《擺的研究》教學(xué)設(shè)計

《擺的研究》教學(xué)設(shè)計天河區(qū)體育東路小學(xué)司徒敏一、教學(xué)內(nèi)容說明在上一節(jié)課學(xué)生測量擺的擺動次數(shù)的時候已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，擺鐘的擺與自制的擺在10秒鐘內(nèi)擺動的次數(shù)可能不一樣。有的擺擺得快，而有一些則擺得慢。學(xué)生的頭腦中已經(jīng)形成了一個問題：在相同時間內(nèi)怎么不同的擺擺動的次數(shù)不一樣呢?之前學(xué)生們已經(jīng)觀察過擺鐘的擺與自己的擺，他們會聯(lián)想到擺的快慢可能會與擺錘、擺繩的長度、擺幅等因素有關(guān)系。這節(jié)課中學(xué)生們將就擺的快慢與什么因素有關(guān)進(jìn)行討論與思考，并且去驗證他們自己的一些猜測。在探究的過程中逐步排除一些猜測，修正自己的想法。這一節(jié)課，學(xué)生們將重點研究擺錘的重量對擺快慢的影響。他們在對測量數(shù)據(jù)的分析過程中會發(fā)現(xiàn)，影響擺錘重量與擺的快慢無關(guān)。二、教學(xué)設(shè)想這一課教材是安排了三個活動，第一個活動是研究擺錘對擺快慢的影響，第二個活動是研究擺長對擺快慢的影響，第三個活動是為下節(jié)課做鋪墊研究同樣的擺繩但不同擺錘長度對擺快慢的影響。在試教過程中發(fā)現(xiàn)一節(jié)課要完成這三個活動時間非常緊，尤其是活動后的數(shù)據(jù)分析非常匆忙，導(dǎo)致學(xué)生頭腦中錯誤的前概念沒有很好的改變。與其這樣匆忙的走過場完成三個活動，還不如把一個活動做好做深，所以這課只選擇“擺錘重量對擺的快慢影響”這個問題來研究。這課的實驗很容易受到無關(guān)因素的影響，如空氣阻力、計時的準(zhǔn)確性，從而使實驗產(chǎn)生誤差，有部分學(xué)生會把誤差歸因于擺錘產(chǎn)生的，他們頭腦中依然覺得擺錘會影響擺的快慢?；谶@樣的情況，這節(jié)課先讓學(xué)生在自然狀態(tài)下進(jìn)行對比實驗，然后再利用“擺的研究”微軟件進(jìn)行模擬實驗，通過兩種不同狀態(tài)下的實驗學(xué)生會發(fā)現(xiàn)誤差是由于自然因素所產(chǎn)生的，從而對實驗結(jié)果有正確的分析。三、教學(xué)目標(biāo)科學(xué)概念：擺的擺動快慢與擺錘無關(guān)。過程與方法：1、推測擺的擺動快慢與什么有關(guān)。2、進(jìn)行改變擺的擺錘對擺的快慢是否產(chǎn)生影響的實驗研究。3、對實驗的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析。情感、態(tài)度、價值觀：1、認(rèn)識到在實驗中細(xì)心觀察發(fā)現(xiàn)新的問題是很重要的。2、意識到經(jīng)驗可能是錯誤的，并會對自己的認(rèn)識過程進(jìn)行反思。3、對新問題有繼續(xù)研究的欲望。四、教學(xué)重難點教學(xué)重點：經(jīng)歷推測擺的快慢與哪些因素有關(guān)，并依次展開實驗研究，得到實驗結(jié)果的過程。教學(xué)難點：能夠通過控制變量得出實驗結(jié)論。五、教學(xué)準(zhǔn)備演示材料準(zhǔn)備：兩個擺長、擺錘不同的擺。分組材料準(zhǔn)備：鐵架臺、繩、三個螺母、夾子、量角器、秒表、“擺的研究”微世界軟件，學(xué)生記錄表。六、學(xué)習(xí)者特征分析學(xué)生在本學(xué)期的學(xué)習(xí)中，經(jīng)常要開展一些控制變量的科學(xué)探究活動，因此，本課的研究方法對他們來說并不陌生。但是在實驗操作中學(xué)生還是容易疏忽控制不變條件。在學(xué)生頭腦中比較頑固的前概念是擺的快慢與擺錘重量有關(guān)，要改變學(xué)生頭腦中不正確的前概念，需要通過實驗和學(xué)生的自省過程來修正想法。七、教學(xué)過程教學(xué)過程老師活動學(xué)生活動設(shè)計意圖活動一：引入1、在上課前老師先給大家做一個小實驗（出示兩個擺），現(xiàn)在我將這兩個擺同時擺動，請大家觀察一下它們擺動的快慢是一樣嗎？（演示實驗）2、你們有什么發(fā)現(xiàn)？有什么想法嗎？（副板學(xué)生猜測）1、觀察現(xiàn)象。2、作出初始猜想。通過直觀演示兩個不同的擺在相同時間內(nèi)擺動的快慢不同，從而引發(fā)學(xué)生思考“擺的快慢與什么有關(guān)”這個問題，并作出猜想?；顒佣簩嶒炋骄拷裉煳覀兙椭攸c來研究一下擺錘的重量對擺擺動快慢的影響，有了猜想下一步我們該做什么？（課件）每次實驗要改變什么條件？怎樣改變？如果就用剛才的擺來實驗可以嗎？為什么不能同時改變兩個條件？下面就請大家把具體的方案寫下來。（投影記錄紙）現(xiàn)在我們來交流一下實驗方案。為了便于使每次的擺幅一樣，老師這里有一根牙簽作標(biāo)記，只要每次實驗把擺線拉到與牙簽平衡，角度每次都是20度。等會實驗前我們再用一點時間來完善實驗設(shè)計，實驗時老師有些建議給大家（課件）：（1）調(diào)整好擺長后，用夾子固定好。（2）測量擺擺動五次需要的時間。（來回才算擺一次）（3）每次實驗的數(shù)據(jù)都要做好記錄，并且要反復(fù)做3次。最后求出平均數(shù)。（4）同一個實驗的操作不要換人。（5）實驗完成后請把實驗結(jié)果和解釋寫下來。組織學(xué)生匯報。從數(shù)據(jù)中得到了什么結(jié)論？你是怎么分析的？數(shù)據(jù)間的差異是什么引起的？（演示）老師這里有一個軟件，它可以使擺不受這些無關(guān)因素影響，我們用這個軟件來實驗一下，看看得出的結(jié)果和我們的一不一樣。（講解軟件的使用方法）在不受其它因素影響的情況下，實驗結(jié)果是怎樣的？11、我們剛才實驗發(fā)現(xiàn)數(shù)據(jù)有差異是什么引起？擺錘對擺的快慢有沒有影響？（課件）對實驗的不同條件有初步設(shè)計。分析錯誤的對比實驗。分小組設(shè)計實驗。交流實驗方案。完善實驗設(shè)計。觀看實驗要求。6、分析實驗結(jié)果。8、分析誤差產(chǎn)生的原因。9、運用微世界軟件進(jìn)行模擬實驗。10、得出最終實驗結(jié)論。實驗計劃的制訂保證了科學(xué)探究活動的有效、順利的進(jìn)行。小學(xué)生的年齡特征決定了其活動的邏輯性和科學(xué)性不是很強，這就需要教師引導(dǎo)學(xué)生制訂探究計劃。設(shè)計對比實驗采取的策略是分步走，先讓學(xué)生設(shè)計實驗的不同條件，再通過選擇方案讓學(xué)生明白到對比實驗的要點是只改變一個條件，其他條件不變。利用微世界軟件進(jìn)行實驗，對比在不受外界影響的環(huán)境下實驗結(jié)果和自然狀態(tài)下的實驗結(jié)果，讓學(xué)生明白誤差的來源，得出最終的實驗結(jié)果?；顒尤和卣惯@節(jié)課我們圍繞“擺錘重量對擺擺動快慢的影響”這個問題作出了推測，然后設(shè)計實驗進(jìn)行驗證，通過對數(shù)據(jù)的分析得出了結(jié)論。下面我們就圍繞這幾方面進(jìn)行反思（課件）。擺的快慢與擺錘重量無關(guān)，那與擺長和擺幅有沒有關(guān)系呢？下節(jié)課我們繼續(xù)來探究。1、對研究過程進(jìn)行反思。2、提出下節(jié)課要研究的問題?？茖W(xué)探究活動源自于問題，因此讓學(xué)生在科學(xué)課上能夠解決一些問題，又能帶著問題離開課堂，這保證科學(xué)探究的持續(xù)性?！皵[的研究”實驗記錄表開始的猜想：擺的快慢與（）關(guān)。不同條件相同條件擺1（）個（）厘米（）度擺2（）個（）厘米（）度擺3（）個（）厘米（）度實驗研究計劃：修改后的計劃：擺錘（個）擺長（厘米）擺幅（度）擺動五次時間（秒）第一次第二次第三次平均擺1擺2擺3實驗結(jié)果：我們的解釋：模擬實驗研究：擺錘擺長擺幅擺動兩次時間擺1擺2擺3實驗結(jié)果：現(xiàn)在的想法：我們的反思：課后反思運用一節(jié)課的時間來解決“擺錘重量對擺的影響”這個問題，比起一節(jié)課解決“擺錘和擺長對擺的影響”兩個問題時間更充裕，這使教學(xué)重難點突破得較好，學(xué)生的學(xué)習(xí)效果也更好。這節(jié)課的難點是能夠通過控制變量得出實驗結(jié)論，要突破難點我的教學(xué)策略是分四步走，第一步先通過兩個問題“每次實驗要改變什么條件？怎樣改變？”讓學(xué)生知道如何操縱變量。第二步舉出一個同時改變兩個條件的反例讓學(xué)生分析，這讓他們意識到對比實驗只能改變一個條件而其它條件不變。第三步再讓學(xué)生設(shè)置實驗的具體條件，通過數(shù)據(jù)的設(shè)置可以讓學(xué)生對對比實驗更清晰，同時也反饋了學(xué)生對對比實驗的掌握情況，便于老師發(fā)現(xiàn)問題作進(jìn)一步的指導(dǎo)。第四步是課后的反思，“對比原來和現(xiàn)在的設(shè)計方案，我們在哪些方面改進(jìn)了？設(shè)計對比實驗要注意什么？”在反思中讓學(xué)生梳理自己的思路，歸納對比實驗的要點。從學(xué)生的實驗設(shè)計表格、反思中可以看出學(xué)生對對比實驗掌握的情況較好。本課其中一個重點是擺錘重量對擺影響的分析。學(xué)生實驗后發(fā)現(xiàn)三次實驗數(shù)據(jù)都有差異，實驗做得比較好的小組數(shù)據(jù)差異較小，他們的解釋是計時會有誤差，還有空氣阻力，從而使數(shù)據(jù)有差異。數(shù)據(jù)差異較大的小組，他們的解釋是擺錘重量對擺的快慢有影響，這樣就出現(xiàn)了兩種意見。究竟擺錘重量對擺有沒有影響？這節(jié)課使用了“擺的研究”微世界軟件來解決這個誤差的問題，軟件是理想狀態(tài)下的實驗，可以去除空氣的阻力、計時的準(zhǔn)確性、擺擺動的偏移等無關(guān)變量的影響。學(xué)生使用軟件后發(fā)現(xiàn)數(shù)據(jù)的