时间的测量 一、单元概述
自人类具有“时间”这一概念以来，世世代代的人们经年累月不断地寻求着准确测量时间的方法。古人经过长时间的观测和经验积累，发现太阳在天空规则地改变着位置，月亮在天空的移动也有一定的周期。拥有了这样的认识，古代人类将天文现象与自己的生活进行了密切的联系。根据天文现象固有的周期性，形成了历法和时间的概念--一年分为360天加5天，每天24小时，午前、午后各12小时，这就是我们能够追溯到的时间划分。那么，一天内的时间进程如何把握呢?古人想到了把竖直放置的表和水平放置的丰组合为丰表，根据表在丰上的投影来判断时间。他们还通过不断地研究制作出了计算时间的机械，这就是我们现在已经知道的沙漏和水时计。
随着社会的发展，社会分工越来越细，慢慢地人们感到精确计算时间是必要的。17世纪以后，钟表工艺史发生了划时代的进步。根据伽利略发现的单摆的等时性，惠更斯制造了第一个摆钟，使时钟的误差从每天15分钟减少到5分钟。后来他又第一个制造出了靠发条驱动的机械表，并由此导致了18世纪高精度航海钟的发现，解决了困扰人类近两个世纪的经度测定问题，大大推动了航海事业的发展。不仅如此，机械钟的出现还促进了当时整个机械工业的发展，使钟表和罗盘、枪炮、印刷术一起构成的技术革命成为产生近代科学的动力之一。回顾科学发展史，我们可以清楚地看到，时钟的改进历史是与整个人类文明史同步的。 本单元要让学生使用一些测量时间的重要设备做实验，从太阳钟、水钟到机械擒纵器……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，认识技术对人类社会发展的作用。
教学内容大致是这样安排的。 第1课“时间在流逝”，主要让学生对某一个时间段进行估计和感受。 第2}5课“太阳钟”“用水测量时间”“我的水钟”和“机械摆钟”，分别引导学生讨论和思考日暑、水钟和摆钟的构造和原理。 第6}8课“摆的研究”“做一个钟摆”和“制作一个一分钟计时器”则指导学生对摆钟的制造原理和设计进行了更为深人的研究和探索。
“时间”是一种看不见、摸不着的事物，时间运动的轨迹，是根据其他物体的有规律运动的轨迹来记录的。所以，本单元学习“时间测量”的过程，从某种意义上说，也是对“事物有规律运动”的认识活动过程。 二、单元教学目标 科学概念
.“时间”有时是指某一时刻，有时则表示一个时间间隔(即时长)。在不同的情况下，我们对相同时间(时长)的主观感受会不一样，但时间是以不变的速度在延伸的。
.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。
.长期以来，人们一直在寻求精确的计时方法，随着科学和技术的发展，人们制作的计时工具越来越精确。
.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
.观察和记录有关太阳运动变化周期的信息。 .学习辨别和控制实验中的可变因素。
.预测和测试怎样改变一个可变因素从而影响实验结果。 .解释结果及总结可变因素是如何改变、影响实验结果的。 .学习用图表、表格等来记录、整理、交流信息。
.设计、制作和改进“太阳钟”“水钟”“摆钟”等简易计时器。 .阅读和研究科学资料以获取更多的信息。 情感态度价值观
.发展探究时间以及计时工具的兴趣。 .认识重复实验证实结果的重要性。
.欣赏前人在测量时间和解释自然现象方面所做的贡献。
.初步意识到事物是运动变化的，事物的运动变化是有一定规律的。 .初步体验到科学、技术与人们生活的密切关系。 三、分课时教学建议 第1课时间在流逝 (一)背景和目标
本课是单元的起始课，是学生们研究时间的测量的开始。对于学生来说“时间”是一个非常熟悉又不熟悉的事物。他们每时每刻都在时间的流逝中生活和学习，几点上课?几点下课?几点放学?学生们是太了解不过了。但是时间又看不见摸不着，怎么能够对“时间”进行研究呢?这个问题对于五年级的学生来说是有一定挑战性的。通过本课的学习，我们要让学生意识到时间是可以被感受、估计和计量的。学生将通过感受1分钟、to分钟来感知时间的长短，并且意识到我们的实际行为很容易使自己估计时间时发生偏差，因此需要准确地、客观地计量时间。 科学概念
“时间”有时是指某一时刻，有时则表示一个时间间隔(即时长)。 借助自然界有规律运动的事物或现象，我们可以估计时间。 过程与方法
.运用各种方法感受一分钟的长短。
.根据估计一分钟时长的经验，比较合理地估计10分钟持续的时间。 情感态度价值观
.意识到只凭主观感受，有时是不正确的。 .我们要珍惜时间。 (二)教学准备
1.教室里挂一面时钟，以及一段片长1}5分钟的学生非常喜欢的动画片。 2.为每个小组准备一个秒表，一份估计时间的记录表。 (三)教科书说明
内容共两页，分三个部分。
第一部分:现在几点了 “现在几点钟?”一听到这个问题，大家都会下意识地去看看自己的手表或挂在墙上的钟。可是，如果不看时钟或手表，我们能知道现在大约几点钟吗?教科书一开始就向学生提出了一个不大不小的难题。教科书中的插图是一群学生在操场上观察太阳的变化，提示学生可根据太阳在天空中的位置对现在的时间进行估计。除了根据太阳可以估计时间，还可以根据什么估计时间?估计活动后再对照手表，我们根据自己的方法估计得是否正确。这为以后的活动作了一个铺垫，并产生了必要的联系。 第二部分:一分钟有多长
前面部分的活动是让学生对一天中某一个时间点(时刻)进行估计，这部分的内容主要是让学生对某一个时间段(时间)进行估计和感受。教科书首先让学生感受的是“一分钟有多长”。一分钟多长?一分钟等于60秒，那么，每秒又是多长呢?1963年13届国际计量大会规定:艳一133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。根据这样的规定，1分钟就是艳一133基态的两个超精细能级间跃迁辐射震荡551557906200
周所持续的时间。对于学生们来说，怎样去认识一分钟的时间间隔呢?可能只能告诉他们一分钟就是钟表里的秒针转动一圈所需要的时间。这一点或许三年级的学生也早已会说，但是，一分钟到底有多长，学生可能没有真正的去注意过、感受过。教科书这部分要让学生去体验一分钟的长短，并引导他们用各种方法来估计一分钟的时长。如，教师可告诉学生我们每个人每分钟心跳的次数大约是80次; 如果按1秒钟打一下节拍的速度，即每1分钟就是60节拍……提示学生可以这些方式来感受一分钟的长度。学生会发现一分钟原来这么“长”，对一分钟有了直观的认识。紧接着让学生对“10分钟又有多长”“一小时有多长”进行描述。有了一分钟的感受，相信学生会运用更多的方法对“一个小时”进行描述。 第三部分:过去多长时间了
“过去多长时间了”是在前两个活动的基础上，让学生根据自己的经验对“上课多长时间了，离下课还有多少时间”进行合理的估计。估计往往是不太准确的，要么太长，要么太短。原因就是课堂上过于投人或者没有兴趣，影响了他们的估计。教师可在下个环节中提出这么两个问题:“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争辩，相信绝大多数的同学会认为时间流逝的速度是不变的。 (四)教学建议
1.估计时间。
教师在这个环节可以与学生开展趣味游戏，请学生把手插口袋里不准看手表。提问:现在几点了?让学生估计现在是几点了，充分调动原有经验来估计现在的时间。学生也许会看看太阳在天空的位置，也有很多学生会根据上学的时间或者每节课的时间进行推测。教师要鼓励学生去估计，发展学生估计与推测的能力。 2.体验一分钟时间有多长。 本课是学生研究时间的第一课，教师们要给予学生充分的体验时间，让学生去体验一分钟时间的长短。比如请学生闭眼静静地度过一分钟，还可以组织学生估计自己一分钟可以做哪些事情?自己一分钟心跳、一分钟跳绳、一分钟写字的个数等。在估计一分钟有多长的基础上，教师组织学生推测10分钟有多长。如果课堂时间比较充裕可以组织学生去体验，如果时间不允许，教师要鼓励学生说出他们的推测理由或者想法。 3.该课的设计中要体现趣味性。
该课的教学一定要让学生在轻松愉悦的状态下学习。在第三环节教师可以突然提出:这节课过去多少时间了?回答这样的突如其来的问题，学生有可能会出现三种情况:一是对过去的时间估计过短;二是对过去的时间估计过长;三是在建立前两个活动的基础上，不急于做回答。原因就是课堂上过于投人或者没有兴趣，影响了他们的推测。通过这样的设计可以引导学生讨论:时间的长短与人的感觉之间的关系，以及时间是否有的时候快，而有的时候慢。 第2课太阳钟 (一)背景和目标
在第一课学生通过各种方法感受了时间，本课是深人研究时间测量的第一课。他们将开始对计时工具进行研究，学习内容涉及到时间测量工具的发展史。古代人没有时钟，他们是怎样来计时的?在学生们的意识中利用太阳计时可能是比较熟悉的一种古人计时方法。但他们并不完全清楚其中的原理。在这节课中，学生将经历一个观察太阳影子变化的过程，通过观察太阳光影的变化来讨论古人是怎么利用太阳来计时的。本课设计了三个活动，第一个是用太阳来计日。认识‘旧”是怎么来的，一日的12小时是怎么产生的。第二个活动是用光影来计时。利用太阳光影子的方向与长短来确定时间。第三个活动是讨论与思考，包括太阳钟计时的原理和实际使用中存在的问题。
科学概念
.阳光下物体影子的方向、长短会慢慢地发生变化。‘旧暑”与“丰表”是根据日影长度制成的计时器。 过程与方法
.观察太阳光影在一定时间内长短与方向的变化。 .制作简易的丰表或者日暑进行计时。
.讨论太阳光影是怎么被用来记录一天的时间的。 情感态度价值观
.对古人研究时间的成果产生敬佩之情。 .感受人类对时间测量的探索过程。 .体验研究的乐趣。 (二)教学准备
收集关于丰表与日暑的介绍资料与图片。 每个小组一根立竿、一把尺子、一个手表。 每个小组制作日暑需要的暑针、暑面各一个。 (三)教科书说明
内容共两页，分三部分。 第一部分:用太阳来计时
现在几点钟了?我们可以看钟表。可是古代人没有钟表怎么办?教科书就这样开始安排这节课的学习活动。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。学生们还会想到古人还用“流水”“香灶”等计时。教科书上四幅太阳日出到日落的图片记录了一天的时间。这就是最早的时间单位“天”的来历。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?教科书提供了一段资料，古埃及人是怎么确定白天与黑夜各12小时的。教师在这个环节中可以向学生讲解的稍微详细一些，或者可以引导学生自己去搜索相关的资料去了解更加详细的关于时间单位的来历。这部分教科书也是时间发展史学习材料，使学生对计时单位的了解由原来的比较宽泛，到逐步精确。 第二部分:用光影来计时
在了解了古人一天的时间后，那古人是怎么记录一天中各个小时呢?教科书上一个卡通古人在观察和度量立竿的影子长度，这就引出了光影计时方法。教师在教学中要试着让学生去解释其中的原理。教师组织学生去太阳下观察影子的变化，如果在上午学生会发现影子会慢慢变短，如果在下午学生会发现影子会慢‘漫变长。同时，学生也会发现随着时间的流逝太阳光的影子方向也在变化。学生通过这样的观察他们会解释古人用光影是怎么来计时的。 教科书右上方图片中的计时工具是‘旧暑”，这与光影计时方法有一定的区别。中间图片表示的是古人用的“丰表”，丰表是利用太阳光影子长短变化来记录时间的。而日暑是利用太阳由东向西移动时，投向暑面的暑针影子慢慢地由西向东移动来计时的。这两种计时方法有区别，但是原理是一样的，都是利用了太阳光影子的变化来计时的。 第三部分:讨论与思考
在讨论丰表与日暑的制作原理时，学生会提到太阳钟是利用了太阳东升西落而造成影子的运动来制作的。“太阳钟”是不是一种完善的计时方法呢?在“讨论与思考”的后续活动中，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，为下节课的研究做好铺垫，使学生在学完这课后能进一步思考，古人阴天怎么办?到了晚上怎么办?等问题。 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，所以教师在处理教科书时不要将其孤立地分开。 (四)教学建议
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