《摆的研究》教学设计

《摆的研究》教学设计天河区体育东路小学司徒敏一、教学内容说明在上一节课学生测量摆的摆动次数的时候已经发现，摆钟的摆与自制的摆在10秒钟内摆动的次数可能不一样。有的摆摆得快，而有一些则摆得慢。学生的头脑中已经形成了一个问题：在相同时间内怎么不同的摆摆动的次数不一样呢?之前学生们已经观察过摆钟的摆与自己的摆，他们会联想到摆的快慢可能会与摆锤、摆绳的长度、摆幅等因素有关系。这节课中学生们将就摆的快慢与什么因素有关进行讨论与思考，并且去验证他们自己的一些猜测。在探究的过程中逐步排除一些猜测，修正自己的想法。这一节课，学生们将重点研究摆锤的重量对摆快慢的影响。他们在对测量数据的分析过程中会发现，影响摆锤重量与摆的快慢无关。二、教学设想这一课教材是安排了三个活动，第一个活动是研究摆锤对摆快慢的影响，第二个活动是研究摆长对摆快慢的影响，第三个活动是为下节课做铺垫研究同样的摆绳但不同摆锤长度对摆快慢的影响。在试教过程中发现一节课要完成这三个活动时间非常紧，尤其是活动后的数据分析非常匆忙，导致学生头脑中错误的前概念没有很好的改变。与其这样匆忙的走过场完成三个活动，还不如把一个活动做好做深，所以这课只选择“摆锤重量对摆的快慢影响”这个问题来研究。这课的实验很容易受到无关因素的影响，如空气阻力、计时的准确性，从而使实验产生误差，有部分学生会把误差归因于摆锤产生的，他们头脑中依然觉得摆锤会影响摆的快慢。基于这样的情况，这节课先让学生在自然状态下进行对比实验，然后再利用“摆的研究”微软件进行模拟实验，通过两种不同状态下的实验学生会发现误差是由于自然因素所产生的，从而对实验结果有正确的分析。三、教学目标科学概念：摆的摆动快慢与摆锤无关。过程与方法：1、推测摆的摆动快慢与什么有关。2、进行改变摆的摆锤对摆的快慢是否产生影响的实验研究。3、对实验的数据进行分析。情感、态度、价值观：1、认识到在实验中细心观察发现新的问题是很重要的。2、意识到经验可能是错误的，并会对自己的认识过程进行反思。3、对新问题有继续研究的欲望。四、教学重难点教学重点：经历推测摆的快慢与哪些因素有关，并依次展开实验研究，得到实验结果的过程。教学难点：能够通过控制变量得出实验结论。五、教学准备演示材料准备：两个摆长、摆锤不同的摆。分组材料准备：铁架台、绳、三个螺母、夹子、量角器、秒表、“摆的研究”微世界软件，学生记录表。六、学习者特征分析学生在本学期的学习中，经常要开展一些控制变量的科学探究活动，因此，本课的研究方法对他们来说并不陌生。但是在实验操作中学生还是容易疏忽控制不变条件。在学生头脑中比较顽固的前概念是摆的快慢与摆锤重量有关，要改变学生头脑中不正确的前概念，需要通过实验和学生的自省过程来修正想法。七、教学过程教学过程老师活动学生活动设计意图活动一：引入1、在上课前老师先给大家做一个小实验（出示两个摆），现在我将这两个摆同时摆动，请大家观察一下它们摆动的快慢是一样吗？（演示实验）2、你们有什么发现？有什么想法吗？（副板学生猜测）1、观察现象。2、作出初始猜想。通过直观演示两个不同的摆在相同时间内摆动的快慢不同，从而引发学生思考“摆的快慢与什么有关”这个问题，并作出猜想。活动二：实验探究今天我们就重点来研究一下摆锤的重量对摆摆动快慢的影响，有了猜想下一步我们该做什么？（课件）每次实验要改变什么条件？怎样改变？如果就用刚才的摆来实验可以吗？为什么不能同时改变两个条件？下面就请大家把具体的方案写下来。（投影记录纸）现在我们来交流一下实验方案。为了便于使每次的摆幅一样，老师这里有一根牙签作标记，只要每次实验把摆线拉到与牙签平衡，角度每次都是20度。等会实验前我们再用一点时间来完善实验设计，实验时老师有些建议给大家（课件）：（1）调整好摆长后，用夹子固定好。（2）测量摆摆动五次需要的时间。（来回才算摆一次）（3）每次实验的数据都要做好记录，并且要反复做3次。最后求出平均数。（4）同一个实验的操作不要换人。（5）实验完成后请把实验结果和解释写下来。组织学生汇报。从数据中得到了什么结论？你是怎么分析的？数据间的差异是什么引起的？（演示）老师这里有一个软件，它可以使摆不受这些无关因素影响，我们用这个软件来实验一下，看看得出的结果和我们的一不一样。（讲解软件的使用方法）在不受其它因素影响的情况下，实验结果是怎样的？11、我们刚才实验发现数据有差异是什么引起？摆锤对摆的快慢有没有影响？（课件）对实验的不同条件有初步设计。分析错误的对比实验。分小组设计实验。交流实验方案。完善实验设计。观看实验要求。6、分析实验结果。8、分析误差产生的原因。9、运用微世界软件进行模拟实验。10、得出最终实验结论。实验计划的制订保证了科学探究活动的有效、顺利的进行。小学生的年龄特征决定了其活动的逻辑性和科学性不是很强，这就需要教师引导学生制订探究计划。设计对比实验采取的策略是分步走，先让学生设计实验的不同条件，再通过选择方案让学生明白到对比实验的要点是只改变一个条件，其他条件不变。利用微世界软件进行实验，对比在不受外界影响的环境下实验结果和自然状态下的实验结果，让学生明白误差的来源，得出最终的实验结果。活动三：拓展这节课我们围绕“摆锤重量对摆摆动快慢的影响”这个问题作出了推测，然后设计实验进行验证，通过对数据的分析得出了结论。下面我们就围绕这几方面进行反思（课件）。摆的快慢与摆锤重量无关，那与摆长和摆幅有没有关系呢？下节课我们继续来探究。1、对研究过程进行反思。2、提出下节课要研究的问题。科学探究活动源自于问题，因此让学生在科学课上能够解决一些问题，又能带着问题离开课堂，这保证科学探究的持续性。“摆的研究”实验记录表开始的猜想：摆的快慢与（）关。不同条件相同条件摆1（）个（）厘米（）度摆2（）个（）厘米（）度摆3（）个（）厘米（）度实验研究计划：修改后的计划：摆锤（个）摆长（厘米）摆幅（度）摆动五次时间（秒）第一次第二次第三次平均摆1摆2摆3实验结果：我们的解释：模拟实验研究：摆锤摆长摆幅摆动两次时间摆1摆2摆3实验结果：现在的想法：我们的反思：课后反思运用一节课的时间来解决“摆锤重量对摆的影响”这个问题，比起一节课解决“摆锤和摆长对摆的影响”两个问题时间更充裕，这使教学重难点突破得较好，学生的学习效果也更好。这节课的难点是能够通过控制变量得出实验结论，要突破难点我的教学策略是分四步走，第一步先通过两个问题“每次实验要改变什么条件？怎样改变？”让学生知道如何操纵变量。第二步举出一个同时改变两个条件的反例让学生分析，这让他们意识到对比实验只能改变一个条件而其它条件不变。第三步再让学生设置实验的具体条件，通过数据的设置可以让学生对对比实验更清晰，同时也反馈了学生对对比实验的掌握情况，便于老师发现问题作进一步的指导。第四步是课后的反思，“对比原来和现在的设计方案，我们在哪些方面改进了？设计对比实验要注意什么？”在反思中让学生梳理自己的思路，归纳对比实验的要点。从学生的实验设计表格、反思中可以看出学生对对比实验掌握的情况较好。本课其中一个重点是摆锤重量对摆影响的分析。学生实验后发现三次实验数据都有差异，实验做得比较好的小组数据差异较小，他们的解释是计时会有误差，还有空气阻力，从而使数据有差异。数据差异较大的小组，他们的解释是摆锤重量对摆的快慢有影响，这样就出现了两种意见。究竟摆锤重量对摆有没有影响？这节课使用了“摆的研究”微世界软件来解决这个误差的问题，软件是理想状态下的实验，可以去除空气的阻力、计时的准确性、摆摆动的偏移等无关变量的影响。学生使用软件后发现数据的