擺的研究

邊軍

教材分析

本課是義務(wù)教育課程標準實驗教科書《科學》（蘇教版）四年級下冊《物體的運動》單元的第四課。本單元在探究能力方面?zhèn)戎亍凹僭O(shè)與搜集證據(jù)”這一科學方法的學習與訓練。該課是在學習了《物體運動的方式》，學生認識了“擺動”的運動特點之后，以單擺為話題，讓學生再一次經(jīng)歷運用“假設(shè)與搜集證據(jù)、控制變量”的方法解決問題，以加深學生對這一科學方法的理解。

學生分析

四年級的小學生雖然接觸過擺，但是對于擺依然很陌生，特別是關(guān)于“擺”擺動的快慢與什么有關(guān)并不清楚，也正是因為說不清楚，這就為探究“擺”擺動的快慢與什么有關(guān)增添了動力。由于在前面的學習中學生初步學會了運用“控制變量”的方法搜集證據(jù)、研究問題，因此當“擺”擺動的快慢與什么因素有關(guān)這一問題提出后，學生能夠運用控制變量的方法進行探究，并在老師的帶領(lǐng)下分析實驗現(xiàn)象和數(shù)據(jù)，獲得科學的結(jié)論。

教學目標

1.能夠?qū)τ绊憯[的快慢的因素做出假設(shè)。根據(jù)假設(shè)設(shè)計實驗并使用“控制變量”的方法搜集證據(jù)。通過對所搜集的數(shù)據(jù)進行分析，對影響擺的快慢的因素做出判斷。知道擺的快慢與擺長有關(guān)系：擺長越長，擺得就越慢：擺長越短，擺得就越快，

2.通過實驗，認識到“控制變量”是一種搜集證據(jù)的重要方法，體會經(jīng)過多次實驗獲取可靠測試結(jié)果的重要性。學習科學研究的認真、嚴謹?shù)膽B(tài)度，體驗與人合作共同完成實驗任務(wù)和探究擺的規(guī)律的樂趣。

教具準備

鐵架臺、試管夾、鐵墊圈，環(huán)形針、線繩、量角器。

教學流程

一、創(chuàng)設(shè)情境，導入新課。

師：先請大家看一段錄像。（錄像播放各種式樣的座鐘、掛鐘并突出鐘擺。）錄像里播放的是什么？

生：是鐘表。

師：大家注意到?jīng)]有，這些鐘表有什么相同的地方？

生：它們都有一個來回擺動的大圓盤。

生：它們都有擺。

師：是的，這個來回擺動的大圓盤叫做擺?！步處熾S手拿起一個用線繩系著墊圈做的擺邊演示邊說。）我們把這個來回擺動的物體叫做“擺”，底下掛的墊圈叫做“擺錘”，上面拴的線叫做“擺線”，若讓它擺動起來，提起的這個角度叫“擺角”。（教師板書：擺錘、擺線、擺角。）

師：今天我們就一起來研究擺的秘密。（板書課題：擺的研究。）

師：你們知道，擺的擺動怎樣算做一次嗎？

生：擺出去再擺回來是一次。

師：擺出去再擺回來，往返一圈叫擺動一次。（教師拉直擺，邊演示邊說）實驗時，擺線要直并且注意不要傾斜以免碰到鐵架臺，放擺時輕輕松手，不要用力推。下面我們練習一下統(tǒng)計擺動的次數(shù)。

【交代清楚怎樣測量擺動的次數(shù)，怎樣使擺動起來并進行統(tǒng)計，為后面實驗時搜集準確的數(shù)據(jù)做好鋪墊?！?/p>

（教師演示，全班學生一起練習統(tǒng)計擺動的次數(shù)。）

二、發(fā)現(xiàn)問題，做出假設(shè)。

師：一會兒每個小組制作一個擺，然后統(tǒng)計一下你們小組制作的擺在15秒內(nèi)擺動多少次。每個小組推選一名同學做計時員，計時的同學負貴喊開始、停止的口令，當喊完開始的口令后眼睛要盯著表的指針，同時在心中默默地讀秒數(shù)，當讀過14秒要讀15秒的時候喊“?！?。我們先請每個小組的計時員練習一次，其他同學監(jiān)督。

（計時員練習計時。）

【準確計時非常重要，因為只有準確計時才能保證統(tǒng)計的準確性，因此實驗前必須讓計時員進行練習，掌握計時方法?！?/p>

師：實驗時小組內(nèi)要分工協(xié)作，每個同學的任務(wù)都很重要，計時員眼睛要一直盯著表的指針計準時間，負責放擺的同學聽到“開始”的口令立即輕輕松手，其他同學一起數(shù)擺動的次數(shù)。注意擺制作好后，墊圈和擺線長度都不能再改變。因為各組一起實驗，數(shù)數(shù)時要默默地數(shù)，不出聲音，以免互相干擾。

（學生分組制作擺，之后實驗并統(tǒng)計巧秒內(nèi)擺動的次數(shù)，）

師：匯報一下你們小組的擺15秒內(nèi)擺動了多少次。

生：11次、13次、10次、14次……

師：（驚訝地）怎么各組制作的擺在巧秒內(nèi)擺動的次數(shù)不一樣??？大家相互看一看、找一找擺動次數(shù)不一樣的原因？

（學生相互觀察各小組制作的擺。）

【在制作擺時教師只是提供了線繩、環(huán)形針和墊圈，對于擺長、擺重以及提起擺的角度均未做規(guī)定，其目的就是為了便于學生發(fā)現(xiàn)問題，對影響擺動快慢的因素做出各種推測，激發(fā)學生探究擺動快慢與什么因素有關(guān)的興趣。】

生：我認為擺動的快慢和擺錘的重量有關(guān)。

師：你覺得擺動的快慢和擺錘的重量有什么關(guān)系呢？

生：我覺得擺錘越重，擺動越快;擺錘越輕，擺動越慢。

生;我覺得和擺角的大小有關(guān)系，擺角大則擺動快;擺角小則擺動慢。

生：我不同意他的意見，擺角大，擺走的距離大，所以擺動慢;擺角小，走的距離小，擺動就快。

師：兩個同學雖然都認為和擺角有關(guān)，但是想法卻不一樣。擺動的快慢還和其他因素有關(guān)系嗎？

生：和擺線的長短也有關(guān)系，擺線越長，擺動越慢;擺線越短，擺動越快。

【到底是什么原因影響了擺動的快慢，學生發(fā)表自己的意見，做出種種猜測，似乎每個人談的都有道理，可是又都說不清楚，因此學生探究的興趣就更加濃厚?！?/p>

三、師生互動，設(shè)計方案。

師：每個人的意見似乎都有道理，怎樣驗證到底誰說得對呢？

生：做實驗。

師：老師也同意通過實驗去驗證，但是實驗怎么做呢？誰能到前面一邊演示一邊給大家講一講，你打算怎樣實驗？

生：（邊演示邊匯報）我想做實驗驗證一下擺角大小和擺動快慢的關(guān)系，可以用這個量角器改變擺角的大小，一次做30度，一次做50度。

師：還有補充嗎？對于擺線的長短和擺錘的重量有什么要求嗎？

生：可以再掛一個墊圈或者掛三個墊圈;擺線的長度可以再長點或者變短點。

師：我們剛才預測了擺錘的輕重、擺角的大小、擺線的長短這三個條件都可能改變擺的快慢，實驗時如果三個條件一齊改變，那到底是哪個條件改變了擺動的快慢，還說得清楚嗎？

生：說不清楚了，

師：所以要研究擺角的大小和擺動的快慢是否有關(guān)，只能改變擺角的大小。那么擺錘的重量和擺線的長短應(yīng)該怎樣？

生：不變。

師：對！保持不變，這樣才能知道是不是擺角影響了擺動的快慢。

師（進一步追問）：那怎樣做就叫保持不變了呢？

生：如果掛一個墊圈，那么每次實驗就都掛一個，要掛兩個就都掛兩個。擺線的長短也不能動。

師：大家同意嗎？

生：同意！

師：誰能說說你打算怎樣研究，是否擺錘的重量影響了擺動的快慢呢？

生：可以在曲別針上掛一個或者兩個或者更多墊圈來改變擺錘的重量。

師：那擺角的大小和擺線的長短有要求嗎？

生;有要求，都不能變。

師：擺線的長短我們好控制，不動就可以了，擺角的大小怎樣控制呢？

生：可以用這個量角器，每次都用50度的角或者都用30度的角做實驗。

師：實驗的時候還要有一定的順序，可以依次增加或者依次減少墊圈的數(shù)量。那么怎樣研究擺線的長短是否會影響擺動的快慢呢？

生：可以改變擺線的長短，擺角和墊圈數(shù)量保持不變。

生：可以都用一個墊圈做，也可以都用兩個或者三個，只要統(tǒng)一就可以。擺角也必須用量角器控制才準確。

【小學生在制訂實驗的方案時，常?？紤]不周到。教師以引領(lǐng)者的身份啟發(fā)學生思考，完善實驗方案，有助于發(fā)展學生的思維能力，長期這樣，學生考慮問題、制訂實驗方案的能力就會獲得提高。】

師：大家考慮得很周密，看來同學們都意識到了要想研究某個條件影響擺動的快慢就得把其他的條件控制起來保持不變。一會兒各小組根據(jù)你們的興趣可以先選擇一個實驗進行研究，研究完了再研究其他的實驗。實驗的時候注意計時并做好實驗記錄。下面我再介紹一下如何測量擺線的長度，將皮尺的零刻度與試管夾的底面對齊，神直皮尺，一直量到墊圈的中心?！督處熯呏v解邊演示。）

【由于課堂上時間有限，各組實驗的速度有快有慢，讓各組自由選擇實驗課題，匯報時再交流、分享各個實驗數(shù)據(jù)，動手前把需要交代的問題講清楚以確保實驗的準確性?！?/p>

（學生分組實驗。）

四、分析證據(jù)，做出判斷。

師：哪個小組先來匯報一下你們的實驗結(jié)果。

生：我們小組探究的是擺錘重量與擺動快慢的關(guān)系，我們認為擺動的快慢和擺錘的重量沒有關(guān)系。

師：為什么這樣認為？

生：因為我們掛一個墊圈、兩個墊圈和三個墊圈擺的擺動次數(shù)都是12次。

師：還有哪個小組也做了這個實驗，你們的結(jié)論一樣嗎？

生：一樣。

師：這個結(jié)論和你們開始時想的一樣嗎？

生：不一樣。

生：我們小組做的是擺角與擺動快慢關(guān)系的實驗，我們發(fā)現(xiàn)擺角的大小和擺動快慢有關(guān)系。

師：你們是根據(jù)什么說擺角的大小和擺動快慢有關(guān)的？

生：我們小組做的實驗是，巧秒內(nèi)，30度的角，擺動10次;50度的角擺動11次：70度的角擺動11次。所以我們認為擺的快慢和擺角的大小有關(guān)。

師：還有哪個小組也做了這個實驗，你們有沒有補充？

生：我們小組和他們的結(jié)果差不多。但我們覺得擺角的大小雖然和擺動快慢有關(guān)，但是影響不大，30度的角到70度的角差了這么多，可是擺動的次數(shù)才差了一兩次。我們小組還做了擺線長短的實驗，48厘米長的擺，15秒內(nèi)擺動10次;33厘米長的擺，擺動12次;26厘米長的擺，擺動了14次，擺動次數(shù)相差特別多。

師：這個小組對兩種實驗的結(jié)果進行了比較，發(fā)現(xiàn)擺角的大小對擺動快慢的影響不大。改變擺線的長短，擺動的次數(shù)差異很大，那么你們是怎樣認為的？

生：擺線長，擺動慢;擺線短，擺動快。

五、驗證結(jié)論，鞏固拓展。

師：通過剛才的研究我們發(fā)現(xiàn)，擺動的快慢和擺錘的輕重無關(guān)：受擺角的影響也不大：但與擺線的長短有關(guān)，擺線越長，擺動越慢，擺線越短，擺動越快。下面我們再來做一個擺，要求第一小組制作的擺15秒鐘正好擺動7次，第二小組擺動8次……注意做的擺應(yīng)正好是規(guī)定的次數(shù)，多半次、少半次都不符合要求。

師：實驗的時候要先根據(jù)擺動的次數(shù)估計一下擺長，測量擺的長度并記錄下來，然后試一試15秒內(nèi)擺動了多少次，如果比規(guī)定次數(shù)多，說明什么？

生：擺動快了。

師：怎樣進行調(diào)整？

生：放長擺線。

師：再統(tǒng)計這次擺動多少次？測量一下擺長，如果又比規(guī)定的次數(shù)少了說明什么？

生：擺動慢了。

師：怎樣調(diào)整？

生：縮短擺線，

師：你們組的擺符合規(guī)定的次數(shù)了，擺長就不要變了，將擺線的上端用筆做個記號，拿著擺線的記號位置，按照擺動的次數(shù)掛在黑板上表格的相應(yīng)數(shù)字下面。

【雖然實驗的難度增大了，但是有前面的實驗做基礎(chǔ)和教師的啟發(fā)，學生在經(jīng)歷多次探究后能夠圓滿完成任務(wù)，同時加深對擺長影響擺的快慢的認識?！?/p>

（學生分組實驗。實驗后，學生按照擺動的次數(shù)將擺掛在相應(yīng)的數(shù)字下面。）

師：你們仔細觀察觀察，看看有什么發(fā)現(xiàn)？

生：我發(fā)現(xiàn)擺線（越）長，擺動（越）慢：擺線（越）短，擺動（越）快。

生：我發(fā)現(xiàn)左面擺動的次數(shù)相差一次，擺線的長度相差特別多，從左往右，擺動次數(shù)也是相差一次，但擺線的長度越差越小。

師：觀察得特別仔細，還有其他發(fā)現(xiàn)嗎？

生：我發(fā)現(xiàn)擺線的下端連接起來像一條弧線。

師：是不是像他說的那樣呢？（教師用粉筆將擺錘用線連起來。）

師：還真的像剛才那位同學說的那樣，形成了一條弧線。再仔細看看，你們還有什么發(fā)現(xiàn)？

生：老師，我認為7次的擺可能做得不準確。

生：我認為13次的擺可能不準確。

師：為什么？

生：因為其他的擺，擺錘的位置都在這條弧線上，這個擺比弧線長了（13次的擺在弧線以下）。

師：你觀察得非常仔細，是不是這個擺做得有問題呢，由于時間的原因我們課下可以再去試一試，看看是不是符合我們今夭探究出的規(guī)律。

教學反思

學生是科學學習的主體，在科學學習活動中啟發(fā)學生提出問題、解決問題、自主探究，這是我們經(jīng)常掛在嘴上的口頭禪。我們都知道在教學活動中要注意發(fā)揮學生的主體作用。但是，在實際教學活動中卻常常沒有意識到，有時我們的行為實際上是限制了學生。同樣是上這節(jié)課，在研究擺的快慢與什么因素有關(guān)時，我們經(jīng)常是讓學生按照老師定好的順序來做。如：我們統(tǒng)一做一個某某長度的擺，先研究是否與角度有關(guān)，再研究是否與擺的重量或是擺的長度有關(guān)等。由于擔心學生計時不準，常常由老師統(tǒng)一計時。這樣，在某種程度上束縛了學生的手腳。而這次上課，我們用投影儀將鐘表投影在屏幕上，學生自己計時，自己安排、確定研究的順序。學生們在小組內(nèi)相互配合、密切合作、充分自主，搜集證據(jù)、分析比較，很快發(fā)現(xiàn)了影響擺動快慢的原因，同時節(jié)省了教學的時間。在鞏固階段，學生根據(jù)要求制作“固定次數(shù)的擺”，難度雖然加大，但由于操作方法簡便，學生只需張開固定在鐵架臺上的試管夾，上下調(diào)整擺線長度，通過反復多次探究，制作出符合要求的擺，加深了學生對擺線長度影響擺的快慢的認識。當學生將制作好的擺掛在表格上時，通過細心觀察進一步發(fā)現(xiàn)擺動快慢的規(guī)律，意識到哪個組制作的擺符合要求，哪個組的擺還需要調(diào)整。在加深學生對擺線長短影響擺動的快慢的認識的同時，潛移默化地向?qū)W生滲透“科學研究要認真求實，不能馬馬虎虎”的教育，也再一次激起學生繼續(xù)探究的熱情。

通過這次教學，我們深有體會。在備課過程中，結(jié)合學生實際，精心設(shè)計教學，設(shè)計出符合學生年齡特點和適宜操作的教學方法、實驗方法，這樣才能充分發(fā)揮學生的主體作用，激發(fā)學生探究問題的興趣，真正實現(xiàn)三維教學目標的整合。

在慶幸成功的同時，反思這堂課也有不足，如在教學時間的安排上，課前我們意識到一節(jié)課時間不夠用，卻沒有做出適當?shù)陌才?，如若兩?jié)課連在一起上，給學生提供充足的時間，引導學生繼續(xù)深入探究，驗證學生發(fā)現(xiàn)的“擺錘的位置都在弧線上”的規(guī)律，其意義將更加深遠。