小学五年级下册科学《水钟》课例.doc

挖掘科学素养，运用自我构建，探究科学规律
——教科版小学五年级下册第三单元《时间的测量》第3-4节课

《水钟》是依据教学单元中《用水测量时间》、《做一只水钟》两个教学内容进行整合加工，组合设计的一个更符合我班学生实际接受能力的相对独立教学活动。

教学设计利用“流水”这一常见的自然现象，引导学生在“做”中“学”会制作并使用水钟计时，无疑这对发展学生的探究能力是大有帮助的。同时，该教学设计从教学环节设置的逻辑性上看，俨然一幅十分缜密的态势，尤其在其“滴漏”实验环节中，从预测100毫升水流完所需时间到估计容器内积聚10毫升水所需时间，从测试容器内积聚50毫升水花费的时间到改变容器出水孔的大小分析花费时间的变化，从分析控制水滴流出速度的方法到设计一个每分钟滴60滴的滴漏等一组活动，足以看出射几次教学活动的良苦用心。

　　然而，正是过于追求认识路径逻辑的严密性，导致忽略了两点：其一，忽略了学生相应认识的超前性，毕竟对于该活动的对象——五年级的学生来说，他们的生活经验和知识积累已远远超出了活动设计者所预想的情况；其二，忽略了该活动内容在整个单元教学中的地位。只要简单地以本活动为中心环顾前后几个教学活动内容，不难发现，在水钟活动前后分别有蜡烛钟和摆钟两个活动，从活动的性质看，它们都属于利用自然事物制作计时仪器的活动，从活动设置的作用上看就应各有不同了：简单地说，“水钟”活动在单元教学中应发挥其“承上启下”的作用。所谓“承上”是指借用蜡烛钟制作中发现的制作便捷技巧——找规律，更快更好地完成水钟制作；所谓“启下”是指借用改变水钟滴孔的大小控制流量多少的“变化”思想，引导学生有意无意地改变摆线的长短、摆锤的轻重去调整摆的摆动速度。
因此，我根据水钟活动在单元教学中的地位和学生实际接受能力的特点，在结合本班学生实际情况下重新安排了教学活动。如果用几个字来描述新的教学活动设计的脉络，那就用我们倡导的对待科学的态度“爱科学——学科学——用科学”给予概括。所谓“爱”是指通过一定手段激发学生的探究兴趣；所谓“学”是指教师引导学生掌握相应的方法；所谓“用”则是指学生独立运用相应方法开展实践活动。

　　以下就从这三个方面对本课的实际教学活动给予介绍：

　　一、引导学生意识到流水也可能制成计时仪器，同时激发学生探究欲望，揭开活动序幕。
　　师：在上一次制作蜡烛钟的活动里，我们同学把一个原本普通的照明工具在想了一些办法之后变成了一个可以计时的工具。今天老师想再提出几种自然事物，看看它们和燃烧的蜡烛有什么联系，行吗？
　　生（齐声）：行！
　　师：流动的沙、流动的水、燃烧的蚊香这三种事物和我们上次制作蜡烛钟的蜡烛有相同点吗？
　　生：这些事物与蜡烛有相似点，它们都是根据时间规律变化的，比如燃烧的蚊香燃烧一厘米需要的时间是有规律的，不可能这一厘米燃烧需要三分钟，下一厘米燃烧需要五分钟。
　　生：流到水池里的水会渐渐变多。
　　师：这些自然事物都是有共同点的，随着时间的流逝它们都会发生由多变少或由少变多的变化。燃烧的蜡烛随着时间的推移会发生变化，我们可以把蜡烛与时间联系起来，找出它与时间联系的规律，制成一个计时仪器，其他的自然事物，比如流动的水，是否也能制成计时仪器呢？如果利用流动的水作成计时仪器，你有什么想法呢？把你的想法和大家说一说。

　　在这一部分的教学活动中教师主要做好三件事：第一件事，引导学生回顾前一次制作蜡烛钟活动成功的秘诀——找规律，为后面水钟制作活动顺利开展埋下“伏笔”。第二件事，引导学生分析熟悉的“沙漏”，它为什么可以计时，它怎样计时，使学生进一步意识到自然变化的事物在找出其变化规律与时间的联系后都可以做成计时仪器。第三件事，引导学生列举类似于燃烧的蜡烛、流动的沙这样会变化的自然事物，同时分析利用流水制作计时仪器的可能性，并提出本课的主要活动内容——制作水钟。

　　二、引导学生了解水钟，分析制作材料的特点，初步确定制作方案。
　　生：比如说一个像沙漏的水漏，它里面的水从一个地方流下去流完需要一个小时话，再倒过来等它流完就又是一个小时。
　　生：把一个很大的空石头扎一个洞，然后灌上水，看它流完要多少时间，比如它流完需要五分钟，下一次灌上水等它流完就又是一个五分钟。
　　生：我准备好两个喝完可乐的瓶子，先清洗一下两个瓶子，把其中一个瓶子的瓶盖用比较尖的物体开个洞，再把另一个瓶子也开个同样大的小洞，接着把两个瓶子瓶盖对瓶盖用透明胶连接起来，这就做好了一个计时工具。使用的时候，把瓶盖打开灌上水，然后固定好，先记下上面瓶子的水它一共的高度，然后再把它第一分钟的高度记一下，再把它们两个一减，就知道了一分钟的高度是多少，按照这个高度做记号依次类推就可以用流水计时了。　
　　师：刚才三位同学在谈到利用流水做计时仪器的时候，都有一个共同点，那就是把水放到一定的容器里，使它泄漏出来，泄漏到一定程度就知道过去了多少时间。现在我想和大家一起通过看资料的方式了解一下我们的老祖宗他们是怎样利用流动的水制作计时仪器的。
　　（学生分小组阅读有关《水钟》的图文资料，教师进行简要板书说明水钟类型。）
　　师：都了解了一下老祖宗做的水钟，有什么发现向大家说一说。
　　生：这几个老祖宗做的水钟都是从一个容器里滴水然后来计时。
　　生：第一个水钟是靠慢慢的接水来推动齿轮和指针，然后就可以计时间了。
　　师：其实资料中向大家介绍的三个老祖宗做的水钟就是两种类型：一种是受水型水钟，就是水往容器里灌，通过水面的上升判断时间过去了多少；另一种是泻水型水钟，它与受水型水钟恰恰相反，水从容器里向外泄漏，通过水面的下降判断时间过去了多少。今天我给同学也准备了一个小仪器，就是我们平常见过的饮料瓶，只不过我给这些饮料关瓶做了一些小“手脚”，把瓶子分割成了上下两个部分，并且把瓶盖开了一个小洞。现在我把这些材料发给大家，请大家琢磨一下发给你们组的材料特点，它更适合做一种什么类型的水钟呢？
　　（学生自由选择材料，通过外型观察、向内灌水等途径发现材料在外型规则程度、瓶口出水量等方面的特点。）
　　师：刚才大家都采用各种办法琢磨了一下发给各自小组材料的特点，现在我想请一些同学到台上来向大家介绍一下你们小组材料的特点，根据材料的特点它更适合于做什么类型的水钟，该怎样做呢？
　　生：我们组的这个瓶子下面凹凸不平，我们先把水灌到一样平的地方才开始计时，过一分钟我们做一个记号，剩下的就可以依次类推。
　　（学生描述同时教师采用简单图示在黑板上给予表示。）
　　师：刚才这位同学介绍了他们组将怎样做水钟，关于他们的设计同学们有什么问题向她提出来吗？
　　生：我想知道你们组瓶子里的水是一滴一滴的流，还是一直流的。
　　生：是一直流的。
　　生：我想给他们组的设计提个建议，他们的水流得太快了，我想他们的瓶子一下子就会变满的。
　　生：我们组的水原先流的是相当慢的，大概三、四秒钟才滴一滴，后来我们把洞口钻大了点，大概一分钟水面只上升一厘米。
　　师：在其他同学提出问题之前，我和大家都想明确一点，你们小组设计的这个水钟究竟属于哪种类型的水钟？
　　生：受水型的水钟。
　　师：那我这还有一个事很纳闷，为什么你们组不利用这个瓶子设计一个泻水型的水钟呢？
　　生：我们组的这个瓶子的上半部分好像是个倒过来的漏斗，它上面大下面小没有什么规律，这样制作泻水型的水钟不太方便。而下半部分除了底下凹凸不平外很大一部分有相同的地方，这样的话制作受水型的水钟很方便。
　　师：关于这个水钟的设计同学们还有什么要说的？如果没有就请其他愿意介绍自己水钟设计的同学上台来介绍。
　　生：我们这个组的瓶子的外形和刚才那个组的差不多，不过我们组瓶盖的洞眼很小，水流得很慢，五秒钟才滴一滴，我们就可以用五秒钟来算，12滴就是一分钟，这就是我们数水滴的水钟。
　　（学生描述同时教师采用简单文字在黑板上给予表示。）
　　师：这个组的同学既不是受水型的水钟也不是泻水型的水钟，而是根据自己材料的特点准备做一个数水滴的水钟。关于这组的设计有什么问题要问他们的吗？
　　生：我觉得他们这样的办法太麻烦了，必须要一直守在旁边数数才知道时间过去了多少，我建议他们先数一数一厘米高的水要滴多少滴水，然后算出时间来，以后的时间就可以依次类推了。
　　生：看水面上升的高度可以用记号标出来，这样便于更快的做出一个水钟来。我建议他们把瓶口改大一些，做一个受水型的水钟。
　　师：同学们刚才从实际运用是否方便对数水滴的水钟提出了自己的建议和改进意见，还有哪些组的材料有不同特点，进行了水钟制作设计的？
　　生：我们组的材料和别的组都不一样，它是由两个瓶子组成的，上半部分和下半部分都很高，上半部分装的水比别的组都要多，计量的时间也可以很长。
　　师：根据你们组材料的特点，你认为做什么类型的水钟更合适？
　　生：我认为做一个受水型的水钟比较好。
　　师：向大家说一说你们的理由。
　　生：我们下半部分的瓶子底部也是不规则的，我们也可以先把水灌到有规则的地方，然后开始计量时间。
　　师：你们的设计应该说和第一个组设计是完全一样的，让我们一起来听听同学们的建议好吗？
　　生：我觉得他们做一个泻水型的水钟要好一点，因为他们组的上半部分不像第一个组那样那么小，它不仅可以装很多的水，而且还很规则，便于计量时间。
　　生：可以找一个木片子放在上半部分的瓶子里，灌上水后观察一分钟后它下降多少，就可以利用它来计时。（学生描述同时教师采用简单图画在黑板上给予表示。）
　　师：刚才几位提建议的同学他们认为，可以把水灌到一定程度并做上记号，过一分钟观察，看它下降到哪，就在那再做一个记号，剩下的就可以依次类推画刻度计时了。你们接受同学们的建议吗？
　　生：可以接受。
在这一部分的教学活动中应该指出的是，学生阐述了他们头脑中利用流水制作计时仪器的想法后，教师指导学生认识古代利用流水制成的两种类型的水钟，引发学生对泻水型和受水型水钟计时方式方法的理性思考。随后借用古代水钟设计思想的启发，分发为学生事先准备好的容器，引导学生发现自己拿到材料的特点，思考如何根据材料特点既快又准地制作一个水钟，并形成初步的制作方案。在这一部分的活动中，学生一开始就已经接触到了实验材料进行实践活动，教师这样的处理有两个好处：一是避免由于枯燥地进行活动设计引发学生的反感情绪，二是引导学生在实践过程中通过不断的“试误”，去发现、去总结形成初步方案。

　　三、引导学生间的相互探讨，修正完善并实施方案。
　　师：请同学们利用接下来的时间，根据自己材料的特点制作出符合自己材料特点的水钟，我们可以比一比谁做得又快又精确。在制作成功后，请写一份水钟的使用说明书，连同水钟一起交到前台上来。
　　（学生利用尺、记号笔等工具制作水钟，并撰写使用说明书。）
教师评选出三名制作优胜者，并宣读他们的制作说明（略）。
　　师：谁来简单评说一下自己或者是别人的制作水钟情况？
　　生：我们这个组和第二名的制作差不多，只是我们在使用说明上少了关于水面上升的规律说明，这也是我们应该注意到的地方。
　　生：尽管我们在瓶子上画了记号，但是我们没有在使用说明上讲清计时应该从哪里开始。
　　师：同学们在今天制作水钟的过程中不仅能借用上次制作蜡烛钟发现的“找规律”的方法又快又准地制作水钟，而且还能根据各自材料的特点制作出不同类型的水钟，有些同学还能在制作中改变材料的特点，制作出满足自己需要的水钟。希望同学们能把自己的成功经验带到下一次的“摆钟”活动中去。
　　在学生作用于材料形成初步方案后，教师为学生营造一个民主氛围浓厚的交流、评议、质疑的环境，邀请部分水钟制作方案设计者在班级范围内介绍他们的设计，并接受回答班级内同学提出的质疑，其目的只有一个，那就是形成大家认可的实施方案，同时借用可行的方案或方案中的思想，调整材料给予实施方案。此外，在这一部分的教学活动中，教师还可以安排给自制水钟写说明书，评议自己或他人的水钟制作情况，开展水钟计时精确程度比赛，做到“水钟”活动善始善终。

　　如何科学地筹划《科学课》探究性学习活动？审视《水钟》课堂教学及其活动设计，有四点值得反思：
　　1．从单元教学高度、科学素养训练的角度组织教学，实现科学教育的大手笔。
　　本课教学如果就事论事地“教教材”，教师很可能制定这样的目标：让学生理解流水与时间的关系，并制作一只水钟。如果教师站在单元教学的高度，恐怕不难发现，蜡烛钟、水钟、摆钟是本单元的三个核心课程，它们所呈现的共同特征从活动设计任务上看应该是学会利用自然事物计量时间的方法和技巧，而这里的“方法”具体应该是指“找出自然变化事物与时间关系的规律”，这里所谓的“技巧”应该是指“寻找事物变化与时间关系规律的技巧”。如果教师在处理教材时能站在更高的角度，譬如科学世界观、自然辩证法的高度去审视教材，可能又会产生通过实践活动使学生意识到自然事物变化是有规律的，事物变化的规律是可以为人们所认识的想法，也许还会产生通过活动培养学生克服困难找寻事物变化规律的想法。总之，教师在处理教材时只有站得高，才有可能看得远，才有可能真正地全方位地培养学生。《科学课程标准》明确指出：“小学科学课程是以培养科学素养为宗旨的科学启蒙课程”。何为“科学素养”？我想可以把它理解为对科学探究、科学态度、科学知识三者的整体认知，它既是科学与人文的结合，也是知识教育与能力培养的结合，它既是科学内容与科学过程的结合，也是现代科技与日常生活的结合。可以说，如果片面地把握科学教学的目标，是不能全面体现该学科的学科性质的。教师也只有站在宏观的角度“用教材教”，才可能实现科学教育的大手笔——培养学生的科学素养。教师这样的教学行为，可以用中国小学自然教学改革的鼻祖——刘默耕老先生所说的一句话来概括：“出虽浅而寓意深，行虽微而旨趣远”。

　　2．基于学生自我建构实施教学活动。
　　本课教学，教师注重学生在自我原有知识经验基础上建构新知识、新经验，从而发展自我：从利用蜡烛、流沙与时间的联系到建立流水也能作为计时仪器的认识，从分析制作材料的特点，初步确定制作方案到修正完善并实施方案，每一环节都层层递进，每一环节认识的产生都依赖于前一环节认识的结果。这样处理一方面学生自我建构起来的认识牢固，另一方面学生一旦掌握了自我建构的方法，便于他进行自学，对于他今后开展更广泛的学习提供更有力的基石。

　　3．突显《科学》教育学科特点，区分于劳技课教学。
　　在本课教学活动中，教师为学生准备的制作水钟的材料，严格地说应该已经算做半成品了，从饮料瓶分割，到饮料瓶盖上扎的小孔，教学活动前都已基本准备妥当，只差同学们根据具体情况在上面做标记了。这样的处理并不意味着教师对学生活动的包办代替，而是希望利用有限的时间，发挥单位时间的最大效能，毕竟这是科学学习的课堂，它学科的探究性学习特点远比其进行一次简单的制作活动意义深远得多。因此，教师在课堂教学活动时间有限的情况下，注意做到有所为也有所不为，把主要精力投入到更有价值的教学环节中。

　　4．创设良好学习氛围，努力为孩予开展探究活动做好引路人——引导学生科学地“学科学”。
　　学生在产生了对科学学习的兴趣后，伴随着他的是主动与快乐的学习活动。作为一门强调探究过程的学科来讲，教师应尽可能地创设适宜的探究环境促使其探究活动的展开。正是出于这样的考虑，在学生探究水钟制作方案时，教师为学生搭建了一个交流、评议以完善其方案设计的平台，建立起课堂内学生相互作用的机制，科学地引导学生认知事物、进行探究。可以说教师在处理这样的问题时注意到了有“扶”有“放”，“扶”的是探究氛围的创设，“放”的是学生在探究活动中各种思索的坦然表述。这样的教学处理在《科学课程标准》的实施建议中（北京师范大学出版社2001版第37页）也可以找到理论支撑：要“悉心地引导学生的科学学习活动”，“不过早地出示结论，肯花时间让学生对某一感兴趣的问题进行深入的讨论，保证学生有足够的探究时间和体验的机会。”

青云中心小学：饶玉均
2020.9.