专项学习   像科学家那样

【教学目标】

1．通过自主阅读和交流介绍，了解科学家们在各自的领域里探索自然界事物的现象变化及其规律时表现出来的共同的素养。

2．能够从问题情境中发现并提出问题，亲历科学探究的过程，并通过回顾这一探究过程，形成对科学探究活动要素的较为整体的认识。

3．着重培养学生提出“提出某种变化与什么因素有关的问题”及初步掌握通过多次实验搜集证据的方法，能够用表格记录并整理分析信息。

【教学重点】

了解和掌握提出问题、作出假设、搜集证据、处理信息的新要求

【教学难点】

设计对比实验时能够通过控制变量来做到公平实验。

【教学准备】

教师材料：课件、秒表和摆。

学生材料：可调节摆线长短摆角大小的摆、秒表、布尺、实验方案记录表。

【教学时间】

建议2～3课时

（第一课时：阅读学习科学家所具有的科学素养；认识摆的结构，通过动手操作摆并进行摆的读数，修正操作中的一些错误；通过的摆动次数不同这一实际情境认识提出“摆的运动快慢和什么因素有关”的问题，将影响因素一一罗列。）

（第二、三课时：对问题影响因素选择其中一个作出假设；小组讨论控制变量设计探究方案；学生多次实验并认真、客观做好实验记录；用表格记录数据，并学习通过表格数据整理信息）

【教学过程设计】

一、阅读资料，了解科学家所具备的共同素养

1．出示科学家图片，这些科学家，你认识吗？老师这里有他们的小资料，我们一起来看一看。

2．展示科学家的资料（资料一个一个呈现，看完小故事就出现该科学家所具有的科学素养）

3．小结：虽然这些科学家们有不同领域的研究，但是他们都具有共同的素养：对世界充满好奇、不盲从权威、重视证据、持之以恒。

4．今天让我们要像科学家那样进行一次研究。

［设计意图：在三年级认识各领域的科学家的基础上，再认识科学家所具备的一些共同的专业素养，加深对科学家的认识，从而更好地像科学家那样进行研究。]

二、探究影响摆的快慢的因素

（一）提出问题

1．出示游乐场里的一些装置：秋千、游乐场的大摆锤、海盗船；

师：同学们，游乐场里有各种各样的装置，看这是“秋千”“大摆锤”“海盗船”这些装置有什么共同特点呢？

生：会摆来摆去；

会来回摆动；

师：对，像这样的装置我们称为摆；

师：老师现在也做一个摆，我们来认识一下摆的结构。

2．用图钉钉在黑板上沿，用一条线挂在图钉上，线下面吊上小球。

师：下面吊着的这个小球称为摆锤（板书：摆锤），小球上连着的这根线称为摆线（板书：摆线），（板书在摆的实物位置）。轻轻拉动摆锤的时候，这个摆线和之前竖直位置出现一个夹角称为摆角（板书摆角）（板书:摆的结构）（认识摆的结构，为下面的探究做好准备）。

3．下面我们一起来让这个摆摆动起来，看看20秒内能摆动几次？老师轻轻拉动小球，然后松手，让这个小球自然下落。（强调拉动摆锤而不是摆线，让摆锤自然下落，手不能给小球施加前进的力，为下面顺利进行研究做铺垫。强调摆来回一次算摆动一次。请一个同学帮忙计时。同学们一起数数。）

4．刚才老师的这个摆在20秒内摆动了15次，现在老师为每个小组都准备了一个摆。你们能不能自己测量这些摆在20秒内摆动几次呢？怎样可以测的又快又好呢？

生：小组分工合作

师：请你们小组快速的分工一下，每个小组可以安排一个计时员、操作员、记录员、汇报员。我们每个小组也来玩一玩。

生：……

5．请每个小组领取摆并动手操作，看看你们的摆在20秒内可以摆动几次，比一比哪个组玩得又快又好。（学生动手，教师巡视查看学生操作中存在的问题，并及时纠正）

   生：1、2、3、4、5……

   生：1、   2、   3……

6．请各组汇报员汇报一下你们组摆了多少次，教师及时记录。

7．科学家研究发现只进行一次测量可能不准确，那我们再来测一下看看摆动次数是多少？

（再次测试并记录，注意不要改变摆线摆长）

8．通过这两次的测试，你们发现了什么？

   生：每个小组两次摆的次数一样

       不同小组的摆，摆动次数不同

9．由此，你可以提出什么样的问题呢？（板书提出问题）

  生：摆的快慢跟什么有关系？

师：你们觉得可能跟什么有关系呢？

生：摆锤的大小；摆锤的轻重；摆线长短；摆线的粗细；摆角大小……

［设计意图：通过认识摆的结构，让学生学会如何让摆动起来，如何计数摆动的次数，学会分工合作。在小组的测试中初步发现摆的一些规律，有的摆动快，有的摆动慢，引导学生提问问题：摆的快慢和什么因素有关。］

（二）作出假设、设计方案

1．同学们认为摆的快慢可能跟这么多因素有关，但每一次我们只能选择其中一个作出假设，今天我们围绕摆线长短、摆锤轻重、摆角大小这三个因素进行假设、探究，一节课的时间有限，为了把这个三个因素都研究一下我们准备分小组。几个组研究这个因素，几个组研究那个因素，然后把研究结果一起分享交流。现在请每个小组用最快的速度决定你们组要研究哪个因素。

师：想研究（）因素的小组请举手，（老师把组号写在对应的影响因素的旁边）有个因素只有一个组选择了，他们研究的对不对我们也不知道啊，哪个组愿意放弃原来的计划，帮这个组一起研究这个因素。

2．每个组都选择其中一个因素，你们组准备怎么研究呢？小组同学讨论，并完成研究报告的前3条。

3．研究摆线长短的小组，说一说你们的想法：

生：摆的快慢与摆线长短有关，摆线越长，摆的越慢（快），摆线越短，摆的越慢（快）

   保持不变的条件是：摆角大小，摆锤轻重

   需要改变的条件是：摆线长短

师：那摆线长短如何改变呢，只要轻轻转动摆的上方的这个圆盘，可以调节摆线长短。

4．研究摆锤轻重的小组，说一说你们的想法：

生：摆的快慢与摆锤轻重有关，摆锤越重，摆的越慢（快），摆锤越轻，摆的越慢（快）

   保持不变的条件是：摆角大小，摆线长短

   需要改变的条件是：摆锤轻重

师：那摆锤轻重如何改变呢，注意如何改变摆锤，打开小球，里面装入不同数量的螺母改变摆锤轻重。

5．研究摆角大小的小组，说一说你们的想法：

生:摆的快慢与摆角大小有关，摆角越大，摆的越慢（快），摆角越小，摆的越慢（快）

   保持不变的条件是：摆线长短，摆锤轻重

   需要改变的条件是：摆角大小

师：那摆角大小如何改变呢，在拉开摆锤的时候我们可以控制角大小。

［设计意图：将可能影响摆的快慢的因素一一列举出来，选择一个因素并用控制变量法设计研究方案。将三个研究方案一一分析，学生虽然汇报了需要改变的因素，但是还需要老师指出怎么去改变，改变摆线长短和摆角大小只有少数学生有困难，改变摆锤轻重的办法，加入自制的教具，通过在小球中加入螺母的方法，既不改变摆锤大小、也避免摆锤重心变化，以及更换摆锤耗费的时间。]

（三）搜集证据、处理信息

1．这个实验有哪些地方需要提醒大家注意的呢？

生：让摆锤自由下落

生：手不能推动摆锤

生：多次测量

生：小学合作

师：为了测试结果更加可靠，每个条件要测试2-3次，把实验数据记录在表格里。

2．研究摆锤轻重的组，注意如何改变摆锤，打开小球，里面装入不同的螺母。

3．小组合作实验，及时记录实验数据

［设计意图：增加实验的次数，使测试结果更加准确可靠，学会使用表格记录整理信息。]

（四）得出结论、分享交流

展台展示学生实验报告数据并请对应的小组说一说小组的研究结果。

1．研究摆锤轻重的小组，说一说你们的研究结果是什么？

   生：摆的快慢和摆锤轻重无关

2．研究摆角大小的小组，说一说你们的研究结果是什么？

生：摆的快慢和摆角大小无关

3．研究摆线长短的小组，说一说你们的研究结果是什么？

  生：摆的快慢和摆线长短有关

  师：有什么样的关系呢？

生：摆线越长摆的越慢，摆线越短摆的越快。

师：通过我们全班一起合作研究，我们发现摆的快慢与摆锤轻重，摆角大小无关，与摆线长短有关，摆线越长，摆的越慢，摆线越短摆动越快。

（四）让我们一起回顾一下今天的研究，我们先从玩这个摆的过程中提出问题，作出假设、设计方案（板书）、搜集证据、处理信息（板书），最后得出结论、分享交流。科学家们的研究也经历了这样的过程。

［设计意图：回顾本节课学生研究经历的科学探究的过程，指明学生经历了和科学家进行科学研究的过程相同。]

三、运用与拓展

介绍科学家的故事：

1．最先研究摆的科学家是伽利略，呈现资料：伽利略研究摆的故事。

   生：阅读伽利略和摆的故事

2．后来一位科学家在伽利略研究的基础上进一步研究又有新的发现。呈现资料：惠更斯制作摆钟的故事

3．科学家和工程师的工作之间既有区别有有联系。科学家研究各种现象背后的原因、规律等，工程师善于利用这些发现去改造世界，改善生活。伽利略和傅科从事的是科学研究，而惠更斯则在科学研究的基础上进行了制造，将科学发现加以利用，发明了摆钟，方便了我们计时。

［设计意图：体会自己的研究过程和科学家的探究过程相同，发现科学家和工程师工作的联系和区别。]

【板书设计】

专项学习：像科学家那样

   

提出问题	摆的快慢和什么因素有关
作出假设、设计方案	摆线长短 摆锤轻重 摆角大小
搜集证据、处理信息
得出结论、分享交流	摆的快慢和摆线长短有关，摆线越长，摆的越慢