[求助][讨论]《机械摆钟》一课教材实验设计对于科学概念的教学的... [复制链接]

请各位专家、老师、同行发表见解，帮我解开这些疑问，谢谢！

我上两周刚好上完这课，这课不仅仅是测量连续4个10秒摆的次数，教材一开始是测量摆在30秒内摆动次数，分别测三次，从这个实验而得出等时性的。既然第一个活动已经得知等时性，那为何还要测量连续4个10秒摆动次数？我的理解是与水钟计时作比较，在前一节课学生通过测量连续相同时间段发现水流先快后慢，那摆会不会也存在这种情况，又如何解决，由此有了开展这个活动的需要。这节课结束后学生不仅知道摆的等时性，还知道钟摆比水钟更准确，因为钟摆在连续时间段里每10秒摆动次数几乎一样。另外我通过摆的次数来表示摆的快慢，不提及摆的速度。

感谢共同研讨。本课教材设计上应该是一个验证摆具有“等时性”的验证过程，实验设计指向“相同时间摆的次数相同”而非指向“时间”，而没有指向“等时”，最纠结于此……

摆的等时性测量首先局限与实验器材，如果比较长的摆，再利用录像拍摄和视频编辑软件来分析每次摆的时间估计可以一试。

楼主的质疑有价值，争议的的焦点是单摆的等时性与单位时间内的单摆平均时间不是一个概念！

但是如果将摆的前后时间进行测量，比如以15秒为时间段，每次间隔一些时间也可以，这样更利于操作，结果是同一个摆前后15秒次数基本相同。由此至少可以证明同时间段前后摆的次数相同。关健是能否推导出单摆的等时性，显然不够充分。只有对每次单摆进行分别测量才是正道！

有没有有效可行的小学生的操作方法？

也不全是，我觉得焦点是：单摆的“等时性”与“单位时间内单摆摆动的次数相等”不是一个概念！

火柴盒提出的问题也是我这段时间一直在思考的，很有价值。刚开始思考这个问题的缘由是书上这个实验几乎是不可能完成的，每个10秒数摆的次数，谁能保证每个10秒摆动的次数是整数？由此，误差会极大，最终导致整个实验失败，反而不利概念建构。

之后，在下沙听了西湖区尹伟的研究课，颇受启发，他设计的思路大致能解决楼主的问题。尹老师引领孩子如何证明单摆的等时性，主要用了两种方法，一种就是摆一次要多少时间（实际操作极难，误差较大），另一种是每摆若干次要多少时间，中间可作间歇，即在摆不停止摆动的情况下作第二次、第三次计时。如此设计，和孩子的思路是合拍的，更有利于概念建构。尤其是第二种计时方法，学生容易操作，完全可以避免教材设计中的诟病。

我们把思路再进一步打开，很明显，孩子应该知道摆一次计时太难操作了。既然这样，我们就可以摆多次来计时，前提是每次计时不能让摆停下来。然后，我们再在“多次”上做文章。比如，我先给摆五次计时。稍作停顿，继续给摆八次计时。接着，再给摆十次计时。让孩子分析，如果摆具有等时性的话，每个平均数应该是相同的，即便有误差，至少是接近的。如此，学生的操作难度就大大降低了，“等时性”这一概念建构顺畅多了。

以上只是个人的一点想法，望各位斧正。

[此贴子已经被作者于2015-6-1 14:19:09编辑过]

最终还是材料问题，如果能用到红外线计时就好了！

不过话又说过来，摆前后10秒或15秒间隔测试其实也可以说明摆的等时性，你想摆具有非等时性，那么是不可能实现前后10秒时间摆动次数相等的，大家认为呢？

另外摆次数的测定也存在漏洞，我们数的不一定是整摆数，所以我的补救措施是把10秒改式20秒，然后每次间隔也大一些，这样会好一些！

比较同意猎手的看法！其他老师请发表自己的建议……期待！

[此贴子已经被作者于2015-6-1 20:41:11编辑过]

火柴盒提出的问题也是我这段时间一直在思考的，很有价值。刚开始思考这个问题的缘由是书上这个实验几乎是不可能完成的，每个10秒数摆的次数，谁能保证每个10秒摆动的次数是整数？由此，误差会极大，最终导致整个实验失败，反而不利概念建构。

之后，在下沙听了西湖区尹伟的研究课，颇受启发，他设计的思路大致能解决楼主的问题。尹老师引领孩子如何证明单摆的等时性，主要用了两种方法，一种就是摆一次要多少时间（实际操作极难，误差较大），另一种是每摆若干次要多少时间，中间可作间歇，即在摆不停止摆动的情况下作第二次、第三次计时。如此设计，和孩子的思路是合拍的，更有利于概念建构。尤其是第二种计时方法，学生容易操作，完全可以避免教材设计中的诟病。

我们把思路再进一步打开，很明显，孩子应该知道摆一次计时太难操作了。既然这样，我们就可以摆多次来计时，前提是每次计时不能让摆停下来。然后，我们再在“多次”上做文章。比如，我先给摆五次计时。稍作停顿，继续给摆八次计时。接着，再给摆十次计时。让孩子分析，如果摆具有等时性的话，每个平均数应该是相同的，即便有误差，至少是接近的。如此，学生的操作难度就大大降低了，“等时性”这一概念建构顺畅多了。

以上只是个人的一点想法，望各位斧正。

[此贴子已经被作者于2015-6-1 20:39:36编辑过]

火柴盒，相互学习，共同提高。
再补充一点小技巧，有老师可能认为这个算平均数太麻烦了，课堂内怎么完成？其实一点都不难，让各组数据登记到一张电子表格内，教师事先用做好自动生成平均数函数。OK，一切搞定，静待见证奇迹的时刻到来。

金亚军老师的红外线计时，让我想到了当初考驾照时的情景，也有这玩意儿。应该说是条思路，就担心成本和操作难度。

我现在正在上这个单元，关于“等时性”我是在第二课开始渗透，第三课检测滴漏能不能用来计时就提出“等时性”。

日晷：相同时间内影子偏转的角度要一样；

香：相同时间燃烧的长度要一样；

水钟：相同时间接受的毫升数要一样。（不是先快后慢，而是固定的速度）

 

摆具有等时性，我用45秒，仅仅用每45秒摆动的次数相同还不能说明具有等时间。用前15秒，中15秒，后15秒的数据得出摆具有等时性——不是先快后慢，也不是先慢后快，而是每15秒的次数一样。（其实这个每15秒的数据是无法做到精确的）

理论上应该每摆动一次的时间是一样才是正确的说法，不过借助前面滴漏实验对“等时性”的说明，也算是凑合吧。

希望各位继续发表高见，期待……

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我是如何解决0-10,10-20,20-30，30-40的计数问题的。我让学生先记录0-10的摆动次数N次。再记录0-20的摆动次数M次。得到10-20次数，直接M-N计算出来。后面的完全可以依次类推。可避免绝大多数摆动次数不够，计数不准确的问题。

至于使用激光计数器，我觉得在小学阶段，培养学生学会处理、分析合理的实验误差，得到的实验结果，是不是比机器提供精确的实验结果跟重要呢。及供参考。