1 让小车运动起来
【教材与学情分析】
教材分析：《运动和力》单元是2017教科版四年级上册的第三单元，本单元指向力是物体运动状态改变的原因。学生将认识物体的运动与其作用力之间的关系，认识到改变物体静止或运动状态必须要有力的作用，力的大小、方向不同对物体运动的影响也不同，物体的运动情况不同产生的能量也不同，能量还会以各种形式存在。
《让小车运动起来》是《运动和力》单元的第1课，本课教材中设计了四个部分内容，本人依据新课标和学情进行了适当的调整，如下：
学情分析：认知层面，学生在三年级时已经发现有时物体是相对静止的，有时是运动的。生活中已经见过并体验过各种各样运动着的车辆，也对这些车如何运动起来的原因有了一定的了解。但是，他们并没有从科学实验的角度去研究小车运动和力的关系。
技能技术层面，基于四年级学生认知思维及动手能力的特点，利用秒表计时将会带来比较大的误差，如反应快慢误差以及秒表操作失误引起的误差，还有平均值计算的失误，于是我引入了掌控板自动感应计时器。掌控板自动感应计时器的操作更加简单，自动感应小车经过起点终点的时间差，自动生成三次平均值。因此，用掌控板感应计时器准确计时，用实验数据说明拉力大小和小车运动快慢之间的关系，是本节课的一大亮点。
【教学目标与重难点】
教学目标
科学概念目标：知道力可以使静止的物体运动，使运动的物体静止。了解不同类型的车有不同的动力类型。
科学探究目标：
1.调查了解不同类型的车的不同动力系统
2.会安装用重力拉动的小车
3.会研究拉力大小与小车运动快慢之间的关系
4.能用熟练运用掌控板感应计时器测量小车行驶时间，用实验数据证明自己的推测
科学态度目标：发展进一步研究运动和力之间的兴趣，意识到要用实验数据作为证据。
科学、技术、社会与环境目标：
1.体会到生活中车辆类型是丰富多彩的，具有不同的动力类型。
2.感受到创新实验器材可以让探究更顺利。
教学重难点
教学重点：利用掌控板感应计时器进行实验探究拉力大小和小车运动快慢之间的关系
教学难点：有序地进行合作探究，并用掌控板感应计时器准确计时，用实验数据说明拉力大小和小车运动快慢之间的关系。
【教学准备】
学生准备：（六人一组）
小车、垫圈，棉绳、掌控板自动感应计时器套件（包括掌控板、扩展板、编程程序、红外线感应器）、小车轨道、记录单。
教师准备：
全班汇总表、多媒体课件、微视频。
【关键问题与活动设计】
关键问题1：如何调试小车到站时间？
关键活动1：
1.讨论对比实验的条件：规定起点和终点。
2.思考：利用改变垫圈数量来调试小车行驶时间。
3.方法指导：利用掌控板计时器准确测量小车运行时间，自动生成平均值。
关键问题2：为什么垫圈数量越多，小车运动越快，你能联系力的情况完整解释吗？
关键活动2： 通过研讨活动指向不同垫圈个数产生的重力不同，转化的拉力不同，理清垫圈重力、拉力和速度三者的逻辑关系，总结拉力大小对小车运动快慢的影响。
【过程设计】
学情探测：
1.调查：各种各样的车的动力（了解学生前概念）
2.说一说：师生交流，了解不同类型的车有不同的动力。要使车从静止变运动，必须给他一个力。
一、聚焦：准时到站的小车（3分钟）
1.选一选：明天我11点到达杭州准时开会，选择什么交通工具最合适？选择的原因是什么？
2.出示微视频，学生了解动车的低误点率，知道准时的重要性。
3.出示任务：能不能也做一辆准时到站的小车，行驶1米距离的到达时间2秒到2.5秒。首先，得让小车动起来。（揭题，板书）
二、探索：调试小车，完成任务（预设20分钟）
（一）利用给定材料，让小车运动起来
1. 引一引：现在我们要调试一辆准时到站的小车，首先要让它动起来。
2.出示教具：静止的小车、带钩子的棉线、垫圈若干。
3.做一做：尝试用这些材料让小车运动起来。
注意：一个一个地增加垫圈，当小车刚好能运动起来时回到座位。音乐声响起结束实验。
4.学生交流实验结果。说一说：
(1)让小车运动起来的动力是什么？
(2)垫圈向什么方向运动？（引出重力概念，直观的感受重力）
(3)垫圈向下的重力是怎么让小车水平运动的？（引发思维冲突，引出重力到拉力的转化）
(4)一个垫圈不能让小车运动起来，为什么？
总结规律，达成共识：垫圈的重力转化为棉线对小车的拉力，让小车从静止到运动。要足够大的力才能让小车运动起来。
（二）调试一辆2秒到2.5秒到站的小车
1.PPT出示调试标准。
2.想一想：如何调试小车到站时间？如何进行准确计时？
（1）讨论对比实验的条件：规定起点和终点。
（2）利用改变垫圈数量来调试小车行驶时间。
（3）利用掌控板计时器准确测量小车运行时间，自动生成平均值。
3.微视频： 微视频认识掌控板计时器，指导规范操作。
具体步骤如下：
（1）挂好垫圈，小车放于起点线。 （2）按A键（开始） （3）放开小车，开始计时
（4）结束时用手挡住末端小车。 （5）重复以上步骤3次，记录数据及平均值。 （6）按复位键清除上一组数据。
（7）按需增加或减少垫圈，重新调试小车行驶时间。 （8）调试成功，记录数据并将结果贴到全班汇总表 （9）组内交流，准备汇报。
4.贴一贴。请生示范将平均数贴在班级记录单中。
详细指导：找到自己的小组，将圆片贴于对应的取值区域。颜色表示不同小组，横向表示垫圈个数，纵向表示小车行驶时间。
班级记录单
5.实验注意事项：
（1）组内分工合作：操作小车、操作掌控版、配重、挡末端小车、记录数据、贴圆片。
（2）小车到终点站时，用手挡住轨道末端，防止小车跌落。
（3）每组垫圈数测量三次，取平均值。完成记录单。
（4）实验时间12分钟，音乐声响起整理实验材料。
6.讨论分工，开始实验。
三、研讨：小车运动与拉力大小之间的关系（预设10分钟）
1.评价和检测任务：你们完成2秒—2.5秒到站的任务了吗？怎么调试的？
2.议一议：垫圈数量越多，小车到站时间越短，行驶速度越快。你们同意吗？
出示班级记录单。
3.说一说：PPT出示问题。
问题1：4个垫圈和8个垫圈有什么区别？
问题2：重力大小不一样，转化的拉力大小呢？
追问：现在为什么垫圈数量越多，小车行驶速度越快？你能完整得解释吗？
4.学生总结：垫圈数量越多，重力就越大，转化的拉大越大，小车行驶速度越快。
5.想一想：实验中，你是怎样让运动的小车停下来的？
总结规律，达成共识：要使静止的小车运动起来，需要给它力；如果要让运动的小车静止，也需要用力，这个力是阻力。要让小车运动得更快，所用的力要越大。（板书）
四、拓展：应用拓展，解释生活（7分钟）
1.出示踢足球的图片。
议一议：足球运动员是怎样改变足球的运动状态的？
学生交流:如脚踢静止的足球，可以使足球运动起来；脚踩住足球，可以使足球静止；通过脚踢的用力大小控制足球的运动速度等。
2.想一想：关于运动和力，你还有什么新的问题产生？
【板书设计】
1.让小车运动起来
主板书：
动力
静止 运动
阻力
拉力越大，小车运动越快；
拉力越小，小车运动越慢；
副板书：
全班汇总表
【作业设计】
查资料，尝试解决自己提出的新问题，记录在科学记录本上。如：
1.还有那些力可以让小车运动起来？
2.怎么准确测量力的大小？
3.其他的力也符合这样的规律吗？（力越大，物体运动速度越快；力越小，物体运动速度越慢。）
【反思评价】
在深入解读《新课标》、理解教材编写意图和深入分析学情的基础上，我对本课教学内容进行了适当的处理，取得了良好的教学效果。现将本课教学反思如下：
一、“运动和力”指向大概念的学习活动
1.还原认知，激发思维，引入前概念。课前让学生调查各种车的动力类型便于教师提前了解学生对“不同类型的车有不同的动力”的前概念，意识到让小车运动起来要有动力，自然地将运动和力联系起来。同时，为后续研究拉力大小对小车运动快慢的研究做铺垫。暴露学生前概念的过程，也是试图还原人们认识事物的真实过程。
2．自主探究，分析研讨，建立具体概念。基于课标内容和学生的学情，我把教学难点定位在“有序地进行合作探究，并用掌控板感应计时器准确计时，用实验数据说明“拉力越大，小车运动越快；拉力越小，小车运动速度越慢。”的这个具体概念上。
（1）让学生尝试发现和解释一个主要矛盾事件，引起概念冲突。本节课垫圈数量与小车运动快慢的关系是主要矛盾事件，教材中要求多个多个地增加垫圈，依次研究垫圈数量增加对小车运动速度的影响。我做了调整，不规定不限制垫圈数量，让孩子在充分的自主探究中调试最终行驶1米距离用时2秒-2.5秒范围内到站，从而归纳出垫圈数量与小车运动速度的关系，体现学生的主体地位。让学生在自主选择和探究中，靠近时间取值范围完成任务，得出最佳垫圈数量。
（2）鼓励和引导认知调整，建立概念模型。在学生充分探究和思考后，进行研讨，这也是本课的重难点。学生在汇报时很容易得出“拉力越大，小车运动越快”的结论，但可能会忽略用实验数据阐述自己的观点，在这里要培养孩子们的证据意识。班级记录单的适时切入和呈现，引发思考与讨论，最终学生自主发现其中的奥秘，总结规律，提炼科学概念。研讨时从垫圈与小车运动速度的现象认同，再分析现象本质，每一个现象背后都是一次思维的提升。其中，4个垫圈和8个垫圈的对比，引导学生辨析重力大小不一样，转化的拉力大小就不一样，导致小车运动速度不一样。教师适时的引导和提问提供了学习支架，学生最终理清垫圈数量、拉力、速度三者之间的关系，建立具体概念。
3．拓展应用，深化思维，指向大概念。足球的讨论拓展环节旨在让学生运用所学知识解决实际情境的问题，帮助学生从小车的运动迁移到足球的运动，从而更好地理解运动和力的关系。这样的设计加强学生对科学知识的运用，拓宽思维的广度，加深核心概念的理解。
4．教学后，深化大概念。指向大概念的教学并非一蹴而就，需要不断深化，举一反三，用理论指导实践。因此本节课作为单元起始课，要对整个单元的学习起到引领作用。最后，你还有什么新的问题产生？本节课只研究了关于拉力作为小车动力的运动情况，孩子心中一定还有很多想研究的问题。虽然在有限的课堂时间里，他能够研究的方面并不多，但是相信在这节课后他已经能够挑选适合的材料、利用正确的方法继续进行探究力和运动的关系，深化运动和力的大概念。这是单元起始课的引导意义，引发孩子继续探究的欲望。
二、优化教学具，提高数据精度
《让小车运动起来》本课教材中选择的是用秒表来计时，小车通过相同距离比较时间的方法来比较速度，基于四年级学生认知思维及动手能力的特点，在秒表在使用过程中，由于人的反应快慢不同以及按键操作等会导致计时存在较大误差，导致科学性降低。
于是在教具选择上，我选用了利用红外线感应探头以及编程的工具组合制作了掌控板计时器。掌控板自动感应计时器的使用可以避免由于人为反应产生的误差，自动感应小车经过起点终点的时间差。另外，在教具的编程程序中，我设置了三次数据自动生成平均值的编程程序，大大减少学生计算平均值的时间，避免了计算的繁琐和误差，提高了实验效率。
并且，掌控板计时器操作比秒表更加简单，深受学生喜爱。实施过程中，我采用微视频讲解掌控板计时器的使用以及实验规范操作，这对于操作和观察都具有较好的指导意义，在遇到问题的时候也能够有针对性、较快得到解决，对于有限的课堂时间来说非常关键。所谓巧妇难为无米之炊，好的教具就是一节课的“好米”。
三、基于学习路径，优化记录单，培养实证意识。
科学需要证据，证据包括观察和数据。而科学学习中实证意识的养成，不仅要培养学生实事求是的科学态度，还要使学生掌握科学观察、描述、论证的方法。本节课，学生的观察、描述、论证都是以事实为依据开展的。基于此，我设置了本节课的学习路径：（记录实验数据）个体数据——数据库——寻找规律——应用规律（调整垫圈数）。于是数据库的建立至关重要，数据库的建立依托于记录单的优化设计。我设置了2份记录单：小组记录单和班级记录单。记录单的有效设置，促进思考，为实验后的研讨环节提供了依据和支架。研讨过程中学生关注点发生两次改变：从关注本组到关注他组再到关注全班。都依托于记录单的呈现，从个体论证到集体论证，每一次关注点的改变都能引起学生对实验过程及结果的思考。集体论证体现在班级记录单的汇总，每一组的数据结果以贴圆片的方式呈现在记录单中，就是汇总数据，形成数据库，发现规律。学生利用这个规律去解释自己的调整策略，从而得出垫圈数量与小车运动速度的关系。学生在寻找证据时，思维递进发展。
小组记录单：
班级记录单：
四、基于任务驱动，先行评价表
本课我采用任务驱动的学习方法，分为以下四个阶段：一、出示任务。生活情境引入，动车准时的重要性。二、执行任务。阶段一是让小车运动起来，阶段二是利用掌控板计时器调试一辆准时到站（2秒-2.5秒)。三、评价和检测任务。用实验数据和班级记录单呈现的规律说明垫圈数量（重力）、拉力、速度三者之间的关系。四、任务迁移。运用所学知识解决实际情境的问题，从小车的运动迁移到足球的运动，更好地理解运动和力的关系。
从学生的角度来说，“任务驱动模式”是一种有效的学习方法。一个“任务”激发他们的学习欲望，逐步形成一个良性循环。每个学生都能根据自己对当前任务的理解，运用已有的知识和经验提出研究的方案、解决问题的方法，为每个学生的思考、探索提供了开放的空间和机会，使课堂教学过程充满民主、个性，课堂氛围真正活跃起来。
执行任务过程填写《调试标准自评表》，引导学生关注实验操作过程，深入思考本组的实验结果是否准确，为后续集体论证时做好内容铺垫。
在本课教学中，教学效果良好，学生兴趣高，参与度高，进行了充分地探究，思维得到了提升，学习层层递进。但这节课中还有很多不足之处，我会且教且思，砥砺前行！
