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第 5 课：制作小水轮
教学内容
青岛版六三制小学科学二年级下册第一单元第 5 课，新课标 “物质科学” 与 “技术工程” 领域融合内容，以水的能量转化为核心，让学生了解水轮的工作原理，掌握制作小水轮的基本方法，通过实验探究影响水轮转动速度的因素，培养学生的动手操作能力、创新思维能力和团队合作精神，感受科学技术与生活的联系。
教学目标
科学观念：能说出小水轮的工作原理（水流的冲击力带动水轮叶片转动，将水的动能转化为水轮的机械能），知道影响水轮转动速度的常见因素（水的流量、水的高度、水流冲击的角度），了解水力发电的基本原理，知道水能是一种清洁能源。
科学探究：能根据材料自主组装小水轮，掌握制作小水轮的基本步骤和注意事项，能设计简单的对比实验，探究影响水轮转动速度的因素，能规范记录实验现象和结果，能与小组同伴分工合作完成实验和制作。
科学思维：能根据实验现象归纳 “水的流量、高度、角度” 与水轮转动速度的关系，能根据探究结果提出改进小水轮的方法，初步培养 “控制变量” 的探究思维和创新思维。
科学态度与责任：保持对制作小水轮和探究水轮转动的兴趣，乐于动手操作和小组合作，养成认真制作、细心观察、大胆尝试的科学习惯；了解水能的利用价值，知道水力发电是清洁能源，树立节约能源、利用清洁能源的意识，培养团队合作精神。
教学重点
掌握制作小水轮的基本方法和步骤，能成功制作出能转动的小水轮，了解小水轮的工作原理。
教学难点
设计对比实验探究影响水轮转动速度的因素，能根据探究结果改进小水轮的设计，初步形成 “控制变量” 的探究思维（即探究一个因素时，保持其他因素不变）。
教学准备
教师准备：多媒体课件（水力发电站视频、小水轮制作示范视频、水轮工作原理示意图）、成品小水轮、改进版小水轮（不同叶片数量、不同叶片角度）；学生分组准备：塑料瓶（剪好的瓶身和叶片）、吸管（或细木棍）、剪刀、胶水、胶带、水槽、烧杯、水、量杯、实验记录单、铅笔、橡皮（剪刀由教师协助操作，避免划伤）。
教学过程
1. 情境导入，激发兴趣（10 分钟）
播放水力发电站的短视频，展示大坝放水、水轮转动、发电机发电的画面，提问：“同学们，视频里巨大的轮子是什么？它为什么会转动？转动的轮子又能做什么呢？”
学生自由发言，教师总结：视频里的轮子是水轮，水流冲击水轮的叶片，带动水轮转动，水轮再带动发电机发电，这就是水力发电。水能是一种清洁能源，我们的生活中也能制作简单的小水轮，感受水的能量。
教师展示成品小水轮，用烧杯向小水轮的叶片浇水，让学生观察小水轮的转动，提问：“同学们看，这个小水轮是怎么转动的？你们想不想自己动手制作一个这样的小水轮，还能让它转得更快？”
引出课题：“今天我们就一起来学习制作小水轮，探究怎么让小水轮转得更快，发现水的能量小秘密。”（板书课题：制作小水轮）
2. 学习方法，制作小水轮（30 分钟）
本环节通过视频示范、教师讲解、小组合作的方式，让学生掌握制作小水轮的基本步骤，成功制作出能转动的小水轮，培养学生的动手操作能力和团队合作能力。
环节一：认识制作材料
教师展示分组制作材料，向学生介绍每种材料的作用：塑料瓶片（制作水轮的叶片，承接水流的冲击力）、吸管 / 细木棍（制作水轮的轴，让水轮能绕着轴转动）、胶水 / 胶带（固定叶片和轴）、水槽（接水，保持桌面整洁）、烧杯（浇水）。强调：剪刀由教师统一协助裁剪，学生禁止自行使用，避免安全事故。
环节二：观看制作示范
播放小水轮制作示范视频，视频中清晰展示制作步骤：① 将塑料瓶剪成 8 片大小相同的长方形叶片；② 将叶片两两相对，用胶带固定在吸管的中间位置，形成水轮的叶片组（叶片呈放射状）；③ 将吸管的两端放在水槽的边缘，让水轮悬空，能自由转动。视频播放完毕后，教师再次分步讲解，强调重点：叶片要大小相同、对称固定，否则水轮会转得不稳；叶片与吸管的夹角要适中，便于承接水流。
环节三：小组合作制作小水轮
① 学生以 4 人小组为单位进行制作，小组内分工合作：1 人负责传递材料，2 人负责固定叶片和轴，1 人负责测试水轮是否能自由转动，教师巡视指导，及时帮助有困难的小组，解决制作过程中的问题（如叶片固定不牢、水轮转不动等）。
② 制作完成后，学生用烧杯向自己制作的小水轮叶片浇水，测试水轮是否能转动，若不能转动，小组内共同查找原因并调整（如重新固定叶片、调整叶片角度）。
③ 教师对各小组的制作成果进行简单评价，表扬制作认真、水轮转动顺畅的小组，鼓励其他小组向其学习。
3. 实验探究，影响水轮转动速度的因素（25 分钟）
这是本节课的核心探究环节，引导学生大胆猜想、设计实验、动手验证，探究影响水轮转动速度的因素，初步培养 “控制变量” 的探究思维，突破教学难点。
环节一：大胆猜想
教师提问：“同学们，你们的小水轮都转动起来了，那大家有没有发现，不同小组的小水轮转得速度不一样？那你们猜想一下，哪些因素会影响小水轮的转动速度呢？” 鼓励学生结合制作和测试的体验大胆猜想，教师对学生的猜想进行梳理，总结出三个主要探究方向：① 水的流量（浇多少水）；② 水的高度（从多高的地方浇水）；③ 水流冲击的角度（对着叶片的哪个位置浇水）。
环节二：设计对比实验
教师讲解控制变量法：“我们要探究一个因素对水轮转动速度的影响时，要保持其他因素不变，只改变这一个因素，这样才能确定是不是这个因素在起作用。” 以 “探究水的高度对水轮转动速度的影响” 为例，讲解实验设计：保持水的流量、水流冲击角度不变，分别从桌面高度、胸前高度、头顶高度向水轮浇水，观察水轮的转动速度。
学生以小组为单位，选择自己小组想要探究的因素，在实验记录单上设计实验步骤，教师巡视指导，确保学生的实验设计符合 “控制变量” 的要求。
环节三：动手实验，记录结果
各小组根据自己的实验设计，动手进行对比实验，教师提醒学生：① 实验时要分工合作，1 人浇水，1 人观察，1 人记录，1 人计时；② 观察水轮转动速度时，可通过 “数水轮 10 秒内转动的圈数” 来判断，圈数越多，速度越快；③ 如实记录实验现象和结果，不要随意修改。
学生实验的主要结论：
水的流量越大，水轮转动得越快（相同高度、相同角度，用大烧杯浇水比小烧杯浇水转得快）；
水的高度越高，水轮转动得越快（相同流量、相同角度，从高处浇水比低处浇水转得快）；
水流冲击叶片的外侧，水轮转动得越快（相同流量、相同高度，对着叶片外侧浇水比对着轴的位置浇水转得快）。
环节四：小组汇报，交流总结
各小组代表上台汇报自己小组的探究问题、实验设计、实验现象和实验结论，教师对各小组的探究成果进行总结，板书影响水轮转动速度的三个因素：水的流量、水的高度、水流冲击的角度。
4. 创新改进，优化小水轮（10 分钟）
提出改进问题：教师提问：“我们已经知道了影响水轮转动速度的因素，那我们能不能根据这些结论，改进自己小组制作的小水轮，让它转得更快、更稳呢？”
小组讨论改进方法：学生小组内讨论，结合探究结果提出改进方法，教师引导学生从叶片数量、叶片角度、叶片大小等方面思考，如：增加叶片的数量，让叶片能承接更多的水流；调整叶片的角度，让水流能更有力地冲击叶片；将叶片制作得更宽一些，增大与水流的接触面积。
动手尝试改进：各小组利用剩余的材料，对自己的小水轮进行简单的改进，改进完成后再次测试，观察水轮的转动速度是否变快，感受改进的乐趣和成就感。
优秀成果展示：邀请改进后水轮转得最快、最稳的小组上台展示，分享自己的改进方法，教师进行表扬和鼓励，培养学生的创新思维。
5. 课堂小结与作业布置（5 分钟）
课堂小结：教师带领学生回顾本节课的主要内容，梳理小水轮的制作步骤、工作原理、影响水轮转动速度的因素，强调：小水轮的转动是因为水流的冲击力，水的流量越大、高度越高、冲击叶片外侧，水轮转得越快；水能是一种清洁能源，水力发电就是利用了水的能量，我们要节约能源、利用清洁能源。同时表扬本节课中动手能力强、合作默契、大胆探究的小组和学生。
作业布置：
① 基础作业：完成实验记录单，向爸爸妈妈展示自己制作的小水轮，说说小水轮的工作原理和影响转动速度的因素。
② 创新作业：回家后，利用家里的废旧材料（如易拉罐、纸盘、牙签等），制作一个改进版的小水轮，尝试让它转得更快、更稳，下节课带来和同学交流展示。
③ 探究作业：和爸爸妈妈一起查阅资料，了解更多关于水力发电的知识，记录 1-2 个水力发电站的名字，下节课分享。
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