，运用画图和文字描述的方法设计方案，并据图制作水钟；在测试与评估中判断水钟的准确程度，根据实际反馈改进水钟的设计与制作，并展示。态度责任：在制作水钟的过程中，感受到科学制作带来的乐趣，体会分工合作与和谐地开展探究实践的重要性；体验到完成一个科学工程需要不断重复实验，在实验中逐步完善。【教学重难点】重点：设计与制作水钟。难点：通过图文结合的方式表达制作水钟的方案，并根据设计方案进行制作。【教学准备】教师：教学课件。学生：1.铁架台、剪刀、美工刀、塑料瓶、工字钉、直尺、胶带、记号笔、秒表；2.设计方案的记录单。【教学过程】一、回顾思考、聚焦问题（预设3分钟）材料准备：课件1.上节课我们观察了“滴漏实验”中的水流速度。水流的速度有什么特点呢？2.人们曾用一个底部钻有小孔的碗，放在水中，让碗慢慢下沉来计量时间。我们可以做一个类似的计时器。3.明确任务：让我们制作一个计时10分钟的水钟。揭示课题：我们的水钟（板书）。【设计意图】引导学生回顾水流的速度特点，并认识古人利用水流计时的应用，明确本节课的主要任务。二、设计方案（预设12分钟）材料准备：设计方案的记录单1.制作水钟，我们需要考虑哪些问题呢？我们一个一个来思考并解决问题。（1）制作水钟需要哪些材料？打孔用什么好呢？切割用什么工具？……（2）怎样控制漏水的速度？请用画图的方式表示。（3）如何来划分10分钟的时间刻度？2.图文结合，设计方案。你将要怎样一步一步完成你的制作呢？用画图与文字结合的方式设计方案吧！3.学生设计方案，教师给予适当鼓励和指导。4.请学生说一说自己的设计方案，初步判断可行性和合理性。【设计意图】图文绘制设计方案是技术与工程的重要环节。学生担任工程设计师，用图文结合的方式表达设计，在讨论中培养科学思维。三、制作（预设：13分钟）材料准备：铁架台、剪刀、美工刀、塑料瓶、工字钉、直尺、胶带、记号笔、秒表1.教师讲述：接下来，请按照自己的设计加工并组装水钟。也可参考插图来确定制作的流程。做好每分钟水流量的记录，分别标出1～10分钟的时间刻度。2.学生制作水钟活动。【设计意图】学生担任工程技术人员，在产品制作过程中，需熟练读取设计方案并精准制作。教师指导学生合理安排制作步骤，学生之间分工合作、和谐探究。四、测试（预设：5分钟）1.提问：自己制作的水钟计时准确吗？怎么测？2.学生进行测试活动。考虑课堂时长，课堂上仅测试2-3分钟内计时是否准确。【设计意图】学生在相同的验收标准中测试，了解自身产品的精准性与不足之处，在观察等待中静心思考。可创设长时课堂，建议给予更多时间测试。五、评估与改进（预设：5分钟）1.提问：根据测试结果，你的水钟计时准确吗？如果不够准确请说一说为什么，怎么来改进呢？如果很准确，请向大家分享经验。2.提问：制作水钟简单吗？说一说你的体会。【设计意图】学生在产品测试结果中反思设计与制作的不足之处，并进行改进。教师引导学生要考虑减少材料消耗来节约资源与降低成本，通过缩短工期来提高工作效率。六、拓展（预设：2分钟）提问：除了水，还可以用哪些能流动的物体来制作计时工具？课后同学们也可以尝试用其他流动的物体制作水钟。【设计意图】学生掌握本节课的学习内容后，能迁移应用。通过举一反三