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教科版 (2017)五年级上册3.我们的水钟教案设计
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这是一份教科版 (2017)五年级上册3.我们的水钟教案设计，共27页。教案主要包含了教材简析，学生分析，教学目标，教学重难点，教学准备，教学过程，板书设计，活动手册使用说明等内容，欢迎下载使用。
第三单元 计量时间
3.我们的水钟
【教材简析】
本课是《计量时间》单元的第3课，学生要运用已掌握的知识设计一个水钟，先用图画的形式对自己设计的水钟进行描述，然后动手制作一个水钟，最后检验自己的水钟是否能准确计时，并对水钟进行改进。在这节课中，学生将要经历设计方案——实验制作——修正方案的科学活动过程，这个过程也是促进学生科学思维发展的过程。
教科书引用“人们曾用一个底部钻有小孔的碗，放在水中，让碗慢慢下沉来计量时间”，引导学生做一个类似的计时器；然后出示本节课的任务——“制作一个计时10分钟的水钟”。提示学生从以下三个问题入手，完成水钟的设计方案。（1）制作水钟需要哪些材料？（2）怎样控制漏水的速度？（3）如何来划分10分钟的时间刻度？学生根据这些提示，按照自己的设计确定制作流程，分别标出1~10分钟的时间刻度，动手制作水钟。制作完成后对水钟计时准确性进行测试，并对测试结果进行评估与改进，让学生体验到完成一个科学制作需要不断重复实验，在实验中逐步完善。拓展“除了水，还可以用哪些能流动的物体来制作计时工具”启发学生思维，拓展学生视野。
【学生分析】
通过第1课和第2课的学习，学生已经认识了两种水钟的构造，经历了流水实验的研究后，学生对水钟能作为计时工具的原理有了新的理解，有了制作水钟的兴趣和理论基础。对于小学高年级学生而言，他们已初步具备了对自己或他人的设计、草图、模型等提出改进建议并说明理由的能力，还具备了动手制作、相应的测试和调整的能力。可以培养小学高年级学生从经济效益、社会效益、环境效益等方面评价某个工程设计，并提出改进和完善建议。因此，教师要在学生测试水钟、对水钟进行评估与改进等环节，让学生体会到制作的乐趣，让学生体验到成功感，并养成解决问题的良好习惯。
【教学目标】
科学概念目标
1.水钟通过一定的装置，能够保持水在一定的时间内以稳定的速度往下流，从而能用来计时。
2.我们可以控制水流的速度，从而使水钟计时更加准确。
科学探究目标
1.能运用画图和文字描述的方法设计制作水钟的方案。
2.能利用剪刀、塑料瓶等简单工具和材料制作一个简易的水钟。
3.在实际运用过程中对自己的方案进行改进。
4.经历思考方案——制订计划——实施方案——检验成果——寻找原因 ——改进完善的探究过程。
情感态度价值观
1.在制作水钟的过程中感受到科学制作带来的乐趣。
2.体会到在科学研究中分工合作与和谐地开展探究是重要的。
3.体验到完成一个科学制作需要不断重复实验，在实验中逐步完善。
科学、技术、社会与环境目标
经历一项工程的几个主要过程。
【教学重难点】
制作简易的水钟用来计时，使水钟的计时更加准确。
【教学准备】
为学生小组准备：一把剪刀、一把美工刀、两个塑料瓶、一个秒表（或者手表）、一支记号笔、一把尺子、一颗工字钉、一个铁架台和一卷透明胶带。
为教师准备：自制的水钟模型、教学课件。
【教学过程】
一、新课导入
教师提问：同学们，通过上节课的学习我们认识了水钟，你们能说一说水钟有哪两种类型吗?（出示两种类型的水钟图片）
教师提问：水钟是根据什么原理来计时的呢？今天，我们就来设计并制作我们的水钟。
设计意图：通过展示受水型和泄水型水钟的图片，复习导入新课，让学生明确水钟的两种类型。水钟是一类计时的工具，教师可以很自然地向学生提出“水钟计时是根据什么原理？”，让学生结合上节课所学进行深入思考。教师提示学生，水钟是根据流水的等时性原理来计时的。这个原理可以从两个方面去理解：一方面，从相同量的水中流出等量的水，时间不变；另一方面，水压不变时则水流速度相等。让学生对水钟能用来计时知其所以然。最后，提出今天的课堂任务——设计制作我们的水钟。
二、新课教学
1.完成水钟的设计方案。
教师指导：请同学们图文并茂地完成水钟的设计方案。
投影展示学生设计的草图。
全班交流并初步指出方案中的问题。
设计意图：在制作水钟之前教师应该让学生设计一个制作方案，包括水钟的类型、式样、所用材料、操作步骤等事项。方案的完善是制作水钟的一个关键，在这部分，教师要引导每位学生不断思考和完善设计，并清楚地知道自己的操作过程。
2.制作水钟。
（1）制作一个能计时5分钟的水钟。
（2）计时前先粘好画刻度线纸条（提前标记好0刻度，起始水位）。
（3）计时开始后，每过1分钟，用黑色的记号笔在纸条上画一个刻度来标记水位。
（4）计时同学与画刻度线同学互相配合。
（5）小组成员分工合作。
（6）使用刀具时注意安全。
（7）动画模拟两种类型水钟刻度线的画法，请同学们仔细观察刻度线的间距。
设计意图：由于课堂时间有限，可以制作一个能计时5分钟的水钟。通过提示，让学生体会到在科学研究中分工合作与和谐地开展探究是重要的，让学生在制作水钟的过程中感受到科学制作带来的乐趣。通过动画模拟画水钟刻度线，让学生简明扼要地知道刻度线的画法以及注意事项。
3.测试水钟。
教师引导：用做好的水钟与秒表对照5分钟，来检测我们的水钟计时是否准确。
注意：在记录过程中，每1分钟到了，小组的记录员在刻度线上根据水位画一条红色的刻度线。
设计意图：“测试水钟”是让学生将自己制作的水钟，在实践中进行检验，这实际上也是一次重复验证实验。将做好的水钟与钟表对照，根据测得的结果判断我们的水钟计时是否准确。提示学生在测试过程中，每1分钟画一条红色的刻度线记录相应的水位，帮助学生更清楚地观察到水钟的测试结果。
4.对水钟的评估与改进。
（1）教师布置学生进行检验，用做好的水钟与秒表对照5分钟，检测水钟计时是否准确，并让学生交流他们测试的结果。
(2)教师引导学生总结在制作过程中影响水钟计时准确的因素。
学生在制作过程中会发现造成水钟计时不准确的因素：瓶子的侧壁凹凸不平，瓶子的形状不规则，计时时用手挤压到了瓶子使水流速度加快，打孔的大小，画刻度线时出现误差等。
（3） 教师引导学生思考改进水钟的方法。学生会提出采用形状规则的瓶子，瓶子侧壁要光滑，打孔大小适当，计时时手不要去捏瓶子，画刻度线时视线要和水位线在同一高度等。
教师提问：水钟内水滴速度是否可以控制？这对水钟计时准确性有无影响？
引导学生结合上节课所学，深入思考古代的人们是怎么控制水以均匀的速度往下滴。教师提示学生可以采用静脉滴管使水钟的计时更加准确。
（4） 对制作的水钟进行改造。
师生交流：让学生明白水钟要准确计时，必须借用工具让水钟里的水均匀往下滴。
设计意图：通过对水钟的评估与改进环节，让学生检验制作好的水钟计时是否准确，根据检验结果总结影响水钟计时准确性的因素，进一步提出改进水钟的措施。让学生体验到完成一个科学制作需要不断重复实验，在实验中逐步完善。学生通过思考“水钟内水滴速度是否可以控制？这对水钟计时准确性有无影响？”，对改进水钟方案有了初步的灵感；接着，老师提示学生可以采用静脉滴管让水钟内的水均匀往下滴，使水钟计时更加准确，使学生课后的改进工作更有可操作性。
三、课堂总结与反思
通过一定的装置能使流水用来计时，通过控制水滴的速度，能够使水钟计时更加准确。
设计意图：强调水钟是根据流水的等时性原理来计时的。
四、拓展
教师提问：除了水，还可以用哪些能流动的物体来制作计时工具？
学生会讨论见过的计时工具，如沙漏，也可能提出更有创意的方法。
设计意图：通过这一提问启发学生思维，拓展学生视野，紧扣这一单元的主题《计量时间》。
【板书设计】
【活动手册使用说明】
活动目的：让学生完成水钟的设计方案，记录水钟计时准确性与否的测试结果，并提出改进水钟计时准确性的方案。
活动手册说明：在学生设计水钟方案时，让学生明确水钟设计的类型是受水型水钟，还是泄水型水钟。在学生记录测试结果环节，要提醒学生科学探究中记录实验结果要以事实为依据，养成实事求是的科学态度。在学生改进水钟设计方案环节，要提醒学生在完成技术与工程领域的实践活动时，要考虑减少耗材来节约资源与成本，缩短工期来提高工作效率。
《我们的水钟》教学设计
深圳市宝安区凤岗小学 楚国庆
【教材分析】
本课的主要任务是学生经历一个思考方案—制订计划—实施方案—检验成果—寻找原因—改进完善的探究活动过程。通过前一课的教学，学生在经历了观察水流的速度的实验和测量水流速度的变化的实验后，观察学习了水钟的结构和计时的原理，有了制作水钟的欲望和理论基础。
本课，学生要运用已掌握的知识设计一个水钟，用图画的形式对自己设计的水钟进行描述，并要亲自动手制作一个水钟，还要在实践中检验自己的水钟是否能准确计时，以及对水钟的设计进行改进。
制作水钟是一个技术与工程的实践活动，本课，学生将要经历明确任务—设计方案—动手制作—测试—改进的工程活动过程，这个过程也是一个促进学生思维发展的过程。教科书旨在通过制作水钟的活动来培养学生的科学素养，通过技术与工程领域的学习使学生有机会综合运用所学的各方面知识，让学生体会到“做”的成功和乐趣，并养成通过“动手做”解决问题的习惯。
【学情分析】
五年级的学生已经会用绘图法记录观察内容，学生对于绘图并不陌生。但是如果让他们用画图与文字结合的形式设计一个科学作品，这种经历还是很少的。本课是组织学生开展这方面训练比较好的机会。“完成水钟的设计方案”这个环节是一个思维层次比较高的环节，教师引导学生就水钟类型、水钟计时原理、控制流水速度、刻度设置四方面开展讨论，建构水钟的模型。制作是操作层面的一个环节，影响因素众多，例如孔过大或过小都会直接关系到水钟的准确性，在制作和测试完成后，教师要组织学生开展充分的研讨，并且让他们自己提出改进措施。
【教学目标】
科学概念目标：
水钟通过一定的装置，能够保持水在一定的时间内以稳定的速度往下流，从而能用来计时。
我们可以控制水流的速度，从而使水钟计时更加准确。
科学探究目标：
能运用画图和文字描述的方法设计制作水钟的方案。
能利用剪刀、塑料瓶等简单工具和材料制作一个简易的水钟。
能在实际运用过程中对自己的方案进行改进。
经历思考方案—制订计划—实施方案—检验成果—寻找原因—改进完善的探究过程。
科学态度目标：
在制作水钟的过程中感受到科学制作带来的乐趣。
体会到在科学研究中分工合作与和谐地开展探究都是很重要的。
体验到完成一个科学制作需要不断重复实验，在实验中逐步完善。
科学、技术、社会与环境（STSE）目标：
经历一项工程的几个主要过程。
【教学重难点】
重点：学生要运用已掌握的知识设计一个水钟，并亲自动手制作一个水钟。
难点：学生用图画的形式对自己设计的水钟进行描述，在实践中检验自己的水钟是否能准确计时，以及对水钟的设计进行改进，从而在整个过程中，培养自己的技术认知和工程思维。
【材料准备】
我们的水钟教学流程图
剪刀、美工刀、塑料瓶、秒表（或者手表）、记号笔、直尺、工字钉、铁架台和透明胶带。
【教学流程图】
目标实现手段
我们可以制作一个水钟吗
教学活动内容
工程设计活动
导入
水钟
明确任务
制作
设计方案
除了水，还可以用哪些能流动的物体来制作计时工具？
拓展
迭代
提出改进措施并实施
测试并改进
制作一个计时10分钟的水钟
提问
思考必要问题
学生制作水钟
用画图或文字的方法把我们的设计方案表示出来
【教学过程】
1.导入
教师提问：我们自己可以做一个水钟吗？
学生思考：制作水钟需要什么材料和工具？做个什么样的水钟？怎样制作水钟呢？
教师活动：板书“我们的水钟”。
设计意图：导入承接上一课《用水计量时间》的拓展问题。通过前一课的教学，学生在经历了观察水流的速度的实验和测量水流速度的变化的实验后，观察学习了水钟的结构和计时的原理，有了制作水钟的欲望和理论基础。
2.明确任务
学生活动：让我们制作一个计时10分钟的水钟。如右图所示，我们可以做一个类似的计时器。
设计意图：明确工程设计任务，进入课堂正题。
3.设计方案
学生活动：学生想好要制作的水钟的类型、式样、材料、操作步骤等事项。按小组合作完成设计方案，填写实验记录单。在制订方案的时候需要思考的一些必要问题：
第一， 准备做一个什么类型的水钟（泄水型或受水型），需要选择什么材料制作；
第二，怎么利用这些材料来制作水钟，怎样控制漏水的速度；
第三，如何标出刻度。
设计意图：学生站在工程设计的角度，从真实的简单情境里，对问题进行综合分析，这个过程是一个思维的活动过程，能运用画图和文字描述的方法设计水钟的制作方案。
4.制作
学生活动：学生按照自己的设计加工并组装水钟，分别标出 1～ 10 分钟的时间刻度，填写实验记录单。在制作中，学生需注意以下问题：
1怎样控制漏水的速度？
2如何来划分10分钟的时间刻度？
3......
设计意图：制作是设计方案的实施环节，学生制作水钟。
5.测试并改进
学生活动：学生按小组，合作测试并改进水钟，填写实验记录单。在测试并改进中，学生需注意以下问题：
1我们的水钟计时准确吗？
2存在哪些问题？
3. .....
教师活动：教师要组织学生开展充分的研讨，并且让他们自己提出改进措施。当学生找到问题原因后，在思考改进措施的同时，教师要提醒学生在完成技术与工程领域的实践活动时，要考虑减少材料消耗来节约资源与降低成本，通过缩短工期来提高工作效率。
设计意图：这个环节是一个组织学生反思的环节。学生能在实际运用过程中对自己的方案进行改进。
6.拓展
教师提问：除了水，还可以用哪些能流动的物体来制作计时工具？
学生活动：学生思考并回答问题。
设计意图：迁移所学知识，类比其他计时工具，同时让学生反思水钟在真正使用过程中可能会遇到的问题和困难，让学生树立创新意识并进一步了解技术的核心是发明，是人们对自然的利用和改造。
【板书设计（生成）】
【板书说明】
本课的任务是做一个计时10分钟的水钟，学生在这个过程中经历明确任务—设计方案—动手制作—测试并改进的的工程活动过程，这个过程也是一个促进学生思维发展的过程。
【学生记录单设计】
《我们的水钟》实验记录单
姓名： 小组： 日期：
明确任务
实验材料
小组分工
设计方案
制作
1怎样控制漏水的速度？
2如何来划分10分钟的时间刻度？
测试并
改进
特色或亮点
3.我们的水钟
【教材简析】
本课是《计量时间》单元的第3课，学生要运用已掌握的知识设计一个水钟，先用图画的形式对自己设计的水钟进行描述，然后动手制作一个水钟，最后检验自己的水钟是否能准确计时，并对水钟进行改进。在这节课中，学生将要经历设计方案——实验制作——修正方案的科学活动过程，这个过程也是促进学生科学思维发展的过程。
教科书引用“人们曾用一个底部钻有小孔的碗，放在水中，让碗慢慢下沉来计量时间”，引导学生做一个类似的计时器；然后出示本节课的任务——“制作一个计时10分钟的水钟”。提示学生从以下三个问题入手，完成水钟的设计方案。（1）制作水钟需要哪些材料？（2）怎样控制漏水的速度？（3）如何来划分10分钟的时间刻度？学生根据这些提示，按照自己的设计确定制作流程，分别标出1~10分钟的时间刻度，动手制作水钟。制作完成后对水钟计时准确性进行测试，并对测试结果进行评估与改进，让学生体验到完成一个科学制作需要不断重复实验，在实验中逐步完善。拓展“除了水，还可以用哪些能流动的物体来制作计时工具”启发学生思维，拓展学生视野。
【学生分析】
通过第1课和第2课的学习，学生已经认识了两种水钟的构造，经历了流水实验的研究后，学生对水钟能作为计时工具的原理有了新的理解，有了制作水钟的兴趣和理论基础。对于小学高年级学生而言，他们已初步具备了对自己或他人的设计、草图、模型等提出改进建议并说明理由的能力，还具备了动手制作、相应的测试和调整的能力。可以培养小学高年级学生从经济效益、社会效益、环境效益等方面评价某个工程设计，并提出改进和完善建议。因此，教师要在学生测试水钟、对水钟进行评估与改进等环节，让学生体会到制作的乐趣，让学生体验到成功感，并养成解决问题的良好习惯。
【教学目标】
科学概念目标
1.水钟通过一定的装置，能够保持水在一定的时间内以稳定的速度往下流，从而能用来计时。
2.我们可以控制水流的速度，从而使水钟计时更加准确。
科学探究目标
1.能运用画图和文字描述的方法设计制作水钟的方案。
2.能利用剪刀、塑料瓶等简单工具和材料制作一个简易的水钟。
3.在实际运用过程中对自己的方案进行改进。
4.经历思考方案——制订计划——实施方案——检验成果——寻找原因 ——改进完善的探究过程。
情感态度价值观
1.在制作水钟的过程中感受到科学制作带来的乐趣。
2.体会到在科学研究中分工合作与和谐地开展探究是重要的。
3.体验到完成一个科学制作需要不断重复实验，在实验中逐步完善。
科学、技术、社会与环境目标
经历一项工程的几个主要过程。
【教学重难点】
制作简易的水钟用来计时，使水钟的计时更加准确。
【教学准备】
为学生小组准备：一把剪刀、一把美工刀、两个塑料瓶（自备）、一个秒表（或者手表）、一支记号笔（自备）、一把尺子（自备）、一颗工字钉、一个铁架台（自备）和一卷透明胶带。
为教师准备：自制的水钟模型（自备）、教学课件。
【教学过程】
一、新课导入
教师提问：同学们，通过上节课的学习我们认识了水钟，你们能说一说水钟有哪两种类型吗?（出示两种类型的水钟图片）
教师提问：水钟是根据什么原理来计时的呢？今天，我们就来设计并制作我们的水钟。
设计意图：通过展示受水型和泄水型水钟的图片，复习导入新课，让学生明确水钟的两种类型。水钟是一类计时的工具，教师可以很自然地向学生提出“水钟计时是根据什么原理？”，让学生结合上节课所学进行深入思考。教师提示学生，水钟是根据流水的等时性原理来计时的。这个原理可以从两个方面去理解：一方面，从相同量的水中流出等量的水，时间不变；另一方面，水压不变时则水流速度相等。让学生对水钟能用来计时知其所以然。最后，提出今天的课堂任务——设计制作我们的水钟。
二、新课教学
1.完成水钟的设计方案。
教师指导：请同学们图文并茂地完成水钟的设计方案。
投影展示学生设计的草图。
全班交流并初步指出方案中的问题。
设计意图：在制作水钟之前教师应该让学生设计一个制作方案，包括水钟的类型、式样、所用材料、操作步骤等事项。方案的完善是制作水钟的一个关键，在这部分，教师要引导每位学生不断思考和完善设计，并清楚地知道自己的操作过程。
2.制作水钟。
（1）制作一个能计时5分钟的水钟。
（2）计时前先粘好画刻度线纸条（提前标记好0刻度，起始水位）。
（3）计时开始后，每过1分钟，用黑色的记号笔在纸条上画一个刻度来标记水位。
（4）计时同学与画刻度线同学互相配合。
（5）小组成员分工合作。
（6）使用刀具时注意安全。
（7）动画模拟两种类型水钟刻度线的画法，请同学们仔细观察刻度线的间距。
设计意图：由于课堂时间有限，可以制作一个能计时5分钟的水钟。通过提示，让学生体会到在科学研究中分工合作与和谐地开展探究是重要的，让学生在制作水钟的过程中感受到科学制作带来的乐趣。通过动画模拟画水钟刻度线，让学生简明扼要地知道刻度线的画法以及注意事项。
3.测试水钟。
教师引导：用做好的水钟与秒表对照5分钟，来检测我们的水钟计时是否准确。
注意：在记录过程中，每1分钟到了，小组的记录员在刻度线上根据水位画一条红色的刻度线。
设计意图：“测试水钟”是让学生将自己制作的水钟，在实践中进行检验，这实际上也是一次重复验证实验。将做好的水钟与钟表对照，根据测得的结果判断我们的水钟计时是否准确。提示学生在测试过程中，每1分钟画一条红色的刻度线记录相应的水位，帮助学生更清楚地观察到水钟的测试结果。
4.对水钟的评估与改进。
（1）教师布置学生进行检验，用做好的水钟与秒表对照5分钟，检测水钟计时是否准确，并让学生交流他们测试的结果。
(2)教师引导学生总结在制作过程中影响水钟计时准确的因素。
学生在制作过程中会发现造成水钟计时不准确的因素：瓶子的侧壁凹凸不平，瓶子的形状不规则，计时时用手挤压到了瓶子使水流速度加快，打孔的大小，画刻度线时出现误差等。
（5） 教师引导学生思考改进水钟的方法。学生会提出采用形状规则的瓶子，瓶子侧壁要光滑，打孔大小适当，计时时手不要去捏瓶子，画刻度线时视线要和水位线在同一高度等。
教师提问：水钟内水滴速度是否可以控制？这对水钟计时准确性有无影响？
引导学生结合上节课所学，深入思考古代的人们是怎么控制水以均匀的速度往下滴。教师提示学生可以采用静脉滴管使水钟的计时更加准确。
（6） 对制作的水钟进行改造。
师生交流：让学生明白水钟要准确计时，必须借用工具让水钟里的水均匀往下滴。
设计意图：通过对水钟的评估与改进环节，让学生检验制作好的水钟计时是否准确，根据检验结果总结影响水钟计时准确性的因素，进一步提出改进水钟的措施。让学生体验到完成一个科学制作需要不断重复实验，在实验中逐步完善。学生通过思考“水钟内水滴速度是否可以控制？这对水钟计时准确性有无影响？”，对改进水钟方案有了初步的灵感；接着，老师提示学生可以采用静脉滴管让水钟内的水均匀往下滴，使水钟计时更加准确，使学生课后的改进工作更有可操作性。
三、课堂总结与反思
通过一定的装置能使流水用来计时，通过控制水滴的速度，能够使水钟计时更加准确。
设计意图：强调水钟是根据流水的等时性原理来计时的。
四、拓展
教师提问：除了水，还可以用哪些能流动的物体来制作计时工具？
学生会讨论见过的计时工具，如沙漏，也可能提出更有创意的方法。
设计意图：通过这一提问启发学生思维，拓展学生视野，紧扣这一单元的主题《计量时间》。
【板书设计】
第3课 我们的水钟
(教材P45～46)
授课时间：______________ 累计 1 课时
课题
我们的水钟
课型
新授课
教学
目标
科学知识目标
1.知道水钟通过一定的装置，能够保持水在一定的时间内以稳定的速度往下流，从而能用来计时。
2.知道我们可以控制水流的速度，从而使水钟计时更加准确。
科学探究目标
1.能运用画图和文字描述的方法设计制作水钟的方案。
2.能利用剪刀、塑料瓶等简单工具和材料制作一个简易的水钟。
3.能在实际运用过程中对自己的方案进行改进。
4.经历思考方案—制订计划—实施方案—检验成果—寻找原因—改进完善的探究过程。
科学态度目标
1.在制作水钟的过程中感受到科学制作带来的乐趣。
2.体会到在科学研究中分工合作与和谐地开展探究都是很重要的。
3.体验到完成一个科学制作需要不断重复实验，在实验中逐步完善。
科学、技术、社会与环境目标
经历一项工程的几个主要过程。
教学
重难点
重点：设计并制作水钟。
难点：分析影响水钟计时准确性的因素，并进行改进。
教学
准备
为学生准备：剪刀、美工刀、塑料瓶、秒表、记号笔、直尺、工字钉、铁架台、透明胶带、学生活动手册。
教师准备：学生实验材料、教学课件。
流程
教学设计
二次备课
聚焦
任务
1.引入：人们曾用一个底部钻有小孔的碗，放在水中，让碗慢慢下沉来计量时间，我们可以做一个类似的计时器。
2.揭题：通过上节课的学习，我们知道水可以用来计时，也了解了古代水钟的计时原理。今天我们就将知识用于实践，做一个计时10分钟的水钟。(板书：我们的水钟)
探索
与研讨
设计方案
1.出示：课件出示泄水型和受水型水钟的模型图片。
2.提问：你们准备做一个什么类型的水钟？(预设：受水型。)需要哪些材料？(预设：塑料瓶、剪刀、工字钉、秒表、记号笔……)你们打算怎样控制水流的速度？(预设：通过控制滴孔的大小和水位的高度来控制水流的速度。)如何来划分10分钟的时间刻度？(预设：让水一直滴10分钟，每隔一分钟画一条刻度。)
3.布置任务：引导学生分组讨论设计方案，用图文结合的方式画出设计图。
4.交流：指导学生汇报交流各自小组的设计，互相点评补充，完善自己小组的设计方案。(教学提示：设计方案是否完善是制作水钟的关键，这部分要引导学生不断思考，完善设计，并清楚地知道自己的操作过程。)
制作
1.提问：课堂上的制作时间有限，应该怎样更快地标出1～10分钟的时间刻度？(预设：确定合适的滴水速度，由秒表计时，用记号笔在塑料瓶壁上标出水流出1分钟和5分钟时的刻度，然后依据水位推算并标出10分钟内的其他时间刻度。)
2.布置任务：分发制作材料，指导学生按照各自小组的设计图制作水钟。(教学提示：快速巡视全班并及时指导，如提醒学生避免打孔过小或过大，孔过小会导致水流速度过慢，使容器中水位上升变慢，进而影响标刻度时的准确性；孔过大则滴漏的水就容易很快到瓶盖。)
测试
1.布置任务：根据课堂实际情况，指导学生进行1分钟、3分钟和6分钟的计时准确性测试。
2.交流：引导学生交流自制水钟的制作过程及计时的准确性。
评估与改进
1.提问：你们的水钟制作简单吗？计时准确吗？(预设：我们的水钟制作简单，但计时不够准确。）影响水钟计时准确性的因素有哪些？（预设:有容器形状、刻度划分、滴孔大小、水位高低等因素。）
2.布置任务：指导学生改进各自小组的水钟。（教学提示：如果学生想不出改进措施，可以将比较精准的水钟与出现问题的水钟对比展示，让学生在观察中比较，在制作中学习。）
拓展
与小结
1.提问：除了水，还可以用哪些能流动的物体来制作计时工具？(预设：可以用沙制成计时的沙漏。)
2.拓展：没有关紧的水龙头可以看成一个滴漏，如果每秒钟滴一滴水，每滴水体积为0.05毫升，请计算一年(365天)从这个水龙头大约流失多少升的水？[预设：0.05×60×60×24×365＝1 576 800(毫升)＝1 576.8(升)。]这些水直接浪费就太可惜了，所以大家平时要注意关紧水龙头。
板书
设计
3.3 我们的水钟
原理：水滴以恒定的速度往下滴
制作流程： 明确任务→设计方案→制作→测试→评估与改进
影响准确性的因素： 滴孔大小、水位高低、水流速度、容器形状、刻度划分……
教学
反思
在前一课的教学中，学生完成了“观察水流速度”和“测量水流的速度及变化”的实验，对将流水作为计时工具及其原理有了一定的理解，也有了制作水钟的欲望和理论基础。所以，在本课的教学中，首先直接向学生出示本课的任务，然后引导学生就水钟类型、水钟计时原理、控制水流速度、刻度设置四个方面开展讨论，建构水钟的理论模型，用画图的方式设计水钟。再引导学生按照自己的设计加工、组装水钟，并且将做好的水钟与钟表对照，根据测得的结果判断自己的水钟计时是否准确。最后，组织学生反思，引导学生充分研讨，让他们自己提出改进措施，并通过对水钟评估与改进，思考“还可以用哪些流动的物体来制作计时工具？”树立创新意识并进一步了解技术的核心是发明，是人们对自然的利用和改造。
本课的教学让学生经历了一个思考方案—制订计划—实施方案—检验成果—寻找原因—改进完善的探究活动过程，由此让他们意识到，一项科学成果要想经得起实践的检验，就必须不断反思和改进，逐步完善。
课后
作业
见“状元成才路”系列丛书《创优作业100分》对应课时训练P34第三题。
三、选择题。
3.在制作水钟时，我们要提高水钟计时的准确性，以下措施中能达到目的的是( )。
A.尽量选用大的容器 B．打孔时尽量小 C．保证水流速度均匀
参考答案
三、3.C
五上《计量时间》单元教学设计
3.我们的水钟
小学科学教学网资源建设团队 金巧玲
【教材简析】
前一课《用水计量时间》中发现的水流速度特点，为本课制作水钟激发学习兴趣和奠定理论基础。本课学习中，学生要运用已掌握的知识设计一个水钟，用图文的形式对自己设计的水钟进行描述，并要亲自动手制作一个水钟，还要在实践中检验自己的水钟是否能准确计时，以及对水钟的设计进行改进。这个过程也是一个促进学生思维发展的过程。本课鼓励学生在讨论与分享的过程中表达想法、阐明创意，在实践中培养研究科学的兴趣，在合作中体会团队和谐分工的重要性。
本课主要是引导学生经历一个初级的、完整的科学工程活动。整个科学工程活动在良好的思考情境下开展，重点开发学生的设计与制作能力，并在改进中对自制水钟进行理论联系实际地系统分析，提出多种改进措施。
【学情分析】
通过前一课的教学，学生观察到“滴漏实验”中水流速度的特点，对水钟作为计时工具的原理具备了一定的理论基础，且激发了制作简易水钟的欲望。水钟的设计、制作、分析与改进指向学生高阶思维的发展。学生可能无法清晰表达设计的意图，需指导学生通过图文结合的方式阐明创意。在制作的过程中，小组成员可能因参与积极性、性格等原因配合不默契，教师需引导学生发挥各自的作用，和谐分工合作。自制水钟的计时准确性不一定能达到学生的预期效果，需根据实际情况进行多次迭代。
【教学目标】
科学观念：设计与制作水钟时，应用控制水流速度的方法，使水钟计时更加准确。
科学思维：基于水流速度的规律设计方案，阐明自己的创意；通过有说服力的论证，认同或质疑设计方案，并初步判断可行性和合理性；在改进中，应用创造性思维的方法，提出多种改进措施。
探究实践：在实践中，有初步构思、设计、实施、验证与改进的能力；设计时，运用画图和文字描述的方法设计方案，并据图制作水钟；在测试与评估中判断水钟的准确程度，根据实际反馈改进水钟的设计与制作，并展示。
态度责任：在制作水钟的过程中，感受到科学制作带来的乐趣，体会分工合作与和谐地开展探究实践的重要性；体验到完成一个科学工程需要不断重复实验，在实验中逐步完善。
【教学重难点】
重点：设计与制作水钟。
难点：通过图文结合的方式表达制作水钟的方案，并根据设计方案进行制作。
【教学准备】
教师：教学课件。
学生：1.铁架台、剪刀、美工刀、塑料瓶、工字钉、直尺、胶带、记号笔、秒表；2.设计方案的记录单。
【教学过程】
一、回顾思考、聚焦问题（预设3分钟）
材料准备：课件
1.上节课我们观察了“滴漏实验”中的水流速度。水流的速度有什么特点呢？
2.人们曾用一个底部钻有小孔的碗，放在水中，让碗慢慢下沉来计量时间。我们可以做一个类似的计时器。
3.明确任务：让我们制作一个计时10分钟的水钟。揭示课题：我们的水钟（板书）。
【设计意图】引导学生回顾水流的速度特点，并认识古人利用水流计时的应用，明确本节课的主要任务。
二、设计方案（预设12分钟）
材料准备：设计方案的记录单
1.制作水钟，我们需要考虑哪些问题呢？我们一个一个来思考并解决问题。
（1）制作水钟需要哪些材料？
打孔用什么好呢？切割用什么工具？……
（2）怎样控制漏水的速度？请用画图的方式表示。
（3）如何来划分10分钟的时间刻度？
2.图文结合，设计方案。
你将要怎样一步一步完成你的制作呢？用画图与文字结合的方式设计方案吧！
3.学生设计方案，教师给予适当鼓励和指导。
4.请学生说一说自己的设计方案，初步判断可行性和合理性。
【设计意图】图文绘制设计方案是技术与工程的重要环节。学生担任工程设计师，用图文结合的方式表达设计，在讨论中培养科学思维。
三、制作（预设：13分钟）
材料准备：铁架台、剪刀、美工刀、塑料瓶、工字钉、直尺、胶带、记号笔、秒表
1.教师讲述：接下来，请按照自己的设计加工并组装水钟。也可参考插图来确定制作的流程。做好每分钟水流量的记录，分别标出 1～10 分钟的时间刻度。
2.学生制作水钟活动。
【设计意图】学生担任工程技术人员，在产品制作过程中，需熟练读取设计方案并精准制作。教师指导学生合理安排制作步骤，学生之间分工合作、和谐探究。
四、测试（预设：5分钟）
1.提问：自己制作的水钟计时准确吗？怎么测？
2.学生进行测试活动。考虑课堂时长，课堂上仅测试2-3分钟内计时是否准确。
【设计意图】学生在相同的验收标准中测试，了解自身产品的精准性与不足之处，在观察等待中静心思考。可创设长时课堂，建议给予更多时间测试。
五、评估与改进（预设：5分钟）
1.提问：根据测试结果，你的水钟计时准确吗？如果不够准确请说一说为什么，怎么来改进呢？如果很准确，请向大家分享经验。
2.提问：制作水钟简单吗？说一说你的体会。
【设计意图】学生在产品测试结果中反思设计与制作的不足之处，并进行改进。教师引导学生要考虑减少材料消耗来节约资源与降低成本，通过缩短工期来提高工作效率。
六、拓展（预设：2分钟）
提问：除了水，还可以用哪些能流动的物体来制作计时工具？课后同学们也可以尝试用其他流动的物体制作水钟。
【设计意图】学生掌握本节课的学习内容后，能迁移应用。通过举一反三、发散思维的方式，运用流动物体的流动规律制作更多的计时工具。
七、板书设计
【疑难解答】
分析学生自制水钟计时不准的原因。
自制水钟计时不准的主要原因有设计不够合理、制作不精细和使用不规范。设计时，控制水流速度的方法不够合理，如孔径过大或过小、水位过高或过低等。制作时不精细，划分时间刻度时太粗心大意了，没有平视去标刻度；容器形状不规则，标不好刻度；每隔一分钟，水位变化不明显；记号笔的笔头太粗，每个刻度线有粘连等。使用时，学生通过斜视来计时，读数错误。
第三单元 计量时间
3.我们的水钟
【教材简析】
本课是《计量时间》单元的第3课，学生要运用已掌握的知识设计一个水钟，先用图画的形式对自己设计的水钟进行描述，然后动手制作一个水钟，最后检验自己的水钟是否能准确计时，并对水钟进行改进。在这节课中，学生将要经历设计方案——实验制作——修正方案的科学活动过程，这个过程也是促进学生科学思维发展的过程。
教科书引用“人们曾用一个底部钻有小孔的碗，放在水中，让碗慢慢下沉来计量时间”，引导学生做一个类似的计时器；然后出示本节课的任务——“制作一个计时10分钟的水钟”。提示学生从以下三个问题入手，完成水钟的设计方案。（1）制作水钟需要哪些材料？（2）怎样控制漏水的速度？（3）如何来划分10分钟的时间刻度？学生根据这些提示，按照自己的设计确定制作流程，分别标出1~10分钟的时间刻度，动手制作水钟。制作完成后对水钟计时准确性进行测试，并对测试结果进行评估与改进，让学生体验到完成一个科学制作需要不断重复实验，在实验中逐步完善。拓展“除了水，还可以用哪些能流动的物体来制作计时工具”启发学生思维，拓展学生视野。
【学生分析】
通过第1课和第2课的学习，学生已经认识了两种水钟的构造，经历了流水实验的研究后，学生对水钟能作为计时工具的原理有了新的理解，有了制作水钟的兴趣和理论基础。对于小学高年级学生而言，他们已初步具备了对自己或他人的设计、草图、模型等提出改进建议并说明理由的能力，还具备了动手制作、相应的测试和调整的能力。可以培养小学高年级学生从经济效益、社会效益、环境效益等方面评价某个工程设计，并提出改进和完善建议。因此，教师要在学生测试水钟、对水钟进行评估与改进等环节，让学生体会到制作的乐趣，让学生体验到成功感，并养成解决问题的良好习惯。
【教学目标】
科学概念目标
1.水钟通过一定的装置，能够保持水在一定的时间内以稳定的速度往下流，从而能用来计时。
2.我们可以控制水流的速度，从而使水钟计时更加准确。
科学探究目标
1.能运用画图和文字描述的方法设计制作水钟的方案。
2.能利用剪刀、塑料瓶等简单工具和材料制作一个简易的水钟。
3.在实际运用过程中对自己的方案进行改进。
4.经历思考方案——制订计划——实施方案——检验成果——寻找原因 ——改进完善的探究过程。
情感态度价值观
1.在制作水钟的过程中感受到科学制作带来的乐趣。
2.体会到在科学研究中分工合作与和谐地开展探究是重要的。
3.体验到完成一个科学制作需要不断重复实验，在实验中逐步完善。
科学、技术、社会与环境目标
经历一项工程的几个主要过程。
【教学重难点】
制作简易的水钟用来计时，使水钟的计时更加准确。
【教学准备】
为学生小组准备：一把剪刀、一把美工刀、两个塑料瓶、一个秒表（或者手表）、一支记号笔、一把尺子、一颗工字钉、一个铁架台和一卷透明胶带。
为教师准备：自制的水钟模型、教学课件。
【教学过程】
一、新课导入
教师提问：同学们，通过上节课的学习我们认识了水钟，你们能说一说水钟有哪两种类型吗?（出示两种类型的水钟图片）
教师提问：水钟是根据什么原理来计时的呢？今天，我们就来设计并制作我们的水钟。
设计意图：通过展示受水型和泄水型水钟的图片，复习导入新课，让学生明确水钟的两种类型。水钟是一类计时的工具，教师可以很自然地向学生提出“水钟计时是根据什么原理？”，让学生结合上节课所学进行深入思考。教师提示学生，水钟是根据流水的等时性原理来计时的。这个原理可以从两个方面去理解：一方面，从相同量的水中流出等量的水，时间不变；另一方面，水压不变时则水流速度相等。让学生对水钟能用来计时知其所以然。最后，提出今天的课堂任务——设计制作我们的水钟。
二、新课教学
1.完成水钟的设计方案。
教师指导：请同学们图文并茂地完成水钟的设计方案。
投影展示学生设计的草图。
全班交流并初步指出方案中的问题。
设计意图：在制作水钟之前教师应该让学生设计一个制作方案，包括水钟的类型、式样、所用材料、操作步骤等事项。方案的完善是制作水钟的一个关键，在这部分，教师要引导每位学生不断思考和完善设计，并清楚地知道自己的操作过程。
2.制作水钟。
（1）制作一个能计时5分钟的水钟。
（2）计时前先粘好画刻度线纸条（提前标记好0刻度，起始水位）。
（3）计时开始后，每过1分钟，用黑色的记号笔在纸条上画一个刻度来标记水位。
（4）计时同学与画刻度线同学互相配合。
（5）小组成员分工合作。
（6）使用刀具时注意安全。
（7）动画模拟两种类型水钟刻度线的画法，请同学们仔细观察刻度线的间距。
设计意图：由于课堂时间有限，可以制作一个能计时5分钟的水钟。通过提示，让学生体会到在科学研究中分工合作与和谐地开展探究是重要的，让学生在制作水钟的过程中感受到科学制作带来的乐趣。通过动画模拟画水钟刻度线，让学生简明扼要地知道刻度线的画法以及注意事项。
3.测试水钟。
教师引导：用做好的水钟与秒表对照5分钟，来检测我们的水钟计时是否准确。
注意：在记录过程中，每1分钟到了，小组的记录员在刻度线上根据水位画一条红色的刻度线。
设计意图：“测试水钟”是让学生将自己制作的水钟，在实践中进行检验，这实际上也是一次重复验证实验。将做好的水钟与钟表对照，根据测得的结果判断我们的水钟计时是否准确。提示学生在测试过程中，每1分钟画一条红色的刻度线记录相应的水位，帮助学生更清楚地观察到水钟的测试结果。
4.对水钟的评估与改进。
（1）教师布置学生进行检验，用做好的水钟与秒表对照5分钟，检测水钟计时是否准确，并让学生交流他们测试的结果。
(2)教师引导学生总结在制作过程中影响水钟计时准确的因素。
学生在制作过程中会发现造成水钟计时不准确的因素：瓶子的侧壁凹凸不平，瓶子的形状不规则，计时时用手挤压到了瓶子使水流速度加快，打孔的大小，画刻度线时出现误差等。
（3） 教师引导学生思考改进水钟的方法。学生会提出采用形状规则的瓶子，瓶子侧壁要光滑，打孔大小适当，计时时手不要去捏瓶子，画刻度线时视线要和水位线在同一高度等。
教师提问：水钟内水滴速度是否可以控制？这对水钟计时准确性有无影响？
引导学生结合上节课所学，深入思考古代的人们是怎么控制水以均匀的速度往下滴。教师提示学生可以采用静脉滴管使水钟的计时更加准确。
（4） 对制作的水钟进行改造。
师生交流：让学生明白水钟要准确计时，必须借用工具让水钟里的水均匀往下滴。
设计意图：通过对水钟的评估与改进环节，让学生检验制作好的水钟计时是否准确，根据检验结果总结影响水钟计时准确性的因素，进一步提出改进水钟的措施。让学生体验到完成一个科学制作需要不断重复实验，在实验中逐步完善。学生通过思考“水钟内水滴速度是否可以控制？这对水钟计时准确性有无影响？”，对改进水钟方案有了初步的灵感；接着，老师提示学生可以采用静脉滴管让水钟内的水均匀往下滴，使水钟计时更加准确，使学生课后的改进工作更有可操作性。
三、课堂总结与反思
通过一定的装置能使流水用来计时，通过控制水滴的速度，能够使水钟计时更加准确。
设计意图：强调水钟是根据流水的等时性原理来计时的。
四、拓展
教师提问：除了水，还可以用哪些能流动的物体来制作计时工具？
学生会讨论见过的计时工具，如沙漏，也可能提出更有创意的方法。
设计意图：通过这一提问启发学生思维，拓展学生视野，紧扣这一单元的主题《计量时间》。
【板书设计】
【活动手册使用说明】
活动目的：让学生完成水钟的设计方案，记录水钟计时准确性与否的测试结果，并提出改进水钟计时准确性的方案。
活动手册说明：在学生设计水钟方案时，让学生明确水钟设计的类型是受水型水钟，还是泄水型水钟。在学生记录测试结果环节，要提醒学生科学探究中记录实验结果要以事实为依据，养成实事求是的科学态度。在学生改进水钟设计方案环节，要提醒学生在完成技术与工程领域的实践活动时，要考虑减少耗材来节约资源与成本，缩短工期来提高工作效率。
《我们的水钟》教学设计
深圳市宝安区凤岗小学 楚国庆
【教材分析】
本课的主要任务是学生经历一个思考方案—制订计划—实施方案—检验成果—寻找原因—改进完善的探究活动过程。通过前一课的教学，学生在经历了观察水流的速度的实验和测量水流速度的变化的实验后，观察学习了水钟的结构和计时的原理，有了制作水钟的欲望和理论基础。
本课，学生要运用已掌握的知识设计一个水钟，用图画的形式对自己设计的水钟进行描述，并要亲自动手制作一个水钟，还要在实践中检验自己的水钟是否能准确计时，以及对水钟的设计进行改进。
制作水钟是一个技术与工程的实践活动，本课，学生将要经历明确任务—设计方案—动手制作—测试—改进的工程活动过程，这个过程也是一个促进学生思维发展的过程。教科书旨在通过制作水钟的活动来培养学生的科学素养，通过技术与工程领域的学习使学生有机会综合运用所学的各方面知识，让学生体会到“做”的成功和乐趣，并养成通过“动手做”解决问题的习惯。
【学情分析】
五年级的学生已经会用绘图法记录观察内容，学生对于绘图并不陌生。但是如果让他们用画图与文字结合的形式设计一个科学作品，这种经历还是很少的。本课是组织学生开展这方面训练比较好的机会。“完成水钟的设计方案”这个环节是一个思维层次比较高的环节，教师引导学生就水钟类型、水钟计时原理、控制流水速度、刻度设置四方面开展讨论，建构水钟的模型。制作是操作层面的一个环节，影响因素众多，例如孔过大或过小都会直接关系到水钟的准确性，在制作和测试完成后，教师要组织学生开展充分的研讨，并且让他们自己提出改进措施。
【教学目标】
科学概念目标：
水钟通过一定的装置，能够保持水在一定的时间内以稳定的速度往下流，从而能用来计时。
我们可以控制水流的速度，从而使水钟计时更加准确。
科学探究目标：
能运用画图和文字描述的方法设计制作水钟的方案。
能利用剪刀、塑料瓶等简单工具和材料制作一个简易的水钟。
能在实际运用过程中对自己的方案进行改进。
经历思考方案—制订计划—实施方案—检验成果—寻找原因—改进完善的探究过程。
科学态度目标：
在制作水钟的过程中感受到科学制作带来的乐趣。
体会到在科学研究中分工合作与和谐地开展探究都是很重要的。
体验到完成一个科学制作需要不断重复实验，在实验中逐步完善。
科学、技术、社会与环境（STSE）目标：
经历一项工程的几个主要过程。
【教学重难点】
重点：学生要运用已掌握的知识设计一个水钟，并亲自动手制作一个水钟。
难点：学生用图画的形式对自己设计的水钟进行描述，在实践中检验自己的水钟是否能准确计时，以及对水钟的设计进行改进，从而在整个过程中，培养自己的技术认知和工程思维。
【材料准备】
我们的水钟教学流程图
剪刀、美工刀、塑料瓶、秒表（或者手表）、记号笔、直尺、工字钉、铁架台和透明胶带。
【教学流程图】
目标实现手段
我们可以制作一个水钟吗
教学活动内容
工程设计活动
导入
水钟
明确任务
制作
设计方案
除了水，还可以用哪些能流动的物体来制作计时工具？
拓展
迭代
提出改进措施并实施
测试并改进
制作一个计时10分钟的水钟
提问
思考必要问题
学生制作水钟
用画图或文字的方法把我们的设计方案表示出来
【教学过程】
1.导入
教师提问：我们自己可以做一个水钟吗？
学生思考：制作水钟需要什么材料和工具？做个什么样的水钟？怎样制作水钟呢？
教师活动：板书“我们的水钟”。
设计意图：导入承接上一课《用水计量时间》的拓展问题。通过前一课的教学，学生在经历了观察水流的速度的实验和测量水流速度的变化的实验后，观察学习了水钟的结构和计时的原理，有了制作水钟的欲望和理论基础。
2.明确任务
学生活动：让我们制作一个计时10分钟的水钟。如右图所示，我们可以做一个类似的计时器。
设计意图：明确工程设计任务，进入课堂正题。
3.设计方案
学生活动：学生想好要制作的水钟的类型、式样、材料、操作步骤等事项。按小组合作完成设计方案，填写实验记录单。在制订方案的时候需要思考的一些必要问题：
第一， 准备做一个什么类型的水钟（泄水型或受水型），需要选择什么材料制作；
第二，怎么利用这些材料来制作水钟，怎样控制漏水的速度；
第三，如何标出刻度。
设计意图：学生站在工程设计的角度，从真实的简单情境里，对问题进行综合分析，这个过程是一个思维的活动过程，能运用画图和文字描述的方法设计水钟的制作方案。
4.制作
学生活动：学生按照自己的设计加工并组装水钟，分别标出 1～ 10 分钟的时间刻度，填写实验记录单。在制作中，学生需注意以下问题：
1怎样控制漏水的速度？
2如何来划分10分钟的时间刻度？
3......
设计意图：制作是设计方案的实施环节，学生制作水钟。
5.测试并改进
学生活动：学生按小组，合作测试并改进水钟，填写实验记录单。在测试并改进中，学生需注意以下问题：
1我们的水钟计时准确吗？
2存在哪些问题？
3. .....
教师活动：教师要组织学生开展充分的研讨，并且让他们自己提出改进措施。当学生找到问题原因后，在思考改进措施的同时，教师要提醒学生在完成技术与工程领域的实践活动时，要考虑减少材料消耗来节约资源与降低成本，通过缩短工期来提高工作效率。
设计意图：这个环节是一个组织学生反思的环节。学生能在实际运用过程中对自己的方案进行改进。
6.拓展
教师提问：除了水，还可以用哪些能流动的物体来制作计时工具？
学生活动：学生思考并回答问题。
设计意图：迁移所学知识，类比其他计时工具，同时让学生反思水钟在真正使用过程中可能会遇到的问题和困难，让学生树立创新意识并进一步了解技术的核心是发明，是人们对自然的利用和改造。
【板书设计（生成）】
【板书说明】
本课的任务是做一个计时10分钟的水钟，学生在这个过程中经历明确任务—设计方案—动手制作—测试并改进的的工程活动过程，这个过程也是一个促进学生思维发展的过程。
【学生记录单设计】
《我们的水钟》实验记录单
姓名： 小组： 日期：
明确任务
实验材料
小组分工
设计方案
制作
1怎样控制漏水的速度？
2如何来划分10分钟的时间刻度？
测试并
改进
特色或亮点
3.我们的水钟
【教材简析】
本课是《计量时间》单元的第3课，学生要运用已掌握的知识设计一个水钟，先用图画的形式对自己设计的水钟进行描述，然后动手制作一个水钟，最后检验自己的水钟是否能准确计时，并对水钟进行改进。在这节课中，学生将要经历设计方案——实验制作——修正方案的科学活动过程，这个过程也是促进学生科学思维发展的过程。
教科书引用“人们曾用一个底部钻有小孔的碗，放在水中，让碗慢慢下沉来计量时间”，引导学生做一个类似的计时器；然后出示本节课的任务——“制作一个计时10分钟的水钟”。提示学生从以下三个问题入手，完成水钟的设计方案。（1）制作水钟需要哪些材料？（2）怎样控制漏水的速度？（3）如何来划分10分钟的时间刻度？学生根据这些提示，按照自己的设计确定制作流程，分别标出1~10分钟的时间刻度，动手制作水钟。制作完成后对水钟计时准确性进行测试，并对测试结果进行评估与改进，让学生体验到完成一个科学制作需要不断重复实验，在实验中逐步完善。拓展“除了水，还可以用哪些能流动的物体来制作计时工具”启发学生思维，拓展学生视野。
【学生分析】
通过第1课和第2课的学习，学生已经认识了两种水钟的构造，经历了流水实验的研究后，学生对水钟能作为计时工具的原理有了新的理解，有了制作水钟的兴趣和理论基础。对于小学高年级学生而言，他们已初步具备了对自己或他人的设计、草图、模型等提出改进建议并说明理由的能力，还具备了动手制作、相应的测试和调整的能力。可以培养小学高年级学生从经济效益、社会效益、环境效益等方面评价某个工程设计，并提出改进和完善建议。因此，教师要在学生测试水钟、对水钟进行评估与改进等环节，让学生体会到制作的乐趣，让学生体验到成功感，并养成解决问题的良好习惯。
【教学目标】
科学概念目标
1.水钟通过一定的装置，能够保持水在一定的时间内以稳定的速度往下流，从而能用来计时。
2.我们可以控制水流的速度，从而使水钟计时更加准确。
科学探究目标
1.能运用画图和文字描述的方法设计制作水钟的方案。
2.能利用剪刀、塑料瓶等简单工具和材料制作一个简易的水钟。
3.在实际运用过程中对自己的方案进行改进。
4.经历思考方案——制订计划——实施方案——检验成果——寻找原因 ——改进完善的探究过程。
情感态度价值观
1.在制作水钟的过程中感受到科学制作带来的乐趣。
2.体会到在科学研究中分工合作与和谐地开展探究是重要的。
3.体验到完成一个科学制作需要不断重复实验，在实验中逐步完善。
科学、技术、社会与环境目标
经历一项工程的几个主要过程。
【教学重难点】
制作简易的水钟用来计时，使水钟的计时更加准确。
【教学准备】
为学生小组准备：一把剪刀、一把美工刀、两个塑料瓶（自备）、一个秒表（或者手表）、一支记号笔（自备）、一把尺子（自备）、一颗工字钉、一个铁架台（自备）和一卷透明胶带。
为教师准备：自制的水钟模型（自备）、教学课件。
【教学过程】
一、新课导入
教师提问：同学们，通过上节课的学习我们认识了水钟，你们能说一说水钟有哪两种类型吗?（出示两种类型的水钟图片）
教师提问：水钟是根据什么原理来计时的呢？今天，我们就来设计并制作我们的水钟。
设计意图：通过展示受水型和泄水型水钟的图片，复习导入新课，让学生明确水钟的两种类型。水钟是一类计时的工具，教师可以很自然地向学生提出“水钟计时是根据什么原理？”，让学生结合上节课所学进行深入思考。教师提示学生，水钟是根据流水的等时性原理来计时的。这个原理可以从两个方面去理解：一方面，从相同量的水中流出等量的水，时间不变；另一方面，水压不变时则水流速度相等。让学生对水钟能用来计时知其所以然。最后，提出今天的课堂任务——设计制作我们的水钟。
二、新课教学
1.完成水钟的设计方案。
教师指导：请同学们图文并茂地完成水钟的设计方案。
投影展示学生设计的草图。
全班交流并初步指出方案中的问题。
设计意图：在制作水钟之前教师应该让学生设计一个制作方案，包括水钟的类型、式样、所用材料、操作步骤等事项。方案的完善是制作水钟的一个关键，在这部分，教师要引导每位学生不断思考和完善设计，并清楚地知道自己的操作过程。
2.制作水钟。
（1）制作一个能计时5分钟的水钟。
（2）计时前先粘好画刻度线纸条（提前标记好0刻度，起始水位）。
（3）计时开始后，每过1分钟，用黑色的记号笔在纸条上画一个刻度来标记水位。
（4）计时同学与画刻度线同学互相配合。
（5）小组成员分工合作。
（6）使用刀具时注意安全。
（7）动画模拟两种类型水钟刻度线的画法，请同学们仔细观察刻度线的间距。
设计意图：由于课堂时间有限，可以制作一个能计时5分钟的水钟。通过提示，让学生体会到在科学研究中分工合作与和谐地开展探究是重要的，让学生在制作水钟的过程中感受到科学制作带来的乐趣。通过动画模拟画水钟刻度线，让学生简明扼要地知道刻度线的画法以及注意事项。
3.测试水钟。
教师引导：用做好的水钟与秒表对照5分钟，来检测我们的水钟计时是否准确。
注意：在记录过程中，每1分钟到了，小组的记录员在刻度线上根据水位画一条红色的刻度线。
设计意图：“测试水钟”是让学生将自己制作的水钟，在实践中进行检验，这实际上也是一次重复验证实验。将做好的水钟与钟表对照，根据测得的结果判断我们的水钟计时是否准确。提示学生在测试过程中，每1分钟画一条红色的刻度线记录相应的水位，帮助学生更清楚地观察到水钟的测试结果。
4.对水钟的评估与改进。
（1）教师布置学生进行检验，用做好的水钟与秒表对照5分钟，检测水钟计时是否准确，并让学生交流他们测试的结果。
(2)教师引导学生总结在制作过程中影响水钟计时准确的因素。
学生在制作过程中会发现造成水钟计时不准确的因素：瓶子的侧壁凹凸不平，瓶子的形状不规则，计时时用手挤压到了瓶子使水流速度加快，打孔的大小，画刻度线时出现误差等。
（5） 教师引导学生思考改进水钟的方法。学生会提出采用形状规则的瓶子，瓶子侧壁要光滑，打孔大小适当，计时时手不要去捏瓶子，画刻度线时视线要和水位线在同一高度等。
教师提问：水钟内水滴速度是否可以控制？这对水钟计时准确性有无影响？
引导学生结合上节课所学，深入思考古代的人们是怎么控制水以均匀的速度往下滴。教师提示学生可以采用静脉滴管使水钟的计时更加准确。
（6） 对制作的水钟进行改造。
师生交流：让学生明白水钟要准确计时，必须借用工具让水钟里的水均匀往下滴。
设计意图：通过对水钟的评估与改进环节，让学生检验制作好的水钟计时是否准确，根据检验结果总结影响水钟计时准确性的因素，进一步提出改进水钟的措施。让学生体验到完成一个科学制作需要不断重复实验，在实验中逐步完善。学生通过思考“水钟内水滴速度是否可以控制？这对水钟计时准确性有无影响？”，对改进水钟方案有了初步的灵感；接着，老师提示学生可以采用静脉滴管让水钟内的水均匀往下滴，使水钟计时更加准确，使学生课后的改进工作更有可操作性。
三、课堂总结与反思
通过一定的装置能使流水用来计时，通过控制水滴的速度，能够使水钟计时更加准确。
设计意图：强调水钟是根据流水的等时性原理来计时的。
四、拓展
教师提问：除了水，还可以用哪些能流动的物体来制作计时工具？
学生会讨论见过的计时工具，如沙漏，也可能提出更有创意的方法。
设计意图：通过这一提问启发学生思维，拓展学生视野，紧扣这一单元的主题《计量时间》。
【板书设计】
第3课 我们的水钟
(教材P45～46)
授课时间：______________ 累计 1 课时
课题
我们的水钟
课型
新授课
教学
目标
科学知识目标
1.知道水钟通过一定的装置，能够保持水在一定的时间内以稳定的速度往下流，从而能用来计时。
2.知道我们可以控制水流的速度，从而使水钟计时更加准确。
科学探究目标
1.能运用画图和文字描述的方法设计制作水钟的方案。
2.能利用剪刀、塑料瓶等简单工具和材料制作一个简易的水钟。
3.能在实际运用过程中对自己的方案进行改进。
4.经历思考方案—制订计划—实施方案—检验成果—寻找原因—改进完善的探究过程。
科学态度目标
1.在制作水钟的过程中感受到科学制作带来的乐趣。
2.体会到在科学研究中分工合作与和谐地开展探究都是很重要的。
3.体验到完成一个科学制作需要不断重复实验，在实验中逐步完善。
科学、技术、社会与环境目标
经历一项工程的几个主要过程。
教学
重难点
重点：设计并制作水钟。
难点：分析影响水钟计时准确性的因素，并进行改进。
教学
准备
为学生准备：剪刀、美工刀、塑料瓶、秒表、记号笔、直尺、工字钉、铁架台、透明胶带、学生活动手册。
教师准备：学生实验材料、教学课件。
流程
教学设计
二次备课
聚焦
任务
1.引入：人们曾用一个底部钻有小孔的碗，放在水中，让碗慢慢下沉来计量时间，我们可以做一个类似的计时器。
2.揭题：通过上节课的学习，我们知道水可以用来计时，也了解了古代水钟的计时原理。今天我们就将知识用于实践，做一个计时10分钟的水钟。(板书：我们的水钟)
探索
与研讨
设计方案
1.出示：课件出示泄水型和受水型水钟的模型图片。
2.提问：你们准备做一个什么类型的水钟？(预设：受水型。)需要哪些材料？(预设：塑料瓶、剪刀、工字钉、秒表、记号笔……)你们打算怎样控制水流的速度？(预设：通过控制滴孔的大小和水位的高度来控制水流的速度。)如何来划分10分钟的时间刻度？(预设：让水一直滴10分钟，每隔一分钟画一条刻度。)
3.布置任务：引导学生分组讨论设计方案，用图文结合的方式画出设计图。
4.交流：指导学生汇报交流各自小组的设计，互相点评补充，完善自己小组的设计方案。(教学提示：设计方案是否完善是制作水钟的关键，这部分要引导学生不断思考，完善设计，并清楚地知道自己的操作过程。)
制作
1.提问：课堂上的制作时间有限，应该怎样更快地标出1～10分钟的时间刻度？(预设：确定合适的滴水速度，由秒表计时，用记号笔在塑料瓶壁上标出水流出1分钟和5分钟时的刻度，然后依据水位推算并标出10分钟内的其他时间刻度。)
2.布置任务：分发制作材料，指导学生按照各自小组的设计图制作水钟。(教学提示：快速巡视全班并及时指导，如提醒学生避免打孔过小或过大，孔过小会导致水流速度过慢，使容器中水位上升变慢，进而影响标刻度时的准确性；孔过大则滴漏的水就容易很快到瓶盖。)
测试
1.布置任务：根据课堂实际情况，指导学生进行1分钟、3分钟和6分钟的计时准确性测试。
2.交流：引导学生交流自制水钟的制作过程及计时的准确性。
评估与改进
1.提问：你们的水钟制作简单吗？计时准确吗？(预设：我们的水钟制作简单，但计时不够准确。）影响水钟计时准确性的因素有哪些？（预设:有容器形状、刻度划分、滴孔大小、水位高低等因素。）
2.布置任务：指导学生改进各自小组的水钟。（教学提示：如果学生想不出改进措施，可以将比较精准的水钟与出现问题的水钟对比展示，让学生在观察中比较，在制作中学习。）
拓展
与小结
1.提问：除了水，还可以用哪些能流动的物体来制作计时工具？(预设：可以用沙制成计时的沙漏。)
2.拓展：没有关紧的水龙头可以看成一个滴漏，如果每秒钟滴一滴水，每滴水体积为0.05毫升，请计算一年(365天)从这个水龙头大约流失多少升的水？[预设：0.05×60×60×24×365＝1 576 800(毫升)＝1 576.8(升)。]这些水直接浪费就太可惜了，所以大家平时要注意关紧水龙头。
板书
设计
3.3 我们的水钟
原理：水滴以恒定的速度往下滴
制作流程： 明确任务→设计方案→制作→测试→评估与改进
影响准确性的因素： 滴孔大小、水位高低、水流速度、容器形状、刻度划分……
教学
反思
在前一课的教学中，学生完成了“观察水流速度”和“测量水流的速度及变化”的实验，对将流水作为计时工具及其原理有了一定的理解，也有了制作水钟的欲望和理论基础。所以，在本课的教学中，首先直接向学生出示本课的任务，然后引导学生就水钟类型、水钟计时原理、控制水流速度、刻度设置四个方面开展讨论，建构水钟的理论模型，用画图的方式设计水钟。再引导学生按照自己的设计加工、组装水钟，并且将做好的水钟与钟表对照，根据测得的结果判断自己的水钟计时是否准确。最后，组织学生反思，引导学生充分研讨，让他们自己提出改进措施，并通过对水钟评估与改进，思考“还可以用哪些流动的物体来制作计时工具？”树立创新意识并进一步了解技术的核心是发明，是人们对自然的利用和改造。
本课的教学让学生经历了一个思考方案—制订计划—实施方案—检验成果—寻找原因—改进完善的探究活动过程，由此让他们意识到，一项科学成果要想经得起实践的检验，就必须不断反思和改进，逐步完善。
课后
作业
见“状元成才路”系列丛书《创优作业100分》对应课时训练P34第三题。
三、选择题。
3.在制作水钟时，我们要提高水钟计时的准确性，以下措施中能达到目的的是( )。
A.尽量选用大的容器 B．打孔时尽量小 C．保证水流速度均匀
参考答案
三、3.C
五上《计量时间》单元教学设计
3.我们的水钟
小学科学教学网资源建设团队 金巧玲
【教材简析】
前一课《用水计量时间》中发现的水流速度特点，为本课制作水钟激发学习兴趣和奠定理论基础。本课学习中，学生要运用已掌握的知识设计一个水钟，用图文的形式对自己设计的水钟进行描述，并要亲自动手制作一个水钟，还要在实践中检验自己的水钟是否能准确计时，以及对水钟的设计进行改进。这个过程也是一个促进学生思维发展的过程。本课鼓励学生在讨论与分享的过程中表达想法、阐明创意，在实践中培养研究科学的兴趣，在合作中体会团队和谐分工的重要性。
本课主要是引导学生经历一个初级的、完整的科学工程活动。整个科学工程活动在良好的思考情境下开展，重点开发学生的设计与制作能力，并在改进中对自制水钟进行理论联系实际地系统分析，提出多种改进措施。
【学情分析】
通过前一课的教学，学生观察到“滴漏实验”中水流速度的特点，对水钟作为计时工具的原理具备了一定的理论基础，且激发了制作简易水钟的欲望。水钟的设计、制作、分析与改进指向学生高阶思维的发展。学生可能无法清晰表达设计的意图，需指导学生通过图文结合的方式阐明创意。在制作的过程中，小组成员可能因参与积极性、性格等原因配合不默契，教师需引导学生发挥各自的作用，和谐分工合作。自制水钟的计时准确性不一定能达到学生的预期效果，需根据实际情况进行多次迭代。
【教学目标】
科学观念：设计与制作水钟时，应用控制水流速度的方法，使水钟计时更加准确。
科学思维：基于水流速度的规律设计方案，阐明自己的创意；通过有说服力的论证，认同或质疑设计方案，并初步判断可行性和合理性；在改进中，应用创造性思维的方法，提出多种改进措施。
探究实践：在实践中，有初步构思、设计、实施、验证与改进的能力；设计时，运用画图和文字描述的方法设计方案，并据图制作水钟；在测试与评估中判断水钟的准确程度，根据实际反馈改进水钟的设计与制作，并展示。
态度责任：在制作水钟的过程中，感受到科学制作带来的乐趣，体会分工合作与和谐地开展探究实践的重要性；体验到完成一个科学工程需要不断重复实验，在实验中逐步完善。
【教学重难点】
重点：设计与制作水钟。
难点：通过图文结合的方式表达制作水钟的方案，并根据设计方案进行制作。
【教学准备】
教师：教学课件。
学生：1.铁架台、剪刀、美工刀、塑料瓶、工字钉、直尺、胶带、记号笔、秒表；2.设计方案的记录单。
【教学过程】
一、回顾思考、聚焦问题（预设3分钟）
材料准备：课件
1.上节课我们观察了“滴漏实验”中的水流速度。水流的速度有什么特点呢？
2.人们曾用一个底部钻有小孔的碗，放在水中，让碗慢慢下沉来计量时间。我们可以做一个类似的计时器。
3.明确任务：让我们制作一个计时10分钟的水钟。揭示课题：我们的水钟（板书）。
【设计意图】引导学生回顾水流的速度特点，并认识古人利用水流计时的应用，明确本节课的主要任务。
二、设计方案（预设12分钟）
材料准备：设计方案的记录单
1.制作水钟，我们需要考虑哪些问题呢？我们一个一个来思考并解决问题。
（1）制作水钟需要哪些材料？
打孔用什么好呢？切割用什么工具？……
（2）怎样控制漏水的速度？请用画图的方式表示。
（3）如何来划分10分钟的时间刻度？
2.图文结合，设计方案。
你将要怎样一步一步完成你的制作呢？用画图与文字结合的方式设计方案吧！
3.学生设计方案，教师给予适当鼓励和指导。
4.请学生说一说自己的设计方案，初步判断可行性和合理性。
【设计意图】图文绘制设计方案是技术与工程的重要环节。学生担任工程设计师，用图文结合的方式表达设计，在讨论中培养科学思维。
三、制作（预设：13分钟）
材料准备：铁架台、剪刀、美工刀、塑料瓶、工字钉、直尺、胶带、记号笔、秒表
1.教师讲述：接下来，请按照自己的设计加工并组装水钟。也可参考插图来确定制作的流程。做好每分钟水流量的记录，分别标出 1～10 分钟的时间刻度。
2.学生制作水钟活动。
【设计意图】学生担任工程技术人员，在产品制作过程中，需熟练读取设计方案并精准制作。教师指导学生合理安排制作步骤，学生之间分工合作、和谐探究。
四、测试（预设：5分钟）
1.提问：自己制作的水钟计时准确吗？怎么测？
2.学生进行测试活动。考虑课堂时长，课堂上仅测试2-3分钟内计时是否准确。
【设计意图】学生在相同的验收标准中测试，了解自身产品的精准性与不足之处，在观察等待中静心思考。可创设长时课堂，建议给予更多时间测试。
五、评估与改进（预设：5分钟）
1.提问：根据测试结果，你的水钟计时准确吗？如果不够准确请说一说为什么，怎么来改进呢？如果很准确，请向大家分享经验。
2.提问：制作水钟简单吗？说一说你的体会。
【设计意图】学生在产品测试结果中反思设计与制作的不足之处，并进行改进。教师引导学生要考虑减少材料消耗来节约资源与降低成本，通过缩短工期来提高工作效率。
六、拓展（预设：2分钟）
提问：除了水，还可以用哪些能流动的物体来制作计时工具？课后同学们也可以尝试用其他流动的物体制作水钟。
【设计意图】学生掌握本节课的学习内容后，能迁移应用。通过举一反三、发散思维的方式，运用流动物体的流动规律制作更多的计时工具。
七、板书设计
【疑难解答】
分析学生自制水钟计时不准的原因。
自制水钟计时不准的主要原因有设计不够合理、制作不精细和使用不规范。设计时，控制水流速度的方法不够合理，如孔径过大或过小、水位过高或过低等。制作时不精细，划分时间刻度时太粗心大意了，没有平视去标刻度；容器形状不规则，标不好刻度；每隔一分钟，水位变化不明显；记号笔的笔头太粗，每个刻度线有粘连等。使用时，学生通过斜视来计时，读数错误。
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