1、小學科學全國優質課教案機械擺鐘教學設計重慶北碚區教師進修學院 李健設計背景：擺的研究是小學科學老師執教公開課經常選到的教學內容。這一教學內容學生完全相信改變擺的任何變量都將改變擺的頻率（單位時間內擺動的次數），針對任何一個變量的研究他們都充滿好奇，也是有價值的；在實驗中收集數據，用證據解釋現象，是具有代表性的探究學習活動；學生在本課的認知從不確定甚至錯誤的猜測到清晰確定的研究結果，特別是發現可變量對現象的不影響和發現可變量對現象的影響，這對科學發現同樣是非常重要的。但是收集數據、得出結果的教學并不是小學科學唯一能做的事，就本課而言，我們觀察到學生對影響擺快慢的自身因素從猜測還沒能過渡到形成假說

2、，且學生已經關注到多因素共同影響的問題，但是我們的教學卻往在此輕描淡寫，在老師“幫助”下直奔實驗結果而去。所以借助擺的研究這一內容載體，幫助學生發展并運用數理邏輯思維能力，從猜測走向假說，并在論證中將認識控制變量實驗及其實驗設計提升成為教學追求的目標。教學目標： 1、擺的快慢可能受到一個或多個因素影響，需要通過控制變量進行研究。2、根據數理邏輯推理方法，推測影響擺快慢的相關因素并設計實驗，學習控制變量的實驗設計方法。3、激發學生對影響擺快慢因素的研究興趣與面對不同意見時的批判意識。教學重點：引導學生分析可能影響擺快慢的因素，進行控制變量的實驗設計。 教學難點：推理擺速可能會受到影響的相關因素，

3、論證中形成共識：多因素影響的實驗需要控制變量的實驗方法，并設計實驗。教學準備： 學生準備： 每組制作好的擺一套、秒表一塊、實驗設計單1份/人。 教師準備： 制作好的擺一套，秒表一塊、課件ppt、尺子一塊。 教學過程教學過程 (一)、引入課題，聚焦鐘擺。 教師燈片展示計時工具，談話計時工具科學史，引入機械擺鐘。學生觀察機械擺鐘結構特征，描述機械擺鐘擺的特點。教師揭示研究對象及課題。【設計意圖：通過了解計時工具發展的科學史，認識機械擺鐘，發現擺的擺動是很有規律的（一定的頻率），讓學生聚焦機械擺鐘的擺，激發學生研究興趣。】（二）、推理探討，猜測因素1、學生分組測量自制擺擺動10次的時間。匯總數據并發

4、現：各個小組的擺次數相同，所用時間卻不同。原來認知中有“規律”的擺，擺動的快慢并不是一樣的，形成認知沖突。2、推理影響擺快慢的因素。學生認識擺的結構組成部分，推理影響擺快慢的因素。老師引導學生圍繞擺結構相關的三個組成部分討論，通過數理邏輯推理方法，推導出影響擺快慢的7種可能因素。【設計意圖：學生的認知中，擺的規律（等時性）就是一秒一次的擺動現象，通過制造不同的擺快慢（頻率）不同的教學情景，引發學生認識沖突。更為重要的是，學生積極地對相關影響因素的分析是散亂的，缺乏邏輯思維理性的。老師此時通過借助數理邏輯推理，幫助學生對三個（即多個）相關結構部分進行理性地思考，推理出7種可能影響擺快慢的因素，提

5、升學生分析推理能力。】（三）、探討方法，設計實驗1、探討猜測，設計單因素影響的實驗。針對7種猜測展開探討。l 每一種情況可能如何影響擺的快慢？l 要采用什么方法？l 收集什么樣的證據？l 準備什么材料來開始探究？指導學生對單一影響因素集中討論，形成假說。選擇一種單因素進行討論，形成采取對比實驗的共識，并明確收集某一因素不同情況下的擺動時間數據進行比較。預設1：學生若只達到簡單對比，改變研究的因素，不考慮其他兩個因素。暫時認可學生的共識，通過在多因素共同影響下的實驗設計中認識需要控制變量的必要性。預測2：學生對比研究某一因素，同時考慮到另外兩個因素需要保持不變。老師則指導形成相對完整的實驗設計，

6、明確多因素影響下需要控制變量。2、論證多因素影響實驗設計。 學生小組設計實驗，集中交流完善。學生根據單一影響因素的實驗設計，對較以前更為復雜的多因素共同影響情況開展小組討論。預設學生設計1：同時改變幾個變量進行，測量不同情況下，擺擺動相同次數所用的時間，比較測量的結果。（僅關注數據比較結果，未達到研究變量與數據關系的思維程度。）預設學生設計2：每一次只改變一個影響因素，其他因素不改變。（關注結果需要什么數據或信息來證實，思考到需要控制其他可變量才能進行有效比較。）交流各組初步設想，論證中發現多因素共同影響情況難以同時進行研究，必須控制研究變量外的其他變量才能等到有“說服力”的數據-在探討中形成

7、共識：多個因素影響的情況需要通過控制變量的方法開展實驗。【設計意圖：從猜測到形成假說是學習發展的一個過程，英國國家科學課程標準中將學習假說分成三個階段，學生進行預見和自主決策能力的培養受到老師關注，當學生推理各種影響因素并將決定展開研究的時候，幫助學生進一步思考這一影響因素下可能會發生什么？我們可以找到什么樣的證據，需要什么樣的方法與材料，這就是猜測形成假設的過程。同時老師對學生的實驗能力（操作、收集數據等）在教學中往往很重視，但是實驗設計能力發展卻缺乏相應的培養。借助本課教學內容老師期望幫助學生運用簡單對比實驗方法研究問題的基礎上，經歷不同設計方案的論證，最終找到適合的方法：多因素影響的實驗需要更為復雜的方法控制變量的對比實驗。從而提升學生的相關能力，樹立學習成就感。】 (四)、總結課堂，鼓勵探究。今天這節課我們推導出7種可能影響擺快慢的因素，并在實驗設計中認識到對于多因素影響的實驗，需要通過控制變量