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——《钟摆的秘密》实验教学说课设计
一、选用教材
本课使用的教材为大象版义务教育课程标准实验教科书《科学》2024年6月第一版，五年级上册第二单元《时间的脚步》第二课《钟摆的秘密》。
《时间的脚步》这一单元属于“探究过程能力训练”单元，由《精确时间的步伐》《钟摆的秘密》《小水钟》《小小钟表设计师》四组相互联系、融会贯通的主题探究活动组成。二级目标是：“能对搜集到的众多资料和数据进行分析和整理”。
《钟摆的秘密》是一节通过测量探究活动，发现科学规律的课。教材从发现问题出发，通过观察分析“钟摆是怎样工作的”和“摆在钟表里的作用”，进行实验探究“摆速与摆线和摆锤的关系”，在实验中发现“摆的快慢与哪些因素有关”。 实际上，摆的运动规律包含了地球引力、重力势能、动能转化、摩擦、阻力等大量知识点。对于小学阶段，不需要让学生掌握这些比较深奥的知识理论，只要学生能够通过实验知道“摆的摆动快慢和摆线长度有关，与摆锤轻重无关，与摆幅大小无关。同一个摆，摆线越长，摆动越慢；摆线越短，摆动越快”即可。
二、学情分析
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四、五年级的学生经过两年的科学学习，基本了解科学探究的过程：假设猜想——实验探究——数据分析——得出结论。在之前的学习中，学生能够进行小组分工合作，完成简单的实验操作，进行实验记录，并根据实验数据作出分析判断。基于此，本节课采用学生自主实验探究的学习模式，通过动手操作，在实验中发现“摆的快慢与哪些因素有关”。
三、实验教学目标 1.科学知识目标
(1)通过研究摆钟的构造，发现摆是摆钟的“控制核心”。 (2)通过对比实验探究摆速与摆线、摆锤、摆幅之间的关系，验证摆的运动规律。
2.科学探究目标
(1)能推测摆的摆动快慢与什么有关。 (2)能设计并做实验进行研究。
(3)能对实验的数据进行分析推理，并根据有效数据得出科学的结论。
3.科学态度目标
(1)初步意识的精确数据是需要反复测量的。
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(2)认识到实验中团队合作、操作规范、发现推理是很重要的。 (3)对新问题有继续研究的愿望。 4.科学、技术、社会与环境目标
明白人类的好奇和社会的需求是科学技术发展的动力。 四、实验教学重难点 1.教学重点
(1)自主设计影响摆速因素的对比实验。
(2)通过对比实验探究出摆速与摆线、摆锤之间的关系。 2.教学难点
对实验数据进行逻辑推理，根据有效数据得出科学结论。 五、实验器材和创新要点
本课是一节非常经典的实验教学课，通常在教学中是以铁架台作为实验器材（如图1），以单摆的形式进行，测量同一个摆在相同时间内摆动的次数是否相同，通过控制实验条件，改变摆线长度和摆锤轻重进行变量实验，从而找出影响摆速的因素。使用单摆进行对比实验有一定的局限，易产生误差。
图1 传统实验器材
因此，我们对实验教具进行了创新性设计（如图2），使对比实
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验能够在近似条件下同时进行，尽量排除干扰因素，保证实验结果的科学性。这个教具的使用，能够降低学生动手操作的难度，控制实验的精确度，便于学生自主进行实验探究。
图2 自制教具：智能组合摆
教具创新设计如下：
(1)采用光电感应门。通过教具上的光电感应门实现摆动时自动计数，将数据传输到电脑上同步显示，有效地降低了人工计数的误差。光电门还可以测量摆动一次所用的时间，更准确地比较摆动快慢。
(2) 单摆使用时，还可以电脑同步计时，省去了秒表手工计时的环节，进一步降低了误差。
(3)实验教具以多摆并列的架构呈现，减少了实验的次数，提高了实验的效率，三个不同变量的实验一次完成，对比实验的准确度大大提高，也让学生更加直观地对实验过程进行观察对比。
(4)实验教具采用统一释放装置，减少手工操作带来的误差。 (5)实验教具整合了量角器、摆绳长度测量装置，便于使用，进一步减少误差。
通过这个创新教具的使用，不同摆的对比实验同步完成，能够避免实验过程中人为因素的干扰造成的实验误差，学生可以借助实验教具，通过实验探究，进行数据分析，从而得出结论。这样的科学探究
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过程才能更具有科学性。
六、实验原理
实验用控制变量的方法进行。通过三组实验，验证摆速和摆长有关，与摆锤轻重无关，与摆幅大小无关；同一个摆，摆线越长，摆动越慢，摆线越短，摆动越快。
七、实验教学内容 教学过程共分为五个环节。
第一个环节为“创设情境，游戏导入”。
首先老师进行游戏介绍：“在上一课的学习后，同学们都选用不同的材料制作了自己的摆，今天我们就来一起玩一玩！我给你们计时，20秒的时间，数一数自己的摆摆动了多少次？”这样的游戏形式，能够迅速调动学生的兴趣。游戏结束后，询问学生：“你们的摆都摆动了多少次？”由于学生自制的摆长短不一，20秒钟的时间，摆动的次数也不相同，由此引出问题：“都是20秒，为什么大家的摆摆动的次数不一样？”学生交流时猜测，大家的摆有差异，长短不同，摆锤材质、形状不同，摆动幅度大小也不一样，这些因素可能导致了摆动次数的差异。此时老师并不对学生的猜测做评价，将学生猜测的因素板书后，告诉学生：“我们通过实验来验证。”
接下来进入课堂的主要环节“设计实验，验证猜想”。
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五年级下册科学教案3.7 做一个钟摆教科版
