资源简介

2026年版 大象版科学六年级上册 第五单元《计时工具的发展》 3 制作小水钟教学设计
单元 《计时工具的发展》 课题 3 制作小水钟 课时 1
核心 概念 12.技术、工程与社会 13.工程设计与物化 学习内容 12.3科学、技术、工程相互影响与促进 13.3工程是设计方案物化的结果
内容要求 12.3高④初步认识技术与工程对科学发展的促进作用，应用仪器设备进行观察并进行记录。 13.3高④利用工具制作简单的实物模型，根据实际反馈结果进行改进并展示。
教学目标 科学观念（对客观事物的总体认识） 科学思维（对客观事物的认识方式） 探究实践（科学探究能力 技术与工程实践能力 自主学习能力） 态度责任（科学态度 社会责任）
科学观念 知道水钟依靠水流的等时性计时，分为泄水型、受水型两种；知道漏壶内水位越高，水流速度越快，水位持续降低会造成流速变慢，从而造成水钟计时不准；通过设计小水钟，理解“结构与功能”的跨学科概念，知道“系统关键部件的材料、形状以及部件间的关系，决定了系统的功能”；通过设计制作小水钟的活动，理解“稳定与变化”的跨学科概念，知道“系统的稳定需要一定的条件”。 科学思维 根据计时工具的等时性原理和水流速度具有等时性的假设，运用演绎推理设计制作简单的小水钟，并通过实际测试进行检验。 探究实践 能自主设计水钟制作方案、绘制草图、完成组装；规范开展流水计时实验，如实记录水量、时长数据；基于实测结果分析装置缺陷，提出改良思路。 态度责任 在好奇心驱使下，表现出对现象发生原因的因果兴趣；养成严谨实测、尊重实验数据的科学探究习惯；感受中国古代漏刻的工程智慧；明白人类全天候计时需求催生水钟发明，理解需求推动技术发展。
教学 重点 认识泄水型、受水型两类水钟，理解水流等时性计时原理，通过实验发现水位高低影响水流速度、造成计时误差。
教学 难点 结合实验数据推理水位、水压与流速的内在关系，并能依据规律思考水钟改良方法。
教学 准备 教师：漏刻发展史图文或视频资料、泄水型和受水型漏刻实物模型、锥形水钟示意图、安全提示卡、备用创可贴，多媒体课件等。
学生：规整塑料瓶、美工刀、锥子、纸条、胶水、直尺、记号笔、橡皮泥、电子秒表，实验记录单等。
教学过程
教学环节 教学活动 设计意图 教学提醒与备注
一、问题情境（5分钟） 1.情境引入，催生全新计时需求 情境引入：催生全新计时需求。 师：上节课我们亲手制作了赤道式日晷，误差差不多都几分钟之内，这在古代农耕生活中基本上能满足人们的计时需要。不过，使用日晷也有不方便的地方，谁来说一说？ 生：必须有太阳才能用，晚上、阴雨天完全没法看时间。 师：古人行军和一些日常生活有时不分白天黑夜，没有阳光就无法计时，这样会耽误很多事。古人通过长期观察流水，发明了不受太阳光照条件限制的全天候计时工具——漏刻，也叫水钟。今天我们就一起探究、亲手制作水钟。（板书课题：水钟） 【设计意图】 依托前一课实操经验制造认知冲突，生成全新技术与工程需求，贴合历史时序逻辑。
二、探究与结论（20分钟） 1.任务与要求，明确工程评判标准 师：同学们想一想，如果流水的速度是均匀的，我们怎样利用流水的等时性制作一个计时工具呢？ 生1：我们可以用一个碗去接流下来的水，看看接满一碗需要多长时间，那么我们就可以用总共接了多少碗水测量总共流逝的时间。 生2：这个方法不好，就像沙漏一样，我们要一直观察沙漏，每漏完一次就马上颠倒一次，这样会影响做其他工作的效率。 生3：我们可以用一个粗细均匀的、透明的容器去接水，看看1小时容器中的水位上长了多高，我们就可以用这个高度代表1小时，以这个高度作为最小刻度，就可以通过一段时间水位升高的总高度测量总时间了。 生4：如果是一个容器向外漏水，我们也可以通过容器水位降低的高度来测量总时间。 …… 师：同学们从流水的等时性出发，推测出制作水钟的基本方法。那古人是怎样制作水钟的呢？我们通过阅读来了解一下。 （学生阅读中国古代泄水型和受水型水钟的资料并交流） 生1：古人制作的泄水型和受水型水钟的基本方法我们同学都想到了，不过古人没有利用透明的容器，而是在容器里放了一个标尺，通过标尺上的刻度来判断水位的变化，从而测量时间。 生2：可能是古代难以找到粗细均匀、透明的容器，才想到用标尺，我认为用粗细均匀而透明的容器来制作水钟，直接在容器上标刻度会更方便，而且也能避免标尺倾斜带来的误差。 师：同学们分析得很有道理。本节课我们的任务就是，以小组为单位，利用老师提供的材料（PPT展示小水钟制作材料），参考古人泄水型和受水型水钟的结构，结合自己的合理分析，制作一款泄水型或受水型小水钟。制作小水钟有两项验收标准：第一，装置结构完整，能依据流水的实际速度标记时间刻度并能用来计时；第二，能用制作的小水钟进行实际测试，看看计时是否存在误差，并合理分析误差产生的原因。 2.设计与制作：原理实验+模型组装 师：请小组交流，选择制作泄水型或者受水型小水种，制订小水钟的设计方案。 （小组商议小水钟设计方案并汇报交流） 生1：我们小组准备制作一个泄水型小水钟。我们的设计方案是，把一个塑料瓶从中间切成两段，上半段作为泄水壶，下半段作为受水壶，上半段在瓶盖上钻一个小孔作泄水孔，把泄水壶倒过来组装到受水壶上。给泄水壶竖直贴一张纸条，靠近顶端的位置标上0刻度，作为水的初始位置，也是计时的刻度。给泄水壶装水到初始位置，用秒表开始计时，在10秒后水位处标上“10”，代表计时10秒钟。用直尺量一下两个刻度之间的高度，以这个高度为标准画上20秒、30秒……的刻度，这样小水钟就能用来计时了。 生2：我们小组准备制作一个受水型小水钟。我们的设计方案是，把一个塑料瓶从中间切成两段，上半段作为泄水壶，下半段作为受水壶，上半段在瓶盖上钻一个小孔作泄水孔，把泄水壶倒过来组装到受水壶上。给受水壶竖直贴一张纸条，给受水壶底端的位置标上0刻度，作为水的初始位置，也是计时的刻度。给泄水壶装满水，用秒表开始计时。在10秒后的水位处标上“10”，代表计时10秒钟，同样，依次在20秒、30秒……后的水位处标上“20”“30”……的刻度，这样小水钟就能用来计时了。 师：同学们都有了自己的设计方案，请小组领取材料，根据方案制作小水钟。 （小组领取材料，根据方案制作小水钟；组装完成后根据设计方案绘制时间刻度；教师分层巡视指导，必要时协助打孔、对齐刻度；能力强的小组同步制作两种水钟） 【设计意图】 明确制作要求和可量化工程标准，帮助学生建立标准化制作思维，减少实操盲目性。 【设计意图】 先引导学生基于假设运用演绎推理设计方案，再根据设计方案制作小水钟,既遵循“科学原理支撑工程创造”的单元核心逻辑，也有效培养了学生“演绎与检验”的认识发展要项。
三、展示与改进（10分钟） 展示与改进：实测数据，发现装置缺陷 师：现在每个小组的小水钟都制作完成了，请实际测试一下我们自制的小水钟，看看计时是否准确。 （小组测试并汇报交流） 生：我们小组制作的泄水型小水钟，我们是先测试10秒钟的水位变化，再根据这个水位变化的高度均匀地绘制时间刻度。但是在测试的时候发现，泄水壶流完第1格确实用的是10秒，但流完第2格却用了11秒，流完第3格用了15秒。用的时间越来越长。 师：你们的小水钟刻度是均匀的，但是流完每格所用的时间却越来越长。其他小组有什么发现？ 生1：我们小组制作的受水型小水钟，我们标注刻度的方法和他们一样，也是刻度是均匀的，但是水位注满每一格的时间却越来越长。 生2：我们小组制作的是泄水型的小水钟，我们标注刻度的方法是，用10秒、20秒、30秒……的实际水位标注刻度，我们发现我们的刻度间的距离从上到下越来越小，但是用它来测量时间时却是准确的。 生3：我们小组制作的是受水型的小水钟，我们标注刻度的方法也是用不同时间的实际水位来标注刻度，我们的刻度间的距离上从下到上越来越小，测量时间时也是准确的。 师：看来同学们制作的小水钟都出现了类似的问题，要么刻度均匀但计时不准，要么计时准确但刻度不均匀。这说明了什么？ 生1：说明水流的速度是变化的，所以不具有等时性，水流的速度应该是越来越慢了。 生2：应该是随着泄水壶里的水位逐渐变低，水的压力逐渐变小，所以水流速度就逐渐变慢。 【设计意图】 以真实测量数据为证据，引导学生自主发现小水钟结构性缺陷，自然生成下一节课探究任务，课时衔接紧密。
四、应用与迁移（5分钟） 师：（出示锥形水钟图片）请大家结合本节课水位知识，分析锥形水钟刻度更均匀的原因。 生：锥形水钟是泄水型水钟。随着锥形瓶中水位的降低，水流速度随着变慢；但是由于锥形瓶瓶身从上到下也越来越细，水面降低同样高度需要流出的水也相应越来越少，刚好使水位每下降相同的高度所需时间相同，因此锥形水钟的时间刻度是均匀的。 【设计意图】 以锥形水钟为迁移案例，让学生运用本节课水位、流速规律推理刻度均匀的原因，结合古代多级漏刻改良方法，巩固核心知识，感受古人工程智慧，建立需求推动技术发展的认知。
五、整理 老师指导学生进行材料的整理。 培养学生使用材料的好习惯。
六、板书设计 3 制作小水钟

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