资源简介

教科版小学科学五年级上册第三单元《计量时间》第3课
《我们的水钟》教学设计
【教材简析】
《我们的水钟》是教科版小学科学五年级上册《计量时间》单元第3课的内容。通过前一节的教学，学生已经认识了水钟作为计时工具的原理以及两种水钟的结构。本节课是学生在本单元第一次经历一项简易工程的学习过程。学生要运用已掌握的知识设计一个水钟，先用图画的形式对自己设计的水钟进行描述，然后动手制作一个水钟，最后检验自己的水钟是否能准确计时，并对水钟进行改进。也就是学生将自己简单的创意转化为实物，经历设计方案——制作原型——原型检测——修正方案的科学活动过程。教材也就是从提出任务、设计方案、制作、测试、评估与改进几方面进行的，最后拓展环节，提出“除了水，还可以用哪些能流动的物体来制作计时工具”启发学生思维，拓展学生视野。
【学情分析】
通过前一节课的学习，学生已经认识了两种水钟的构造，在经历了观察水流的速度实验和测量水流速度的变化实验后，学生对水钟能作为计时工具的原理有了新的理解，有了制作水钟的兴趣和理论基础。对于小学五年级学生而言，他们已初步具备动手能力和分析能力，能够根据任务来设计方案和动手制作，对自己或他人的设计、草图、模型等提出改进建议，并根据存在问题进行相应的调整。学生不但对水钟的原理有了更深刻的理解，还能够再次经历设计方案、实施方案、验证方案、发现问题、修改方案的探究过程，体会到制作的乐趣和成功感。
【教学目标】
科学观念：1.水钟通过一定的装置，能够保持水在一定的时间内以稳定的速度往下流，从而能用来计时。
2.我们可以控制水流的速度，从而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：1.能运用画图和文字描述的方法设计“制作水钟”的方案。
2.能利用剪刀、塑料瓶等简单工具和材料制作一个简易的水钟。
3.在实际运用过程中对自己的方案进行改进。
4.经历设计方案——实施方案——验证方案——发现问题——修改方案的探究过程。
态度责任：1.在制作水钟的过程中感受到科学制作带来的乐趣。
2.体会到在科学研究中分工合作与和谐地开展探究是重要的。
3.体验到完成一个科学制作需要不断重复试验和改进，在试验和改进中逐步完善。
【教学重难点】
制作简易的水钟用来计时，使水钟的计时更加准确。
【教学准备】
教师：制作水钟的图片、视频、资料，制作教学课件。
学生：科学书、活动手册、橡皮、铅笔、剪刀、美工刀、塑料瓶、秒表（或者手表）、记号笔、尺子、工字钉、胶带。
【教学过程】
一、导入：复习上节课知识，并提出任务
提问1：通过上节课的学习，我们知道水钟可以计时，那水钟是根据什么原理来计时的？（学生语音回答：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。）
提问2：回答得非常好！那水钟有哪两种类型呢？你知道图片上的各是什么类型的水钟吗？（学生语音回答：水钟有两种类型，受水型和泄水型。左边的是受水型，右边的是泄水型）
提出任务：这节课我们就来设计和制作一个计时10分钟的水钟。
（设计意图：通过展示受水型和泄水型水钟的图片，复习导入新课，让学生再次明确水钟的两种类型及原理，为下面的探究活动做准备）
二、新课教学
1、设计方案
提问1：制作前，我们要设计好方案。有哪些需要考虑的呢？
学生语音回答：（1）先要确定准备做一个什么类型的水钟,（泄水型还是受水型）（2）制作水钟需要哪些材料？（3）怎样控制漏水的速度？（4）如何标出刻度，怎样划分10分钟的时间刻度？
老师：是的，首先要确定是泄水型还是受水型。不同类型的水钟，标记刻度是不一样的，泄水型刻度是从上往下标记，受水型是从下往上标记。同学们，思考好上面的问题，我们把设计方案通过画图和文字的方式记录在《学生活动手册》上！请同学们暂停视频，开始设计自己的水钟吧！
老师：同学们，设计方案做好了吗？我们来看看这两个设计图，都用了图文并茂的方式展现了设计的想法、样式、操作步骤等，也可以看出来设计不一样，所用材料也有所区别。（两个设计图，一个设计图是两个瓶，第二个设计图是三个瓶）
（设计意图：在制作水钟之前，让学生设计一个制作方案，包括水钟的类型、式样、所用材料、操作步骤、注意事项等，用图文并茂的。方案的完善是制作水钟的一个关键，需要引导学生不断思考和完善设计，并清楚地知道自己的操作过程。）
2、制作
老师：接下来，我们就要根据设计方案开始制作水钟啦！每个同学的设计方案很可能不一样，但是大概的制作流程都差不多
（1）裁剪塑料瓶：使用刀具时要注意安全。
（2）用工字钉给瓶盖打孔
（3）组装，并计时、画刻度：也就是每过1分钟，用黑色的记号笔在塑料瓶上画一个刻度来标记水位。
提问1：画刻度线时，有什么需要注意的？
学生语音回答：画刻度线时，眼睛要与水位线在同一水平面上，还要注意水钟的类型，不同类型，刻度线的画法不一样。
老师：这位同学回答得很好。我们来看看受水型和泄水型水钟刻度线的画法。（PPT动画模拟）
提问2：有的同学为了节省时间，测量出一分钟滴漏的水的体积在瓶上的高度后，就把这个高度作为标准来分出2——10之间的刻度。这样做科学吗？为什么？
学生语音回答：这样不科学。因为水位改变了，水流的速度会随之改变，因此水钟的刻度不是均匀的。
老师：非常好！由于水位的改变，会造成水流速度的改变。在制作过程中，还有其他需要注意的吗？
学生语音回答：我想打孔不能过大，也不能过小。孔过大，会使水流速度过快，不到10分钟，水就流完了；孔过小，会导致水流速度变慢，水位上升过慢，刻度线会过密。
老师：也就是孔的大小要适中。同学们都想得非常周到，这些都是我们在制作过程中需要注意的。下面，我们一起来观看一段制作受水型水钟的视频。（播放视频）
老师：泄水型水钟又该怎样制作呢？我们一起来看看。（播放视频）
老师：同学们，看完了两种水钟制作的视频，你们有启发吗？接下来，请同学们暂停视频，然后根据自己的设计方案，开始制作吧！ 再次提醒，使用刀具时一定要注意安全！
（设计意图：制作前，通过提示和问答，让学生思考制作过程以及注意事项，特别是画水中刻度线，并通过动画模拟画水钟刻度线，让学生简明扼要地知道刻度线的画法。）
3、测试、评估与改进
提问1：同学们的水钟做好了吗？那如何评价水钟做得好不好呢？有哪些评价标准？
学生1语音回答：我认为水钟做得好不好，要看它能否准确计量时间。
学生2语音回答：我认为还要看是否美观。
学生3语音回答：我认为还应该看成本，是否能用较少的材料，就能制作出水钟。
提问2：同学们提到的这些都是我们评价的标准。那最重要是哪一个评价标准呢？
学生语音回答：最重要的标准是看它能否准确计量时间。
老师：的确是，最重要的是看它否能准确计量时间。水钟能否准确计量时间，就需要进行测试，就是将做好的水钟与秒表进行对照。我们看看受水型水钟如何测试。（观看视频）
老师：观看完受水型水钟的测试，那泄水型水钟的测试情况又如何呢，我们一起来看看。（观看视频）
老师：看完后，同学们对如何测试应该更加清楚了吧！下面请同学们按下暂停键，然后动手测试自己的水钟，并测试结果实事求是地记录在《学生活动手册》上。
老师：测试完了吗？你的水钟能否准确计时？
提问1：我们制作的水钟很多时候会出现误差，比如刚刚视频中的泄水型水钟，就出现了误差。同学们，你们的水钟测试情况如何？有误差吗？大家想想造成误差的原因可能有哪些呢？
学生语音回答：可能测试时，水位高于或低于原来的初始水位线，就是初始水位改变了；可能是容器的形状不规则，容易造成刻度标识错误；可能孔过小，水流过慢，标识太密；可能画刻度时，眼睛没有平视水面，水位线不够精确。
提问2：针对这些问题，该如何改进呢？
学生语音回答：如果初始水位改变了，那测试时，要保持初始水位不变；如果是容器形状不规则造成的，可以采用形状规则的瓶子；如果是孔过小，可以将孔调大，让孔的大小适当；如果画刻度不够精确，那画刻度时，视线要和水位线在同一高度。
老师：非常好。同学们，根据存在问题，找到了改进的措施。那我们来看看刚刚的泄水型水钟是如何改进的。（视频）
老师：同学们，改进后的水钟和原来的比较，你发现了什么？
学生：我发现，改进后的水钟比原来的水钟计时更加准确了。
老师：工程制作就是这样不断地重复试验、改进和测试，在这个过程中逐步完善。下面请同学们根据自己水钟的测试结果，找出存在问题，思考如何修改，将改进方案写到《学生活动手册》中，然后进行水钟的实物改进，并再次评估测试。
（设计意图：通过对水钟的测试、评估与改进环节，让学生检验制作好的水钟计时是否准确，根据检验结果总结影响水钟计时准确性的因素，进一步提出改进水钟的措施。让学生体验到完成的一个科学制作需要不断重复实验，在实验中逐步完善。）
三、总结
刚刚我们根据水流的等时性原理，通过设计水钟方案、制作水钟、测试水钟、水钟的评估与改进等步骤，做出了能够计时10分钟的水钟。（PPT水钟制作的步骤）
（设计意图：强调水钟是根据流水的等时性原理来计时的，以及工程制作的一般步骤。）
四、拓展
过渡提问：水钟能够计时，它有局限性吗？
学生语音回答：有的，比如冬天天气很冷，水会结冰；比如蒸发现象可能会使水钟变干。
老师：是的，水钟有一定的局限性。因此，除了水，还能用其他物体来计时。你知道还能用哪些能流动的物体来制作计时工具呢？
学生语音回答：我见过用沙漏来计时。
老师：是的，沙漏也是利用了等时性原理，同一个沙漏每一次漏完所有沙子的时间是相同的。同学们，你还知道哪些计时的工具呢，课后我们再去找找吧！
（设计意图：通过提问启发学生思维，拓展学生视野，紧扣这一单元的主题《计量时间》。）
五、课后习题
课程的最后，我们一起来检验一下收获吧！
小明自制了一个泄水型的简易水钟，水钟刻度是（ ）的。（单选）
A.上疏下密 B.上密下疏 C.均匀
答案：A
解析：泄水型水钟是从上到下画刻度线的，随着时间的推移，水位越来越低，水流速度越来越慢，每分钟流走的水越来越少，因此，刻度是上疏下密。
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