1、计量时间单元教学简析 1内容编排 2单元目标 3实施建议 目录 CONTENTS 内容编排 1 本单元课题内容与上一版本教材相比，删减了太阳钟的相关内容， 因为这个内容，在中年级进行了有关学习。另外，删除了制作一个一 分钟计时器的活动内容，因为那个制作要求比较高，目标难以达成， 而且课程标准也没有相关要求。 单元起始课，明确学习主题并研究燃香钟单元起始课，明确学习主题并研究燃香钟 研究水钟的计时方法和原理，制作水钟研究水钟的计时方法和原理，制作水钟 研究摆钟的计时方法和原理，制作钟摆研究摆钟的计时方法和原理，制作钟摆 总结计时工具的研究，并联系生活总结计时工具的研究，并联系生活 这个单元内容的
2、编排，大致让学生这个单元内容的编排，大致让学生 经历和了解人类计时工具的发展简史经历和了解人类计时工具的发展简史。 单元目标 2 学段 目标 16.2-1 知道重大的发明和技术会给人知道重大的发明和技术会给人 类社会发展带来的深远影响和变化。类社会发展带来的深远影响和变化。 18.2-2 将自己简单的创意转化为模型将自己简单的创意转化为模型 或实物。或实物。 18.3-2 简单评估完成一个产品或系统简单评估完成一个产品或系统 的可行性，预想使用效果。的可行性，预想使用效果。 对应标准目标要求 01 这个单元对应课程标准的学段内容主要是技术与工程领域的。 因此，这个单元的主要概念也主要对应于技术
3、与工程 技术的核心是发明 技术 与 工程 技术是人们对自然的利用和改造。技术是人们对自然的利用和改造。 （新的课程标准中将不再提技术是对自然的改造） 人与自然和谐共处 工程的关键是设计 工程是运用科学和技术进行设计、解决实际问题和工程是运用科学和技术进行设计、解决实际问题和 制造产品的活动。制造产品的活动。 本单元主要概念 02 科学概念目标科学概念目标 l 燃香、水流在一定情况下匀速变化，单摆具有等时性。这些具有 周期性运动特点的事物可以用来计时。 l 长期以来，人们一直在寻求精确的计时方法。随着科学和技术的 发展，人们制作的计时工具越来越精确。 l 计时工具准确性的提高靠设计、材料等的改进
4、。 科学探究目标科学探究目标 l 能观察和记录燃香长度变化的信息。 l 能辨别和控制实验中的可变因素。 l 能预测和测试怎样改变一个可变因素从而影响实验结果。 l 能解释结果、总结可变因素是如何改变、影响实验结果的。 l 会用图表等记录、整理、交流信息。 l 会设计、制作和改进“水钟”、“摆钟”等简易计时器。 l 能通过阅读和研究科学资料获取更多的信息。 单元的具体教学目标单元的具体教学目标 科学态度目标科学态度目标 l 发展探究时间以及计时工具的兴趣。 l 意识到重复实验证实结果的重要性。 l 欣赏前人在计量时间和解释自然现象方面所做的贡献。 l 初步体验到科学、技术与人们生活的密切关系。
5、科学、技术、社会与环境目标科学、技术、社会与环境目标 l 体会社会的需求是计时工具发展的动力。 l 体会计时技术的发展和应用影响着社会发展。 单元的具体教学目标单元的具体教学目标 希望学生获得的认识、体验或经历 1.1.通过对计时发展史上不同阶段燃香钟、水钟、摆钟等典型的计时工通过对计时发展史上不同阶段燃香钟、水钟、摆钟等典型的计时工 具的制作、观测及研讨等活动，探究这些计时工具的特点及计时原理；具的制作、观测及研讨等活动，探究这些计时工具的特点及计时原理； 2.2.在研究认识古代水钟、摆钟等计时工具的基础上，在研究认识古代水钟、摆钟等计时工具的基础上，经历经历设计、制作设计、制作 自己的水钟
6、、摆钟等计时工具；自己的水钟、摆钟等计时工具； 3.3.考虑可利用的条件和制约因素，不断改进和完善自己的计时仪器考虑可利用的条件和制约因素，不断改进和完善自己的计时仪器； 4.4.预测和测试怎样改变一个可变因素从而影响实验结果；预测和测试怎样改变一个可变因素从而影响实验结果； 5.5.调查和比较人类计时工具的演变，调查和比较人类计时工具的演变，认识人类计时工具发展进程，认识人类计时工具发展进程，关关 注计时和我们生活的关系；注计时和我们生活的关系； 6.6.欣赏古人及其他同学在计量时间和解释自然现象方面所做的贡献。欣赏古人及其他同学在计量时间和解释自然现象方面所做的贡献。 希望帮助学生形成的科
7、学认识 1.1.自然界一些周期性运动的事物可用于帮助计时自然界一些周期性运动的事物可用于帮助计时； 2.2.机械装置可以制造出来并被连续用来计量精确的时机械装置可以制造出来并被连续用来计量精确的时 间长度；间长度；机械钟的精确性依赖于它的设计、选用的材机械钟的精确性依赖于它的设计、选用的材 料和它的制作工艺。料和它的制作工艺。 3.3.技术发明通常蕴含着一定的科学原理；重大发明和技术发明通常蕴含着一定的科学原理；重大发明和 技术会给人类社会发展带来深远影响和变化；技术会给人类社会发展带来深远影响和变化； 4.4.工程设计需要考虑可利用的条件和制约因素，并不工程设计需要考虑可利用的条件和制约因素
8、，并不 断改进和完善。断改进和完善。 实施建议 3 突出技术与工程实践 指向获得大概念认识 这个单元的第3课、第6课是侧重技术与工程实践的课 突出技术与工程实践 主体活动 （1 1）根据任务根据任务设计方案，用图文的方式表达设计方案，用图文的方式表达； （2 2）根据设计方案制作水钟根据设计方案制作水钟； （3 3）测试水钟计时精确度；测试水钟计时精确度； （4 4）根据测试结果改进水钟。根据测试结果改进水钟。 这一课让学生经历了工程实践的相对完整的一般活这一课让学生经历了工程实践的相对完整的一般活 动过程，以此来指导他们今后自己的工程实践活动。动过程，以此来指导他们今后自己的工程实践活动。
9、明确任务 设计方案 制作 测试 评估与改进 工程实践不同于手工制作，它除了有动手实践活动， 更重要的是有“方案设计”环节。 设计是最能体现工程师工作内容的活动，工程设计具 有系统性的预期分析以及建模等特点。 因此，在方案设计环节需要加强指导和启发。 设计并制作钟摆，通过调试使设计并制作钟摆，通过调试使 之成为一分钟摆动之成为一分钟摆动6060次的摆。次的摆。 根据任务制订合理而高效的实根据任务制订合理而高效的实 施方案，并能在执行过程中根据情施方案，并能在执行过程中根据情 况灵活调整方案。况灵活调整方案。 一分钟摆动60次的摆 摆绳长度应该大致调整在哪个长度范围？ 是盲目试误，还是有序思考？
10、教科书在这部分内容中，通过图文出示了两种研究计划（减半法 或增倍法；每次增减5厘米法），并提示为了节省时间，可以每 次测15秒钟，引导学生从如何用较短的时间、较少的次数调试成 功的角度进行思考和讨论。 教材中呈现的这两种方法，只是供学生解决问题时做方法参考 （相当于是有序思考解决问题的举例） 学生可能想到的的方案（举例） 学生可能想到的的方案（举例） 学生通过前面的实践，完成了水钟、钟摆的设计制作。 这些制作活动是在获得相关科学认识，利用掌握的科 学原理而完成的制作。 所以，这些工程实践活动也在帮助学生形成科学概念 认识 指向的大概念（一）指向的大概念（一） 科学发现的知识可以用于开发技术 和
11、产品，为人类服务。 技术发明通常蕴含着一定的科学原理。 指向获得大概念认识 这个单元的教学中教师要有意识地在学这个单元的教学中教师要有意识地在学 生实践的基础上，通过研讨把学生的认识指生实践的基础上，通过研讨把学生的认识指 向科学大概念。向科学大概念。 将要经历的主要探究活动将要经历的主要探究活动 将要经历的主要探究活动将要经历的主要探究活动 蜡烛可以用来计时吗？ 将要经历的主要探究活动将要经历的主要探究活动 将要经历的主要探究活动将要经历的主要探究活动 探究钟摆每分钟摆动的次数 与什么有关 摆锤的质量 摆动的幅度 摆的长度 这个单元，学生连续运用多种不同的方法进行计量这个单元，学生连续运用多
12、种不同的方法进行计量 时间活动，通过这些活动后，学生也能认识到：时间活动，通过这些活动后，学生也能认识到： “时间不仅可以通过对太阳运动周期的观察和投射时间不仅可以通过对太阳运动周期的观察和投射 形成的影子来测量，一些有规律运动的装置（燃香、形成的影子来测量，一些有规律运动的装置（燃香、 沙漏、滴漏沙漏、滴漏、单摆等）也曾被用来计量时间、单摆等）也曾被用来计量时间”。 “时间时间”虽是一种看不见、摸不着的事物，但时间虽是一种看不见、摸不着的事物，但时间 运动的轨迹，可根据其他物体的有规律运动轨迹来运动的轨迹，可根据其他物体的有规律运动轨迹来 记录。记录。 本单元一系列学习本单元一系列学习“计量
13、时间计量时间”的过程，从某种意的过程，从某种意 义上，又是对多个义上，又是对多个“有规律运动的事物和现象有规律运动的事物和现象”的的 认识活动过程。因此，本单元通过连续多个有规律认识活动过程。因此，本单元通过连续多个有规律 运动现象的观察研究，又指向着让学生建构、发展运动现象的观察研究，又指向着让学生建构、发展 另一个科学大概念另一个科学大概念事物是运动变化的，事物的事物是运动变化的，事物的 运动变化有一定的规律。运动变化有一定的规律。 指向的大概念（二）指向的大概念（二） 事物是运动变化的；事物的运动变化 有一定的规律。 学生在本单元的学习中，要大致了解并会重复人类计 时工具发展的几个比较典
14、型的阶段：从燃香钟，到水 钟，再到摆钟。 如同古人一样，孩子们通过亲历科学实践活动会发现 一些计时方法的局限和不足，于是便会产生想要改进 计时工具的内在需求。 另外，在研究同一种计时工具时，孩子们的认 知和思维也是在不断向前推进的 例如，研究水钟，一开始发现初始水位高度和 孔径不变，流出相同多的水，时间是相等的； 继而又发现当水位变化后，水流速度并不是相 等的；最后认识到只有保持水位不变时，水流 速度才是相等的结论。 再比如，对于单摆的研究，孩子们一开始会发 现同一个单摆在摆动起来的时候具有等时性 （相同时间内摆动次数相同），但是不同的单 摆的摆动速度却不同。进一步研究发现，摆绳 长度会影响单
15、摆摆动的快慢。 因此，本单元是学生理解“科学上的解释、理 论和模型都是在特定的时期内与可获得的实证 最为吻合的”这一观点很好的材料。 观测钟摆每分钟摆动的次数 摆具有等时性摆具有等时性 同一个摆，相同时间里摆动次数相同。 同一个摆，每摆动一次所需时间相同。 同一个摆每分钟摆动的次数是相同的 摆的等时性。 （摆幅对摆每分钟摆动次数的影响不大） 影响摆每分钟摆动次数（频率）的主要 因素是摆绳的长短。（摆锤重量对摆 每分钟摆动次数的影响不大） 影响摆每分钟摆动次数（频率）主要因素不仅与摆绳 长短有关，还与摆锤长短有关。 摆锤重心位置影响摆每分钟摆动的次数。 （慢慢接近“摆长”的认识了） 学生经历了连
16、续的“不断修正、完善自己科学理 论”的过程，想必能慢慢意识到自己对一个事物 和现象的认识是逐步发展的；人类对世界的认识 也需逐步完善，且永无止境。 所谓的“科学理论”只是某个特定时期人们的共 识。即“科学上给出的解释、理论和模型都是在 特定的时期内与可获得的实证最为吻合的。” 这种指向核心概念的认识，有利于学生对科学本 质的理解。 指向的大概念（三）指向的大概念（三） 科学上给出的解释、理论和模型都是在特定的 时期内与可获得的实证最为吻合的。 体验科学技术与社会生活的关系体验科学技术与社会生活的关系 人类社会生活的需求推动了科学技术 的发展 科学技术的进步，改善了人们的生活， 促进了社会的发展 谢 谢
