《科學自己做，我也能成功》教學實錄與分析

一、引入課題

師：今天，老師給大家帶來了一份特別的禮物（出示擺鐘圖片），想知道是什么嗎？

生：鐘。

師：這個鐘有什么特點？

生：外面有時間刻度，里面有一個可以擺動的東西。

師：因為它是靠這個東西來回擺動計時的，所以叫擺鐘。知道擺鐘是怎么發明的嗎？請同學們閱讀教材第85頁的科技史內容。

（學生閱讀相關內容。）

師：伽利略在觀察教堂里的吊燈時發現了什么現象？

生：吊燈有節奏地來回擺動。

師：他對這種現象進行了怎樣的猜想？

生：雖然吊燈擺動的幅度逐漸變小，但來回擺動一次所用的時間可能不變。

師：接下來，他是怎么做的？

生：他用自己的脈搏測算了來回擺動的時間，驗證了自己的猜想。

生：他回家做了一個擺，反復研究，進一步證實了自己的猜想。

生：他還發現了影響吊燈擺動快慢的因素。

師：通過反復實驗，伽利略不但證實了自己的猜想，還發現了影響吊燈擺動快慢的因素。那么，影響吊燈擺動快慢的因素是什么？我們也像伽利略那樣來探究這個秘密吧！

點評：利用科技史引發問題，激發學生的探究興趣，引出探究內容。

二、觀察發現

師：（出示課件）我們把繩子下面掛一個重物，上端拴在支架上的這種實驗裝置叫擺。這個重物叫擺錘，這根繩子叫擺線，來回擺動的幅度叫擺幅。

怎樣操作這個擺呢？請同學們看老師示范。先把擺錘拉到一定的高度，這個高度決定著擺幅的大小，一般來講，擺幅的高度要合適，不要太低也不要太高。然后，將擺錘輕輕松開，不要用力，擺就動起來了，這樣來回一次，叫擺動一次。我們一起來數一數這個擺的擺動次數。

（教師松手，擺開始擺動，學生跟隨著一起計數。）

師：老師這里有3個擺，請同學們先仔細觀察這3個擺有哪些不同。現在由老師計時，請兩個同學上臺操作，其他同學認真觀察并記錄下這3個擺10秒鐘擺動的次數。

（學生上臺操作，其他同學計數。）

師：通過觀察，你們有哪些發現？

生：10秒鐘內，第一個擺擺動了12次，第二個擺擺動了15次，第三個擺擺動了10次。

生：這3個擺不一樣。

師：能說具體一些嗎？

生：第三個擺的擺線要長一些，其他兩個要短一些。

生：擺的高度不一樣。

生：擺的速度不一樣。

生：擺的次數不一樣。

師：擺的快慢跟擺的次數有關，也就是次數多速度就快，次數少速度就慢。

生：剛才幾個實驗都是這樣的，次數多速度就快，次數少速度就慢。

生：不是，伽利略發現吊燈擺動的幅度小了，擺動速度也慢了，但來回擺動所用的時間還是一樣的。

師：也就是在相同時間內擺動的次數并沒有改變。

生：對。

師：這是在哪種情況下出現的問題？是同一個擺還是不同的擺？

生：同一個擺。

師：不同的擺呢？同學們能不能梳理一下這兩種情況存在的前提條件。

生：同一個擺，擺動次數都是一樣的。這是伽利略發現的。

師：另一種情況的前提條件是什么？

生：不同的擺，擺動次數反映了擺的快慢。

師：我補充一個條件，需要在擺動幅度等其他條件相同的情況下。今天，我們研究不同的擺擺動的快慢。

同學們很善于觀察，也會動腦筋。這3個擺是不一樣的擺，要么是擺線的長短不一樣，要么是擺錘不一樣，還有可能在操作的時候，拉的高度不一樣，或者放的時候用力的情況也不一樣。這些不一樣，導致擺動的次數不一樣，也就是擺動的快慢不一樣。

點評：讓學生充分觀察擺及擺動快慢的情況，為的是能夠發現問題，為后面的合理假設作鋪墊。至于擺的快慢與擺動次數是否對等的問題，這是在教學中生成的。以往的課堂中，老師們常常是一概而論，沒有引導學生分析它存在的前提。事實上，同一個擺在相同時間內的擺動次數是一樣的，說擺動快慢不同主要是針對不同擺而言。

三、合理假設

師：到底是哪些因素影響著擺動快慢？請同學們根據已有經驗進行合理假設。

生：可能是擺錘。

師：在你作出猜想的同時，還要把理由說出來，讓大家覺得你的猜想是有依據的。

生：擺錘重的應該慢一些，擺錘輕的應該快一些。

師：其他同學繼續交流。

生：擺動次數可能與擺線有關。因為第三個擺的擺線要長一些，它擺動的次數就少一些，而其他兩個擺的擺線要短一些，擺動的次數就多一些。

師：也就是說擺動快慢與擺線的長短有關系。

生：擺線的長短和擺錘的輕重都可能會影響擺動的次數。因為擺動次數最多的第二個擺的擺線最短，而且擺錘是兩個鉤碼，比其他擺錘要重。

師：你觀察得很仔細，看問題比較全面，很好。你是在提示我們，影響擺動快慢的因素可能不止一個，也可能是兩個，還可能有更多的因素，對吧？我們要像他這樣，從多角度去思考問題，考慮問題的多種可能性。

生：我覺得擺的次數還和拉的高度有關，高度越高，它出去的速度應該快一些，高度越低，出去的速度應該慢一些。

生：還應該和放的時候是否用力有關。

師：除了擺本身的結構以外，還考慮到操作層面了，真是不錯。也就是說，操作方法不一樣，擺動的快慢也會不一樣，所以，我們在操作的時候一定要保持一樣的高度、一樣的力度，這樣才能找到真正影響擺動快慢的原因。

同學們假設了很多影響擺動快慢的可能因素：有擺自身結構方面的因素，如擺線的長短、擺錘的輕重；有操作方面的因素，如拉擺的高度、放擺的力度；有單因素的，還有多因素同時影響的。到底哪些假設成立呢？接下來我們就像伽利略那樣用實驗的方法來驗證。

點評：讓學生根據現象和已有的認知展開思維的翅膀，充分假設影響擺擺動快慢的各種可能性，培養學生用前認知分析問題、合理假設的良好思維習慣。

四、設計實驗

師：請各小組選擇一種你認為能影響擺動快慢的假設，并根據以下要求討論實驗方案。

（課件出示要求：選擇適合的材料，控制好變量、不變量，設計好對比實驗。之后，學生分小組討論。）

師：接下來，請各組按照設計要求進行匯報，其他小組的同學認真聽，聽完后可以圍繞要求質疑。

生：我們組的假設是擺錘的輕重影響了擺動快慢。我們需要一個鐵架臺、擺線和兩個鉤碼。我們用這些材料先做一個擺，然后開始測量擺動的次數。

師：你們準備怎樣做這個擺？

生：在鐵架臺上拴好擺線，在擺線下端掛上鉤碼，擺就做成了。

師：其他同學有什么問題？

生：在實驗中，變量是什么，不變量有哪些？

生：這個實驗的變量是擺錘的重量，一個實驗只用一個鉤碼，另一個實驗用兩個鉤碼。

生：不變量有哪些？

生：時間都控制為10秒，擺線用同一根，長短不變。

師：大家的材料盒里還有一個三角尺，思考一下，它可以做什么用？

（學生沉默。）

師：這個可以測量擺線與支架的夾角，使擺錘的高度保持一樣。請同學們看老師示范一下（分別將擺錘拉到60度、30度的夾角）這樣測量，擺錘的高度一樣，擺幅的大小就一樣了。還有沒有其他問題？

生：實驗的時候，你們小組怎么分工。

生：我們已經分工好了，一個計時，一個數數，一個記錄，兩個操作。

師：合理的分工是做好實驗的保障。用什么計時，記錄在哪里？所以，實驗材料里還應該增加秒表、記錄單。請同學們把這一組的實驗方案連起來再想一遍、說一遍，把不明白的地方提出來。

生：實驗是怎樣進行對比的？

生：我們先在擺線下端掛上一個鉤碼，測量出10秒鐘擺動的次數后，再在擺線下端掛上兩個鉤碼，再測量出10秒鐘擺動的次數。

師：也就是第二次實驗只在原來的基礎上增加一個鉤碼，對比前后實驗的數據。需要提醒大家的是，單做一次數據不能說明問題，建議大家每個實驗重復做三次，取其平均數作為實驗數據。那么，選擇擺線長短和擺幅大小影響擺動快慢問題的小組怎樣設計對比實驗？

生：可以直接在鐵架臺上拴兩根長短不一的細繩，其他的變量都一樣。

生：研究擺幅時，根據三角尺的角度，一個擺可以設置為30度的夾角，一個擺可以設置為60度的夾角，其他條件都不變。

師：如果大家沒有什么問題，請借鑒參考“擺線組”的實驗方案，修改完善你們小組的實驗方案。

點評：根據要點設計方案，圍繞要點評價方案，要求明確，重點突出。教師重點指導一組，以點帶面，舉一反三，既細化了過程，指導了方法，又提高了效率。

五、論證假設

師：請各組的材料員到老師這兒領取需要的材料，開始實驗。

（學生分組做實驗。）

師：請大家按照記錄單進行匯報，匯報的時候語言盡量簡潔，從研究假設、研究數據和驗證結論三個方面進行匯報。

生：我們組的假設是擺動快慢與擺幅的大小有關。我們設計30度的夾角和60度的夾角分別做了三次實驗，在10秒鐘內，擺動的平均次數都是12次。于是，我們得出結論：擺動次數與擺幅大小無關。我們之前的假設不成立，猜想擺動快慢應該與擺線的長短和擺錘的輕重有關。

師：他們描述得很清楚，當自己的假設不成立時，還做了另外的假設。排除法是科學探究中很重要的方法。請其他小組按照這個方法繼續匯報。

生：我們組的假設是擺的快慢與擺線的長短有關。我們用兩根長短不一樣的擺線做成擺，分別做了三次實驗，擺線短的擺在10秒鐘擺動的平均次數是15次，而擺線長的擺擺動的平均次數是12次。因此我們得出結論：擺的快慢與擺線長短有關，我們的假設成立。

師：驗證這個假設的其他小組是不是這樣的結論呢？

生：結論差不多，只是數據不一樣。

師：說明擺線的長短的確影響著擺的快慢。怎樣影響的，能不能說具體一些？

生：擺線較短的擺擺動快，擺線較長的擺擺動慢。

師：請研究其他假設的小組繼續匯報。

生：我們組的假設是擺的快慢與擺錘的輕重有關。實驗結果出乎我們意料，兩個鉤碼和一個鉤碼為擺錘的擺，在10秒鐘擺動的平均次數都是12次，說明擺動快慢與擺錘輕重無關。

師：還有沒有其他問題？

生：我們組研究的也是這個假設。第一次實驗，擺錘較輕的擺擺動了12次，較重的擺擺動了10次；第二次和第三次實驗，擺錘較輕的擺擺動了11次，而擺錘較重的擺還是擺動了10次。因此我們認為擺動的次數和擺錘的輕重是有關系的。

師：相同的實驗，出現了不同的結論，一定是有問題，我們應該怎樣做？

生：查找原因，重復實驗。

師：我建議由研究其他兩個假設的小組給這兩個小組診斷一下，看看問題出在哪里。

生：我覺得他們小組的變量是很明顯的，主要看他們的不變量控制得怎么樣。

師：哪些是這個實驗的不變量？

生：擺線的長短、擺幅的大小，還有時間的控制、松開擺錘時的用力情況。

生：我覺得還有更簡單的方法，因為通過前面的實驗我們知道擺的快慢與擺幅的大小無關，與擺線的長短有關。因此我們只需要檢查實驗的擺線是否一樣長就可以了。

（學生檢查發現，第二小組兩個擺的擺線長短不一致，學生用直尺把擺線調整到一樣的長度。）

師：現在我們一起來測試這兩組擺10秒鐘擺動的次數。我來計時，由兩個小組的同學操作，先測試輕的擺，再測試重的擺，統一把擺錘拉到60度角，開始。

（師生合作實驗。）

師：輕的擺多少次？

生：12次。

生：11次。

師：重的擺多少次？

生：12次。

生：11次。

師：說明什么？

生：擺動的次數和擺錘的輕重沒有關系。

點評：實驗中出現的矛盾沖突，是課堂中生成的教學資源，教師利用好這個資源，就可以達到較好的效果。學生通過一次次反復實驗、記錄數據，用事實論證了自己的假設。

六、總結拓展

師：這節課，我們研究了什么，發現了什么？

生：我們對擺進行了研究，發現影響擺擺動快慢的因素是擺線的長短，與其他因素無關。

師：我們假設的影響因素很多，但由于時間、條件等限制，我們只研究了擺錘輕重、擺幅大小以及擺線長短對擺動快慢的影響，怎么就知道與其他因素無關呢？科學是很嚴謹的，沒有做過的實驗就不能憑主觀猜測下結論。所以，準確一點，應該怎么說？

生：擺擺動快慢與擺線的長短有關，擺線長，擺動次數就少，擺動就慢；擺線短，擺動次數就多，擺動就快。擺動快慢與擺捶的輕重和擺幅的大小無關。

師：推測一下，伽利略當年通過反復研究，發現了擺的什么秘密？

生：應該就是發現了擺線的長短能夠影響擺的快慢這個秘密。

師：同學們就是科學家伽利略，也研究出了這個重大秘密，真了不起。現在回顧一下我們是怎樣進行研究的：我們先是在觀察中發現問題，根據問題提出了很多假設，然后圍繞假設設計實驗方案，通過實驗收集數據，用數據等事實驗證假設是否成立，這是假設論證的一般過程。

科學探究永無止境，擺動快慢是否還受到擺線粗細、擺錘大小等其他單因素的影響，是否還受到多種因素的共同影響，還有待大家進一步探究，以發現更多的秘密。

點評：引領學生總結研究的內容和方法，培養學生的綜合歸納能力，為他們今后的科學探究奠定基礎。課堂的鈴聲不是探究活動的終止符，教師要善于把學生引向更廣闊的探究領域。

總評

本課是五年級上冊教材的總結單元。通過單元的系統學習，學生初步掌握了針對問題進行猜想與假設的方法。在此基礎上，本單元以探究影響吊燈擺動快慢的因素為具體內容，為學生創設一個綜合運用所學方法的實踐機會，引導他們進一步學習本冊教材重點訓練的科學方法——猜想與假設。教師引導學生經歷從實踐到理論，再從理論到實踐的過程，使他們做出合理猜想與假設的能力得到有效提升。

本課教學以伽利略的研究引出問題，通過直觀觀察強化認知，根據認知合理假設，圍繞假設設計方案，再反復實驗收集數據，用事實證據對假設進行論證，得出擺動快慢與擺線長短有關、與擺幅大小和擺錘輕重無關的結論。全課結構嚴謹，流程清晰，重點突出，過程落實，注重了對學生的思維訓練、方法指導與習慣培養，整體提升了學生的實踐探究能力。具體來講，本節課有以下特點：

強化認知。引導學生認識擺、操作擺和觀察擺等環節，充分強化了學生的直觀認知，為大膽猜想、合理假設環節提供事實依據。

巧破難點。全課引導學生圍繞實驗中的三個要點設計實驗，即選擇適合的材料、控制好變量和不變量、設計好對比實驗，又按照三個要點交流評價實驗方案，方法明確，指導有詳有略，要求具體，巧妙突破教學難點。

突出探究。全課以探究為核心，圍繞“假設”“論證”兩個關鍵詞，讓學生在觀察中聚焦問題，在推理中建立假設，在反復實驗中收集數據，在數據分析中抽象概括，以事實為依據論證假設，探究特點突出，流程清晰，“假設”理由充分，“論證”事實充足。

整體提升。對前面單元所學到的如何針對問題進行猜想與假設的方法進行了系統的梳理與運用，強化了“如何根據假設設計實驗、如何尋找事實依據論證假設”兩個重點，指導具體，過程落實，整體提升了學生的假設論證能力。