《制作一个一分钟计时器》教材评析之：
解析《制作一个一分钟计时器》的图示错误
杭州市萧山区朝晖小学 金亚军
一分钟计时器是教科版五年级下册三单元《时间的测量》的教学内容，这是本单元的教学重点之一，它是对摆的研究教学的一种实践性拓展，可以说是摆的研究教学的一种升华。对于制作一分钟计时器的教学，我已经是教学第二遍了，所以也促使我对教学进行一些细致而深刻的分析。对于科学工具箱内的一分钟计时器，我感觉很不错！从用过的教学或现在的试用都给我留下了深刻的印象，教学中学生也很感兴趣，上课时学生那种好奇的心态和急于探究的欲望都是一种很好的见证。
出于对一分钟计时器的一种计时原理的一种思考，将一分钟计时器进行课前调试成功后，我开始思考如何将一分钟计时器的原理呈现给学生，所以就开始观察教材中的图示。我首先联系一分钟计时器的实践操作，然后再试图了解一分钟计时器的图示说明。但是，在无意之间进行图示推理性思考和观察后，我发现了中教材关于一分钟计时器的图示错误。
下面就教材的图例进行我的解析性分析。首先要明确的是垂体的绳索位置，从图中可以看出摆绳的上端位置是在齿轮轴的左侧，也就是垂体和绳索是从齿轮轴的左侧开始用力，从而可以实现齿轮的逆时针转动。关于这一点从图中是可以明确的，是不可否认的！但是接下来的分析就出问题了，就齿轮逆时针转动来看。图中的现象是长针与逆时针转动的齿轮齿产生咬合，而且被咬的齿轮齿方向朝向左侧，这样一来长针和被咬齿轮齿就会牢牢咬死。即便是拨动摆向左转动后也出了问题，设想摆摆动到左侧后，这时短针就会和下面的齿轮齿进行接触。接触的方式是短针的垂直面就会和向左朝向的齿轮齿进行咬接，咬接的方式同样是牢牢咬死。这样一来，左侧长针与齿轮齿的咬接、右侧短针和齿轮齿的咬接都是咬死状态，也就是没有了摆锤的左右摆动的动力。综上所述，可以直接判断图示出问题了，而且还是一个不小的错误。后来，进行的一分钟计时器的实验操作同样验证了我的看法，在萧山区小学教师QQ群的交流中很多老师都支持这个看法。
出于对教材的改进，如果将垂体和它的绳索安装到齿轮轴的右侧这样就能实现一分钟计时器的功能。一旦垂体和它的绳索安装到齿轮轴的右侧，这就意味着用力端是齿轮轴的右侧，此时齿轮转动的方式就是顺时针转动。当摆摆动到右侧时，如图1所示此时长针与齿轮齿进行咬接，但是咬接齿轮齿有一个斜面，这时齿轮齿斜面就会对长针有一个向上的推力，从而推动长针和支轴上的摆进行用力回摆。
如图1在齿轮齿斜面的推动下长针开始抬升，而短针开始下摆，此时齿轮会产生一个轮空阶段，此时齿轮由于没有阻力转速加快。不久短针开始下摆与齿轮接触如图2，此时短针就会与齿轮齿斜面进行接触，同时齿轮齿斜面又会推动短针向上抬升，短针抬升和支轴上的摆再次进行用力反向回摆。
接着，随着短针抬升后，齿轮又会产生一次轮空，于是齿轮由于没有阻力转速再次加快。不久，摆锤右摆使支轴上长针又与齿轮齿斜面进行接触如图3，其实又回到图1的状态。就此，一分钟计时器实现了摆的持续动力，从而实现一分钟计时器的持久摆动。
经过对教材的理论推理和教材图示的解析而产生的矛盾性思考，最终我维持我的推理和实验证明。对于我对教材图示的一种审视，我发现了其中的问题，我感到有些庆幸。但是我更看到教材设计的粗糙，这样的教材真的有必要进行修改。我相信我们的科学教材在教材设计专家和一线科学教师共同努力下，一定会更加合理和有趣！！
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