教科版小学科学五年级下册时间单元教材分析

							 教科版小学《科学》五年级下册《时间》单元教材分析
            瑞安市安阳实验小学   彭青青

一、 单元概述
（一）单元教学意义
 “时间”听起来很熟悉，可又看不见、摸不着，非常抽象，但时间是不停地
在流逝的。“时间”单元的研究就是从感觉时间流逝开始。学生在听到“时间”
一词的时候，很自然地就会向导手表与时钟，因为手表和时钟可以告诉我们过去
了多少时间和现在是几点钟。可是如果反过来思考：手表和时钟是人们为了计时
而发明的，在手表和时钟发明之前人们是怎样来知道时间的呢？这样就引出了
“在时钟发明之前”“夜间的计时器”“用水测量时间”“做一个水钟”等课题
的研究。本单元就是这样要让学生在“创造”（制作）计时工具的实践过程中，
了解人类计时仪器的发展史，感受人类对“时间”的认识发展过程，从而加深对
科学的理解，加深对科学与技术关系的理解，认识到时间是不以人的意志为转移、
以不变的速度缓缓流逝的。同时，在整个单元的学习过程中，还将不断地引导学
生去感知、体验一定时间间隔的长短，以帮助他们逐步建立时、分、秒等时间单
位概念。
（二）单元组成
１．时间在流逝
２．在时钟发明之前
３．夜间的计时器
４．用水测量时间
５．做一只水钟
６．用摆计时的钟
７．测量摆的快慢
８．调整钟摆
９．保持时间统一
１０．寻找时间的痕迹
（三）单元概念关系


                                  -1-
                   日晷


                            蜡烛钟
          太阳

                            沙漏
 时间
                            水钟

                            钟摆
          有规律运动
           的装置              机械钟

                            石英钟

                            原子钟

                            脉冲星…
                             星…

(四)单元目标
科学概念：时间可以通过对太阳运动周期的观察和投射形成的影子来测量，一些
      有规律运动的装置也曾被用来计量时间。计时工具准确性的提高要靠
      设计、材料等的改进。
             、    、   、
过程与方法：经历“太阳钟”“蜡烛钟”“水钟”“摆钟”等计时器原理的探究
      和制作过程，经历感受时间从模糊到精确的活动过程。加深对控制变
      量的对比实验在科学探究中作用的理解。
情感态度价值观：能意识到时间不以人的意志而改变并以其固定的速度缓缓流
          逝；在对科学发展史的了解中，促进学生对科学本质的理解；
          培养学生持之以恒、为获得一个精确实验结果不断进行研究的
          意志品质。

二.各课活动编排及建议

                  １.时间在流逝

编者意图:
  时间是一个很难加以描述的词汇,要让学生感受到时间的存在,并且进行研


                                   -2-
究必须借助客观的物体.本课是“时间”单元的起始课，主要引导学生用自己的
方法估计时间，感受时间。

教学目标：
科学概念: “时间”有时使指某一时刻，有时则表示一个时间间隔（即时
        长）；钟表是现代人们用于计量时间的常用工具；在不同的情况下，
        我们对相同时间的主观感受会不一样，但时间是以不变的速度在流
        逝的。借助自然界有规律运动的事物或现象，我们可以估测时间。
过程与方法：经历运用各种方法感受 1 分钟长短的活动过程，从而
         能合理地估计 10 分钟、1 小时我们能做哪些事情。
情感态度价值观：意识到时间的长短不以人的意志而改变，时间以不变的速度在
          流逝，我们要珍惜时间。

活动编排及实施建议：
活动一:现在几点了
  “现在几点了”是让学生不看手表估计现在是几点钟。这个活动不是简单
地让学生猜现在几点了，而是要促进学生思考我们可以根据什么来估计现在的时
间，教学中教师要尽量调动学生原有经验烁烁自己或别人是根据什么来估计时间
的。再看看手表，我们根据自己的方法估计得是否正确。因为这是一节单元引入
课，如果这个活动开展得充分，就为学生以后的学习打下了基础，并且与以后的
几课产生结构。
活动二:一分钟有多长
  “1 分钟有多长”这个活动，意在让学生通过具体的事物来描述时间的长短。
1 分钟，在我们的心目中是一个很短的时间段，但是 1 分钟到底有多长？学生可
能没有真正地去注意过。我们可以用哪些方法去感受？就是要引导学生用更多的
方法充分地感受 1 分钟的时间间隔。教材中有两个学生在对话：每分钟心跳是
80 次，以及阅读书籍和用手打节拍的插图。提示学生 1 分钟可以这样来感受它
的长度。在这个过程中教师要让学生这样描述时间：1 分钟大约是我心跳 80 次
吧„„”在对分钟有了直观的认识后，再让学生对“10 分钟又有多长”“1 小时
有多进行描述。有了 1 分钟的感受，相信学生会运用更多的方法对“1 个小时”
进行描述。

                                      -3-
活动三:过去多长时间了
     课上到这里，那么“这节课过去多长时间了 呢？”教师在学生研究投入的
情况下提出这样的问题，学生往往对过去的时间要么估计过短要么过长。原因就
是课堂上过于投入或者没有兴趣，影响了他们的估计。针对学生出现的问题教师
可以问学生：“什么时候感觉时间过得特别快？”“什么时候感觉时间过得特别
慢？”，这是对刚才的估计寻找归因。那这节课真的比原来长了（或者比原来短
了）很多吗？于是引出了“时间有快慢吗”的讨论话题。这个问题就让学生自己
去辩论，使学生知道时间是不会以人的意志而改变的，它总是以不变的速度缓缓
流逝。

活动实施建议：

1、   要遵循学生的年龄特点，开展学生感兴趣的活动。

2、   注重学生的亲身体验和感受，让学生真正成为科学学习的主体。

过度语：
      现在几点钟了？我们可以看自己的手表。可是古代人没有手表怎么知道
时间的？因为在第一课的学习中，他们知道了借助身边很多能够感受时间。也为
下一课的学习奠定了基础。



               ２.在时钟发明之前

编者意图:

     引导学生对人类最早的计时方法“日”进行了解，了解“天”的

具体计时方法——时辰。讨论“太阳钟”的计时原理和阴天、夜间不

能计时的，为下一节课“夜间计时器”作铺垫。

教学目标：
科学概念: 古时候的人们根据生活的需要，把昼夜交替的一个周期算作
        一天，并把一天划分为十二个时辰；随着时间的变化，阳光下物体
        的影子的方向、长短也会慢慢地发生变化，根据太阳和影子的关系，


                                    -4-
      古人制成了“日晷”用于计量时间。
过程与方法：制作一个“太阳钟”，思考和理解太阳钟计时的原理,并发现太阳
      钟的弊端。
情感态度价值观：感受人类对时间的认识和探索过程.

活动编排及实施建议：
活动一:用太阳来计时
  现在几点钟了？我们可以看自己的手表。可是古代人没有手表怎么办？在
第一课的学习中，他们知道了借助身边很多能够感受时间。学生根据自己的原有
认知会很快地做出回答：古人利用太阳的东升西落来判断时间。学生们还会想到
古人还用“流水”“香炷”等计时。对于古人来说，他们最早的时间单位可能是
“日”了——日出而作，日落而息。有了最初的计时单位后，慢慢地需要对一天
的时间进行划分。那古人又是怎么划分一天的呢？在这里可以让学生说说自己知
道的关于古人的计时方法：古代所说的 子、丑、寅、卯、辰、巳、午、未、申、
酉、戌、亥分别代表几点；古代的一个时辰是现在我们规定的的几个小时。中国
古代的“十二时辰”计时，对于现代学生来说是比较难以理解的。建议教师在上
课前应该让学生收集有关古人的“十二时辰”计时资料，为本课的学习奠定基础，
同时也为他们理解古代和一些近代的文学作品打好基础（许多文学做中有用十二
时辰表示时间的）。活动尽可能充分，这样才能更深入地研究教材安排的第二个
活动。
活动二:用光阴来计时
  在了解了古人一天的时间划分后，发展比较快的学生就会产生这样的问题：
古人是怎么知道现在是“午”时还是“申”时等时辰的呢？他们也像现代人一
样有像手表或者时钟那样的计量时间的仪器吗？这就引出“用光阴计时”这个
活动的研究。如何利用光阴进行计时呢？教师可放手让学生自行设计，但教师心
中应该明白，让学生设计太阳钟本身并不是苛求孩子能制造准确的计时工具，而
是希望学生能在设计的过程中更好地了解日晷的构造和原理。当然如果有科学工
具箱的教师，这个活动要充分地展开，课堂上教师还要留有时间让学生用日晷去
计时。
活动三:讨论与思考


                                  -5-
  在计时的过程中学生会发现日晷显示的时间与手表的时间有一定的误差，这
就引出了太阳计时的缺陷性。组织学生对太阳钟进行分析，它在实际使用中会有
哪些问题。也为第三课的学习埋下伏笔，使学生在学完这课后能进一步思考。如，
古人阴天怎么办，到了晚上怎么办等问题。
活动实施建议：
1、这节课的三个活动是相互联系的一个整体，每个活动都有自身的价值，同时
也对下个活动产生一定的影响，所以教师在处理教材时不要将其孤立地分开。
2、对“时辰”的概念的教学目标定位要准确，只要学生理解，出示时间，能算
出时辰，出示时辰能说出时间，不需要很熟练，只要会算就行。对各时辰相对应
的时间，教师可采用一些游戏或竞赛的形式，让学生在不知不觉中记住。
3、工具箱里的日晷是塑料的，其对折的角度要根据你所在地的纬度进行调整的，
学生通过对太阳钟的操作，理解利用太阳计时的原理。
（当然也可以利用一张薄纸板、木板、半圆规、磁性罗盘 、透明胶条等材料自
己制造日晷。）

附相关资料：怎样做一个日晷仪
  材料：
  一张薄纸板
  木板或纸板基座
  （ 30 厘米×15 厘米）
  半圆规、磁性罗盘
  透明胶条
  制作方法：
  用一张薄纸板可以剪成一个直角的三角形，这就是一个指示针。但首先你要
知道，你所在地的纬度，这是一条想像的、环绕地球的圆线，纬度线与赤道平行。
从赤道到地球的极分成若干个度数，赤道的度数是零度，北极是北纬 90 度，南
极是南纬 90 度，你可以在地球上找出你所在的纬度。美国约是在北纬 30～50 度；
中国约是在北纬 5～55 度。
  假设你所在的纬度是 40 度，这就是你所做的三角形最长边（斜边）的角度。
在直板上画一个 15 厘米长的基线（如图 1），再画一个 90 度的角，沿这个角边


                                       -6-
线向上约长 13 厘米，从底线量出 40 度的角，并沿这个角画直线，完成了这个三
角形。这条斜线长约 20 厘米，剪下这个三角形。画一个 30 厘米×15 厘米的方
块，再把这个方块的中间对折，使之成为两个边长 15 厘米的正方形。在这个长
方形内画一个半径为 15 厘米的半圆。这样，就做成了一个底座。用胶条把前面
的三角形贴在这个底座上，三角形的底边就放在使长方形分成两个正方形的折线
上，三角形 40 度角的斜边端点放在半圆的中心（如图 2）。
  用一个罗盘针使太阳表成南北走向（如图 2），使日光表站立的直角边向北，
圆心向南，也可以使直角边向正北方向而不是磁极的北极。一般街道都是正南正
北的，你也可以在晚上借助北极星来确定正北。
  日晷仪安置完毕后，在底盘上记下每小时的太阳阴影的位置。你可以得到日
晷仪开始的时间在半圆的开始处是 6 点，在三角形的直角边处是 12 点，在半圆
的另一端是下午 6 点。每一个小时间距是一样的。这样，在晴朗的天气，你就可
以用日晷仪来测时间。


日晷
     日晷又称“日规”，是我国古代利用日影测量时刻的一种计时仪器。 通常
由铜制的指针（晷针）和石制的圆盘（晷面）组成， 在晷面的正反两面刻画出 12
个大格，每个大格代表两个小时。 当太阳光照在日晷上时，晷针的影子就会投
向晷面。太阳由东向西移动时，投向晷面的晷针影子也会慢慢地由西向东移动。
移动着的晷针影子就好像是现代钟表的指针，晷面也就 好比是钟表的表面，以
此来显示时刻。
     日晷依晷面所放位置的不同，可分成地平日晷 (晷面水平放置而晷针指向
北极，其晷面和晷针夹角就是当地的地理纬度)、赤道日晷(晷针平行地球自转轴
而晷面呈北低南高状摆放，其晷面和晷针垂直)等。

过渡语：
     在没有太阳的夜间，古人是怎样计时的？




                                       -7-
                3、夜间计时器

教学目标：
科学概念: 古人还利用燃烧的蜡烛、流动的沙子、流动的水等制成计时的工具，
因为它们的运动是有规律的。
过程与方法：经历制作蜡烛钟的活动过程；经历改进自己制作的蜡烛钟活动过程；
        经历设计和制作一个蜡烛报时器的活动过程。
情感态度价值观：意识到科学成果的制作需要不断的改进。

活动编排及实施建议：
活动一:做个蜡烛钟
  在没有太阳的夜间，古人是怎样计时的？课前可让学生围绕这个问题，利用
课前已收集的信息或者自己的推测、想象，充分地讨论交流关于古人夜间有哪些
计时的方法。在讨论的基础时间行，引导学生思考，古人在夜间常用的照明工具
主要是蜡烛，可否利用燃烧的蜡烛作为计时的工具？那么“蜡烛为什么可以作为
计时的工具呢？”这个问题与上节课的“太阳为什么能作为计时工具”有着同
样的含义。因为太阳的东升西落和蜡烛的燃烧都是一种空间的变化，时间和空间
有密切的关系，时间的测量是通过空间位移转换而来的。
 教材安排了“让我们用蜡烛做一个可以计时 10 分钟的蜡烛钟！”这个活动
的重点是希望学生在制作过程中，思考怎样来确定时间刻度（想比做更重要）。
当然还要提醒学生注意在制作过程中的安全问题。标号了时间刻度，就来尝试用
自制的蜡烛钟进行计时。“用我们自己的蜡烛钟来计时，准确吗？”学生根据于
手表的对照肯定会发现蜡烛钟的误差。这时就可引导学生思考， “影响计时准
确的因素有哪些？”希望学生对各种可能的因素进行分析，并设法进行控制。这
个环节的学习，是让学生对自己的学习成果与制作成果进行改进与反思，同时也
帮助学生理解古代蜡烛钟的制作技艺。
活动二:设计一个报时闹钟
  这个活动是探究的进一步发展，同时又是个趣味性的拓展活动。教师可以
根据课堂上的时间决定，如果时间比较紧张，就在课堂上讨论方法，将具体制作
放在它作为课外进行。


                                  -8-
活动实施建议：

  怎样做一个蜡烛钟？要给学生一个具体可操作的要求：

（1） 蜡烛的长度怎么计算，怎样测量？

（2） 蜡烛 1 分钟燃烧的长度该怎么测量？

（3） 在实验时，四人小组该怎么分工才能比较精确的确定时间？

（4） 燃烧的蜡烛该怎么拿？

（5） 实验时还需要注意什么？




                  4、用水测量时间

教学目标：
科学概念: 水流流动是有规律的，在一定的时间里，在统一装置里，水流的流量
     是基本一定的，但流速先快后慢。
过程与方法：经历记录 100 亳升水缓慢流完需要多少时、量筒里的水积聚到 10
        毫升和 50 毫升时需要多少时间的活动过程；并根据已有的经验进
        行推测和验证。
情感态度价值观：在探究中能做到乐于与人合作。

活动编排及实施建议：
活动一:认识两种类型的水钟
  古代人是怎么利用流水报时的呢？教材中分别安排了     、
                              “
                         “受水钟” 泄水钟”、
“漏壶”三种古人的计时工具，这三种计时工具是怎样计时?的我们要让学生站
在古人的角度上，考虑他们是怎样想到用流水来制成计时工具的。因为流水是一
种运动的事物，与蜡烛和太阳极为相似。这样的认识要让学生自己去体悟。接下
来的问题“流水和时间有哪些相似特点？”这是对上节课的太阳、蜡烛做计时工具
原因的进一步概括，发展了前两节课的思考。使学生感受到时间就像流水一样在
流动，更加形象地认识时间这一事物。


                                     -9-
活动二: 滴漏实验
  该活动是要让学生从思维层面转向实践操作，亲身体验上怎样用水来计量时
间的流逝。教材利用“滴漏实验”，使学生亲身经历流水计量时间这一活动。先
组织学生进行“ 100 毫升水从杯中缓慢流出需要多少时间”的推测实验活动，
根据这个活动推测这样的速度流 10 毫升与 50 毫升需要多少时间？在这个活动中
教师要有意识地培养学生有根据地进行科学推测。然后进行滴水实验。这三个活
动互相联系，所以每个活动学生都要充分体验，因为前一活动的学习情况直接影
响着下一个活动的开展。
  不用手表仅观察水的流动我们就能知道过了多长时间吗？这是对前面活动
的一个巩固与提高。接着教材创设了一个没有手表或者时钟的情境，根据刚才我
们对 100 毫升流水时间的记录，估计要多少时间，量筒内的水能积聚 10 毫升？
到 50 毫升时，需要多少时间？教师要指导学生记录自己的推测结果，并验证自
己推测的结果正确与否。错了，原因是什么？对了，原因又是什么？指导学生有
根据地进行推测，意识到推测要根据原有的经验与认识，而不是随意的猜想。
  在前面活动的过程中，学生也许会提出这样的问题：如果流水的速度慢了，
时间是不是也跟着放慢了？教材也提供了这样的提示，试图引导学生思考这一问
题，进一步体验时间的快慢是不会因为流水的快慢而加快或者防慢的。时间的流
逝我们不能控制，但是同样的时间里我们可以做多少事情是可以控制的。这就于
第一课产生了呼应。
  教材在结束的时候，向谁提出了“设计制作一个每分钟滴 60 滴水的滴漏”
的活动，延续了关于滴漏的研究，同时为下节课的学习打下了基础。
活动实施建议（滴漏实验的指导）:
1. 怎样才能知道我所测量的是流完 100 毫升水所需要的时间？
  先倒满 150 毫升的水，开始流时计时，当水位到 50 毫升时，再计时，这样
就是流完 100 毫升水所需要的时间。
2.为了能比较准确地测量出 100 毫升的水，你觉得在实验中应该注意哪些方面才
能减少误差？为什么？
（1）倒水前先用手堵住小孔
（2）指导学生看水位的方法：平视、凹线为准


                                      - 10 -
（3）如何计时？分工合作、同步进行（一人喊口令，一人看钟）



过渡语：
  经历了前一节课关于滴水计时的研究后，学生已经有了制作水钟的欲望和
理论基础。



               5、做一只水钟

编者意图:

  让学生经历“设计——制作——运用——改进”的科学探究过程。

教学目标：
科学概念: 古人利用流动的水制成计时的工具，因为它们的运动是有规律的。
过程与方法：能够运用画图和文字描述的方法设计制作水钟方案；并且能在实际
        运用过程中对自己的方案进行改进。
情感态度价值观：在探究中能做到乐于与人合作,并养成实事求是严谨的科学态
          度。

活动编排及实施建议：

活动一:设计水钟
  经历了一节关于“用水测量时间”的研究，学生已经有了制作水钟的欲望
和理论基础。本节课的重要活动是：设计水钟，制作水钟。教学时可先组织学生
进行小组讨论预备制作的水钟的类型、式样、材料、操作步骤等事项，教材要求
学生用图画设计方案，在插图的右边作了提示与思考，引领学生在制作设计方案
的时候，思考一些必要问题，有准备、有目的地制作计划。计划的完善是制作水
钟的一个关键，在这部分教师要引导学生，清晰地将自己的想法表示出来，反映
在计划上，并且清楚地知道自己的分工及操作过程。

活动二:做个水钟
 这是计划的实施阶段，要求学生在这个活动中严格按照自己设计的方案制作
水钟。其重点应放在怎样标出时间的刻度、控制水流的速度上。教材中有吊针的

                                 - 11 -
一幅插图，这里是提示学生根据日常生活中见到的一些事物，来控制水流的速度。
关于标时间刻度，教师要引导学生思考，怎样的做法比较简单。学生在做蜡烛钟
的时候已经积累下这样的经验，在这里学生会想到只要测 1 分钟或者几分钟就
行了，不需要测量 10 分钟。

活动三:用水钟来计时
  这个活动，是让学生在实践中检验自己的制作成果。在这个过程中学生会发
现自己设计的水钟可能不能准确计时甚至误差较大，这就促使学生对自己的水钟
进行改造。 整个活动过程中，学生再次经历了一个思考方案——制定计划——
实施方案——检验成果——寻找原因——改进成果的科学探究活动。要让学生意
识到，一项科学成果的完成光有方案是不够的，还要在实践中不断地尝试与改进。



                  6、用摆计时的钟

教学目标：
科学概念: 同一个单摆每摆动一次所需要的时间是相同的，根据单摆的等时性，
     人们制成了摆钟，使时间的计量误差更小。
过程与方法：能够根据自己的推测设计相关的研究方案；能够根据自己制作的摆，
      推测摆摆动的次数与什么因素有关；经历一个“观察现象——推理
      判断——制订方案——论证计划的可行性”的活动过程。
情感态度价值观：在探究中能做到乐于与人合作,并养成实事求是严谨的科学态

活动编排及实施建议：
活动一:观察钟摆
  随着社会越来越发达，人类对计量时间的要求也更加精确了，往往有的时候
需要以秒来计算时间。以前学生探究过的日晷、水钟、沙漏等一些简易的时钟，
已经不适应社会的发展了。摆钟的发明大大地提高了时钟的精确度。摆钟为什么
会比其他的计时工具都要精确呢？这对学生是一个有吸引力的问题。带着这样的
疑惑去观察摆钟的构造，会达到更好的效果。教材就是这样开始这节课的学习，
学生通过观察实物和内部构造图片。通过观察发现 ，同一座钟的钟摆每分钟摆
动的次数是相同的。那么是不是所有的钟摆每分钟摆动的次数都一样呢？教材引

                                  - 12 -
导学生自己用一条细绳和一个小重物制作一个简单的摆，并测量其每分钟摆动的
次数。由于学生使用的细绳长短不一样，每个摆每分钟摆动的次数也就不一样。
这就自然引发了摆每分钟摆动的次数与什么有关的问题。
活动二:问题与思考
  摆动的次数与什么因素有关？希望学生通过讨论做出自己的推测。怎么来验
证我们自己的推测？组织学生根据自己的推测，选择一种可能的影响因素作为研
究内容，并讨论设计一个研究方案。教材右下角给学生在讨论方案时，作了一个
提示。提示学生在制定计划时要考虑三方面的问题，一是选择研究的问题；二是
我们计划的可实施性；三是怎么对自己的计划进行改进。在交流计划时，也要从
这三个方面评价一个小组制定的计划。根据自己提出的问题制定一份研究计划是
本节课的活动重点。教材虽然对制作计划做了一定提示，但教师还须根据学生的
实际情况作一定的指导。



                  7、测量摆的快慢

编者意图:

     本节课是上节课的延续，教材目的是让学生通过实验发现摆长是

影响摆快慢的主要因素，摆的快慢与摆锤的重量和摆的幅度没有关

系。

教学目标：
科学概念: 不同的单摆每摆动一次所需要的时间是不同的，这主要与单摆的长度
       有关：摆长越长，每摆动一次所需要的时间越多。
过程与方法：经历改变摆的摆锤、摆的幅度、摆的摆长对摆动次数是否产生影响
        的实验活动过程;能够对自己实验的结果进行分析，并且根据自己的
        分析进行预测.
情感态度价值观：初步意识到精确测量结果的得到是需要反复测量记录的。

活动编排及实施建议：
 活动一:用摆做实验


                                    - 13 -
 本节课是对上节课制定计划的实施阶段。要研究影响摆动次数的因素，先要
制作一个摆。实验前组织学生思考怎样才能使我们测量的数据更精确：一是制作
的摆是否能自由摆动；二是摆动幅度的大小；三是测量的表的选用；四是测几次
比较科学。教材对这些问题都做了提示，教师在教学中要引导学生自己去思考，
而不是直接把这些给予学生。
 关于摆的快慢与什么因素有关，学生在前一节课中已经有了自己的推测，影
响摆快慢的可能因素有摆锤的重量、摆绳的长度、摆动的幅度。这三个实验，可
以让学生选择其中 1-2 个在课堂上进行。但是不论是选做哪项实验，都要特别强
调对实验变量的控制，比如在研究摆锤的时候，摆长和摆幅一定要保持一致。
 活动二:思考与讨论
 实验结束后要对实验中获得的数据进行分析：哪种摆的速度比较快？哪种摆
的速度比较慢？摆的快慢与绳长有关吗？摆的快慢与摆锤有关吗？摆的快慢与
摆幅有关吗？对这些问题我们是怎么知道的？通过实验希望学生形成新的认识，
并能产生新的问题。
 总之在这三个实验中，教师在学生的探究过程中要起到一个“扶、引、放”
的作用。教师扮演的角色是一个参与者，是一个合作者，三个实验中不断地强化
学生对实验变量的控制，对实验结果作出分析，并且能够利用自己的实验结果进
行推测。




                 8、调整钟摆

教学目标：
科学概念:   通过控制摆长，可以制成一个每分钟摆动 60 次（或任意次）的单摆。
过程与方法：经历研究摆长如何影响摆动次数的活动过程；经历对摆长不断地调
        整直至摆每分钟正好摆动 60 次的活动过程,
情感态度价值观：初步形成为测量到一个精确的实验结果而不断地进行研究的意
          志品质。

活动编排及实施建议：


                                      - 14 -
  活动一:摆长怎样影响摆动次数
  在对摆的快慢进行研究后，学生会对摆有一个新的认识。一个具有良好科学
素养的学生会继续提出问题：摆长是怎样影响摆动次数的？教材就此提出制作一
个每分钟摆动 60 次的摆。这是一个有一定难度的活动。要制作一个每分钟摆 60
次的摆，必须先要清楚地知道摆长是怎样影响摆动次数的这个问题。对于小学生
来说，他们只能探究出“摆长越长，摆速越慢；摆长越短，摆速越快。”摆速正
好是每分钟 60 次的摆的摆长是多少呢？学生只能靠不断尝试了。也就是说，他
们只能用“试误”的方法来进行研究。当然，“试误”也并不盲目的，运用一定
的科学方法可以提高研究的效率，减少“试误”的次数。教师要指导学生做出这
方面的思考。教材在这里提示学生在摆长 30 厘米与 15 厘米之间进行实验，也减
少了学生“试误”的范围。
  活动二:做个钟摆
  在这个实验的基础上，学生就有办法制作一个每分钟摆动 60 次的摆。在做
之前，让学生进行小组合作讨论：怎样制作这个 60 次摆？接着教师为学生提供
一根绳子和一个摆锤，请学生根据自己的设计方案进行实验。这里关键是引导学
生根据自己的判断进行反复实验。实验结束，交流制作的结果和经验，同时引出
摆钟的摆与我们刚才制作的钟摆有什么相同和不同的地方。引导学生发现：机械
摆钟就是根据摆的原理制作而成的，以及我们制作的摆在形状和材料上进行改进
就是摆钟的摆。如果时间仓促的话，可把这个活动放在课外。



             9、保持时间统一

教学目标：
科学概念: 随着科学和科学技术的发展，人们制作的计时工具越来越精确，为了
     使人们的工作、学习、生活有序，时间的计量必须要有统一标准。
过程与方法：经历感受时间从模糊到精确发展的活动过程；学会调整自己时钟出
      现的不准确或者误差。
情感态度价值观：能感受到人类为提高时间计量精度方面所做出的努力。

活动编排及实施建议：


                                      - 15 -
  活动一:精确计时
  随着社会不断发展，人们对时间计量的精度也在不断地发展。要求越来越高
了。教材通过一段资料的介绍和交流让学生了解人类在时间计量方面的不断探
索。这可以说是对前面八课学习的一个总结，也是对前面 8 课时学习的一个升华。
  活动二:校对时钟
正因为现代生活对时间计量的精确度要求越来越高，这就引出了要保持时间的同
一。所以教材在这课的第二部分引导学生讨论和思考保持时间统一的重要性。课
堂上组织学生讨论：如果我们各个人的钟表显示的时间不相同，那会产生怎样的
结果？如果没有统一的时间会怎样？我们的钟表出现误差时，怎样校对和调整？
有学生会提到我们要与北京时间对照，也有学生还可能会思考为什么不用自己当
地的时间报时呢？教材对这样的问题没有做出回答，把这个问题留给学生自己，
希望学生自己去思考和解答，给学生更大的思维空间。


相关资料：
             人类计时仪器的发展史
  人类的日常生活、科研、导航及测绘等工作都离不开时间。时间的计量涉及
两个量：历元和时间间隔。任何具有周期性变化的自然现象都可以用来测量时间。
人类从以地球自转为基准来计量时间发展到机械钟、石英钟、乃至原子钟，经历
了约 3500 年的发展变化进程。
  在公元前 1500 年出现的日晷是人类最古老的计时工具，埃及人首先开始使
用这项技术，然后在整个地中海地区普及开来。日晷是以太阳投向刻度盘的阴影
为基础的，通常由铜制的指针（晷针）和石制的圆盘（晷面）组成。当太阳光照
在日晷上时，晷针的影子就会投向晷面，太阳由东向西移动时，投向晷面的晷针
影子也会慢慢地由西向东移动。于是，移动着的晷针影子好像是现代钟表的指针，
晷面则是钟表的表面，以此来显示时刻。




                                    - 16 -
 在公元前 1400 年出现的漏壶（沙漏或者滴漏）是第一个摆脱天文现象的计
时仪器。它是根据流沙从一个容器滴漏到另一个容器的数量来计量时间的。古代
人设计的“五轮沙漏”通过流沙从漏斗形的沙池流到初轮边上的沙斗里，以此来
驱动初轮，从而带动各级机械齿轮的依次旋转。最后一级齿轮带动在水平面上旋
转的中轮，中轮的轴心上有一根指针，指针则在一个有刻线的仪器圆盘上转动，
以此来显示时刻，这种古老的显示方法几乎与现代时钟的表面结构完全相同。




 在公元 1088 年，中国宋朝的机械师苏颂发明的“水运仪象台”（水钟）被
认为是第一架真正的机械钟，它是集观测天象的浑仪、演示天象的浑象、计量时
间的漏刻和报告时刻的机械装置于一体的综合性观测仪器，它实际上就是一座小
型的天文台。这台仪器的制造水平堪称一绝，充分体现了我国古代人民的聪明才
智和创造精神。
 1400 年，第一批机械钟开始在欧洲流行，其始祖由意大利人乔瓦尼·唐迪于
1364 年制成，他首次在机械钟里引入了轮式钟摆。
 1511 年，荷兰人彼得·亨莱茵制成了第一块怀表，但它只有时针而没有分针
和秒针。怀表和钟的结构其实是完全一样的，所不同的是它利用螺旋弹簧制成的
发条驱动，从而摆脱了传统的钟摆，它靠小巧的“体形”，轻松进入人们的口袋。
 1656 年，有摆的挂钟（或座钟）产生于荷兰天文学家、数学家克里斯蒂安·惠
更斯的实验室内。它是以伽利略发现摆的摆动具有规则性这个原理为基础而发明
的。自此以后人类掌握了比较精确测量时间的方法。
 1969 年，由瑞士人创意、日本精工企业制作的第一块石英手表 ―― Seiko
Astron 诞生，其价格在当时相当于一部汽车。石英手表的发明是由于科学家们
发现了处于电路之中的石英晶体能产生频率稳定的振动，并且可以通过特殊的切
割方式来控制石英晶体振动的频率。


                                      - 17 -
  时间基准
  所谓时间基准，就是在当代被人们确认为是最精确的时间尺度。长期以来，
人们一直在寻求着这样的时间尺度。
  在远古时期，人类以太阳的东升西落作为时间尺度；公元前 2 世纪，人们发
明了地平日晷，一天差 15 分钟；1000 多年前的希腊和我国的北宋时期，能工巧
匠们曾设计出水钟，精确到每日 10 分钟误差；600 多年前，机械钟问世，并将
昼夜分为 24 小时；到了 17 世纪，单摆用于机械钟，使计时精度提高近 100 倍；
到了 20 世纪的 30 年代，石英晶体振荡器出现，       300
                          精密的石英钟， 年只差 1 秒„„
  自 17 世纪以来，天文学家们以地球自转和世界时作为时间尺度：当地球绕
轴自转一周，地球上任何地点的人连续两次看见太阳在天空中同一位置的时间间
隔为一个平太阳日。1820 年法国科学院正式提出：一个平太阳日的 1/86400 为
一个平太阳秒，称为世界时秒长。
  由于地球自转季节性变化、不规则变化和长期减慢，所以世界时每天可精确
      -9
到 1×10     。但是社会的进步和科学技术（特别是航天、空间物理、军事等）的
飞速发展，使人们对时间尺度的精度需求越来越高。
  1953 年是时频科学一个新的里程碑。世界上第一台原子钟在美国哥伦比亚大
学由三位科学家研制成功，其中有一位科学家是我们中国人，叫王天眷（后来回
国，多年从事祖国的频标事业）。原子钟的出现标志着一门崭新的学科：量子电
子学诞生。1963 年 13 届国际计量大会决定：铯原子 C s 133 基态的两个超精
细能级间跃迁辐射震荡 9192631770 周所持续的时间为 1 秒。此定义一直沿用至
今。所以，从 1963 年后，时间基准的名称应该由 PRIMARY CLOCK 来代替，它指
的是实验室型大铯钟。就已发表的资料来看，德联邦的“联邦技术物理研究院”
的 PTB-CsI、美国国家标准局的 NBS-6 及加拿大国家研究院的 NRC-CsV 的准确度
均已达到 10-14 量级。我国计量院的 CsⅡ、CsⅢ也达到 10-13 量级。由此可见
PRIMARY CLOCK 的准确度至少要比商品型小铯钟高出一个数量级。
对于大铯钟这样的一级时间标准，世界上只有少数几个国家的时频实验室拥有，
而且，有的还不能长期可靠地工作。但是，对于世界上大多数没有大铯钟的实验
室也可以有自己的时间尺度。其方法是：用多台商品型铯钟（目前 5071A 型小
铯钟的准确度为 1×10-15 ）构成平均时间尺度。实验室的小铯钟越多，时间尺度


                                             - 18 -
的稳定性就越好。有了这样高稳定度的时间尺度，也可以满足国防、科研、航天
等方面的急需。例如：我们国家授时中心有 6 台小铯钟，组成我们的地方原子时
尺度，其稳定度为 10-14 量级。国外有的实验室有几十、乃至几百台小铯钟，那
么，稳定度就更高了。
   社会在进步，科技在发展，人类对新的时间基准的研究仍在继续，大铯钟
作为 PRIMARY CLOCK 的地位受到严重冲击。例如：原子喷泉、光频标就是它的
强劲对手。喷泉钟的准确度进入 10-15 , 最好的达到 1×10-12 （美国标准与技术
研究院）。光抽运铯束基准频标的准确度也进入 10-15 （法国巴黎时间频率实验




室）。                          国家授时中心 5071 铯钟组

   因此，不久的将来，喷泉钟或光频标完全有可能取代目前的微波频标，成
为新一代的时间频率基准。


                10.寻找时间的痕迹
编者意图:
  本节课的研究要让学生“看到”时间，从视觉上给学生一个更加直观的感受，
使时间成为一个显性的东西，从中对学生进行珍惜时间的教育。

教学目标：
科学概念: 通过观察大树的年轮知道自然界中的一些事物能够记录时间的长短。
过程与方法：经历运用各种方法寻找时间留下的各种痕迹的活动过程。
情感态度价值观：使学生初步认识到随着时间的推移，周围的事物正悄悄地发生
          变化。

活动编排及实施建议：
  活动一:树木年轮的秘密




                                          - 19 -
 时间虽然是不可逆的，也不随人的意志改变，但是在我们这个世界里，能够
找到时间所留下的痕迹，很多的事物能够记录时间的流逝。本节课要让学生“看
到”时间，从视觉上给学生一个更加直观的感受。
 这部分是观察记录时间的事物。教材中以树的年轮为例子，树的年轮是一个
比较典型的事例。学生只要数一数树的年轮就能知道这棵树活了多少年。在这个
环节里，教师可以事先请学生查阅关于记录时间事物的资料，组织学生讨论世界
上还有没有像树木那样记录自己过了多少时间的事物？激发学生对时间研究的
兴趣。
 活动二:寻找时间的痕迹
  教材的许多插图也提示了时间在各处留下的痕迹。教学时，一定要留有足
够的时间组织学生参观教室或者学校等地方，在记录本上记录时间在我们教室或
学校里留下的痕迹，使学生更加珍惜时间，珍惜周围的事物。
活动实施建议：
1、课前要布置学生收集一些能够记录时间的实物。如：人民币、照片、书画等。
2、可以组织进行寻找时间痕迹的专题考察活动。因为寻找时间的痕迹，实际上
 反映可对历史上一些遗留下来的遗物遗迹的考证，从中发现一些当时社会、
 环境中的面貌。

单元小结：
  “时间”是一个看不到摸不着的事物。这一单元的活动设计试图通过一些
可操作的活动、可感受的体验不断增强学生对“时间”的认识。所以在本单元的
教学过程中，一定要为学生创造实践和体验的机会，以增强他们的探究能力，以
增加更多的“意会知识”。


相关资料：
               动物的年轮
 年轮并非树木独有，许多动物也有年轮。
 哺乳动物，如马、牛、羊、骆驼、骡子等在牙齿钙化的过程中都留下了年轮。
所以农村许多有经验的老农只要一看牛、马等的牙齿，就可以准确地看出其年龄。




                                 - 20 -
 爬行动物，如龟、鳖等的年轮“刻”在背部的甲壳上。腔肠动物如珊瑚的年
轮则在它们的表壁上，由不同粗细的规则形条纹来辨别。
 鱼类的年轮在鳞片上。由于春夏季节水的温度高、鱼饵足，鳞片就长得快，
形成宽阔的同心圆；秋冬时节，水的温度低、鱼饵少，鳞片生长慢，只留下窄窄
的同心圆。宽窄同心圆之间便出现了明显的年轮界线。如何判断鱼的年龄呢? 比
较简单的方法是：取生长多年的鱼的一片鳞片，置于显微镜或放大镜下观察，就
会见到鳞片表面有黑白相间的环状条纹，颇像树木横断面上的年轮。这时，只要
仔细地数出鳞片黑色环状条纹的圈数，再另外加上 1，那就是鱼的实际年龄。例
如，鳞片上若有 4 条黑色圈，这条鱼的实际年龄就是 5 年。但是，并非所有鱼的
年轮都长在鳞片上，如大马哈鱼的年轮长在鳃盖上，比目鱼的年轮长在脊椎骨上，
鲨鱼的年轮长在背鳍上，而大小黄鱼的年轮却长在耳朵上。
 大部分动物的年龄都不容易判断，但珊瑚却是个例外，原因在于珊瑚会因季
节的变化，累积形成较疏松或较紧密的骨骼。如果进一步将骨骼切成薄片，运用
X 光摄影便能发现它具有一明一暗的像树木一样的年轮，科学家们就可由此推算
出珊瑚的年纪了。




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