《摆的研究》的教学反思（精选7篇）
《摆的研究》教学反思1
教学目标：
1、学生能够根据自己制作的摆，测量在单位时间内摆动的次数，能够运用已有的知识和经验，通过观察、思考推测出影响摆摆动的因素，做出自己的假设。并能根据假设设计实验。
2、运用对比实验的方法，使学生认识到摆的快慢与什么有关系,知道对比实验中的定变量关系，让学生经历一个观察现象——推理判断——制订方案——论证计划的可行性活动过程。培养学生的推理能力、分析能力和实验能力。
3、让学生在探究活动中体验到与人合作共同完成实验任务和探究摆的规律的乐趣。
教学重点：
能够根据自己制作的摆，推测影响摆摆动次数的因素。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。
教学难点：
通过小组合作,尝试自行设计对比实验，研究出摆的快慢与摆锤的重量、摆角的大小无关，只与摆线的长度有关。初步学会分析和推理对比试验中的定变量关系,并学会设计控制一个变量的实验。
教具准备：
铁架台、线绳、曲别针、小螺帽等
教学过程：
一．引入：
1．出示一个简易摆。
师：同学们，在我们的生活中，你看到过类似的装置吗？
（摆钟，秋千，吊环……）
师：在科学上，我们将这个简易的装置叫做“摆”，今天我们就来一起研究摆。（板书：摆的研究）。
师：同学们能给它们取个名字吗？这根线叫什么？下面的重物叫什么？
这根线在科学上我们称它为摆线，下面悬挂的重物我们称它为摆锤。
你们想不想做这样一个摆呢？请材料员拿出材料，开始吧！
2．学生做摆。
（师边巡视边指导学生制作）
3．数摆。
师：同学们，做完了吗？那我们怎样来数摆摆动的次数呢？哪个同学上来示范一下。
（一生上台示范，大家观察。）
师：我们在数的时候，手拿着摆锤，摆线要拉直，实验时，将手轻轻一放，不要用力去推，摆出去，再回来，这样往返一次，我们叫做摆动一次，数1。
教师示范，将摆锤轻轻放下，口中倒计时：3、2、1，放——停，一共摆动了几次？
教师再示范，在摆锤还没有返回的时候喊“停”，要求学生弄清：如果没有摆回来，就不能算一次。
二．展开：
1．数自己做的摆在10秒钟内摆动的次数。
师：同学们，会数了吧！那让我们一起来数数你们的摆在10秒钟内摆动了多少次？
在数之前，你们有什么要提醒大家注意的吗？
（学生提出数摆注意点）
师：是啊！在数摆之前，周老师也有一个友情提醒：（小黑板出示要求）
（1）合理分工：1人掌握摆锤，1人看时间，1人数数，1人记录。
（2）实验一次记录一次。反复实验三次。
（3）实验后共同分析，选择好我们的数据。
2．汇报，教师板书。
3．这些数据都是我们的摆在10秒钟内摆动的次数。看到这些数据，你有什么问题要问吗？
（在相同的时间内，为什么摆的次数会不一样？——这是最主要的）
4．是啊！都是10秒，摆的次数有多有少，这说明摆的快慢不同。你猜测为什么都是10秒，摆的快慢会不一样呢？
（根据学生的回答，有重点的板书：摆锤的重量摆线的长短摆角的大小）
（摆角的大小学生可能不会说明白，但应该可以说出这个意思，例如学生说出摆的幅度师就概括揭示：在科学上，我们称这个为摆角。）
三．加深：
1．制定实验方案。
师：同学们，我们猜测摆的快慢跟这些因素有关，事实真如你们猜测的那样吗？我们还得用什么方法来证明?
师：现在请小组讨论一下，怎样来做这个实验呢？在做这个实验的时候，我们的假设是什么？我们的猜想是什么？不变的条件和可变的条件有是什么？
请记录员拿出记录单，小组讨论，并填写完整记录表中的有关数据。
2．讨论实验方案。
师：好了，那让我们一起来听听大家的实验方案。
学生汇报。
师：其他同学有什么意见或建议吗？
在学生的汇报过程中，注意倾听学生的实验方法，操作方法的正确与否将直接影响到学生的实验结果。
特别是在当学生说到摆线的时候，要让学生明白，为了让实验的结果更明显，在选择两次摆线的长度时候，要相差大一些，不要太接近。
3．学生实验。
师：下面就要开始实验了，你有什么要提醒大家的吗？
4．实验汇报。
师：实验完成了，我们要照例开一个实验的报告会。
请各小组的报告员将你们的实验结果告诉给我们。
学生汇报结果。
汇报的重点：你们是怎么做的？发现了什么？跟你们实验前的猜测一样吗？你们的结论是什么？
如果实验中有一些特殊的情况，那得让学生上台展示一下，共同来找找出错的原因在哪儿？
摆线的长短汇报时，还应再引导学生得出：摆线越长，摆就越慢；摆线越短，摆就越快。
5．实验小结。
师：通过我们刚才的实验，我们发现了摆的快慢与摆角的大小、摆锤的轻重都是无关的，只跟摆线的长短有关。
四．拓展：
1．再做摆。
师：同学们，通过研究，我们知道摆的快慢只跟摆线的长短有关系，如果周老师要求你做一个在10秒钟内摆动10次的摆，你会吗？赶快试试吧！
学生做摆，调试。
2．学生展示。
师：大家都好了。请将我们的摆全部放到桌子上，请各小组的材料员拿摆锤，周老师为你们计时，一起来数数。
一起数摆。
师：成功了吗？请成功的小组举手告诉大家。
师对成功的一些小组：请问，你们现在的心情如何？
师：非常好。记录数据是非常科学的方法，有了数据，就更有说服力了。
五．总结：
师：同学们，通过了刚才这么长时间的研究，能告诉大家，你有什么收获吗？
（我知道了摆锤、摆角和摆线，我还知道了摆的快慢与摆角的大小、摆锤的重量无关，只与摆线的长短有关。还有，摆线越长，摆速越慢，摆线越短，摆速越快。）
附板书：
摆的研究
摆锤
无关
摆 摆角
越长越慢
摆线 有关
越短越快
《摆的研究》教学反思2
《摆的研究》是五年级下册第三单元“时间的测量”的第六课。学生在上一堂课中对摆进行了研究，得出了同一个单摆每摆动一次所需的时间相同的结论。但是在实验中也发现在相同的时间内，有的组摆摆动得快，有得组摆摆动得慢。这节课就上堂课留下的这个问题进行探索研究。
本节课的一开始，我先让学生观察两个不同的摆（摆绳长度不同、摆锤不同）的摆动，让学生通过观察发现这两个摆的摆动速度不同。五年级的这班学生在课堂上观察得比较仔细，有的学生还提到其中一个摆摆到后来方向发生了偏转。根据学生提到的这些观察结果，我及时的引出本堂课的研究内容。应该来说本堂课的引入部分还是比较成功的，孩子们也产生了浓厚的兴趣。
在讨论影响摆摆动速度的因素时，孩子们也提出了3种观点：1.摆绳的长度2.摆锤的重量 3.刚开始放手的力度。由于在上节课学生实验时发现摆摆动时，摆幅越来越小，但是速度没有变化。因此，这节课上，没有学生提出摆幅的大小会影响摆动的速度。但是，对于学生提到刚开始放手的力度会影响摆动速度的观点出乎我的意料。
本节课用“控制变量”的方法来设计实验是教学的重点。在研究摆锤重量是否影响摆动速度的实验上，我先让学生分组讨论实验方法，实验中要控制哪些条件相同，改变哪个条件。因为学生在前面的学习中，已经接触过对比实验。在汇报时，学生基本上都能说出要改变摆锤的重量，但是控制哪些条件相同，学生一下子不能说齐，我让其他的小组进行补充。最后教师整合各组的观点，完善实验的方案。在设计摆绳的长度是否会影响摆锤的速度时，由于有了前面充分的讨论，因此就顺得多了，花的时间也比较的短。
本节课在材料的准备上，我就学校现有的教学资源结合实际自已动手制作了5个简单的摆，这套材料操作方便，也大大节省了时间。在巡视学生分组做“摆锤的重量是否影响摆动速度”的实验时，我发现有的学生操作不当使实验数据的偏差。虽然经过指出学生也进行了改进，但使我意识到实验前指导还不够到位。实验前，教师应该要尽可能的想到学生可能出现的问题，并细致的指导，这样才能保证实验有效的开展。
在最后一个环节“摆的快慢与什么有关”时，我先让学生总结摆摆动的快慢与什么有关。接下来，我抛出一个问题：那是否两个摆绳一样长的摆，摆动的速度就一样呢？并出示了演示器材。学生一下子就懵了，大多数的同学都认为是一样的。在演示实验时，前2秒这两个摆看上去似乎摆动的一样快，当时还有个学生大声的说了出来：“摆动的一样快”。我让学生再仔细的进行观察，慢慢得着两个摆速度就很明显的区分出来了。利用这个机会，我还对学生进行了教育，观察要有始有终，要认真仔细，这样我们得出的结论就更精确。
“教学永远是门遗憾的艺术”，这节课有成功也有不足之处，这也是我在进一步改进教学中值得深思的，我将继续探索研究。
《摆的研究》教学反思3
一、取舍合理的教学内容
本节课中同学将就摆的快慢与什么因素有关进行讨论与考虑，并且去验证同学自身的一些猜想。同学在探究的过程中，逐步排除一些原有的不合理的前概念，修正自身的想法。在这一节课上，同学将丈量不同重量摆锤的摆在15秒钟内摆动的次数，和不同长度摆绳在15秒钟内摆动的次数。同学在对丈量数据进行分析的过程中会发现：影响摆的快慢主要是摆绳的长短。但是，在课文的最后又提出了新的研究问题，即：摆长也是影响摆的快慢的一个因素。所以说，本课的教学是让同学从问题中来，又带着问题离开。
修订以后的《摆的研究》这一课，舍去了原教材中影响摆的快慢三个因素中摆幅大小的研究，教材将这一内容移到了上一课完成，应该说这样的教材更容易教学。因为，原先的教材，是将三个因素一起在一堂课里研究，这样时间难于控制，效果也不理想。不过，由于今天这堂课是公开课，这一课又是第二教时，所以我还是适当地引用了“摆幅大小”这一因素，但不作为研究的重点。
二、改变原有的教学方法
《摆的研究》这一课，主要进行的是两个实验，一个是摆锤的轻重对摆快慢的影响；另一个是摆绳的长短对摆快慢的影响。在教师用书上，期望教师在同学的探究过程中起到一个从“扶、引、放”的教学思路。而在我看来，两个实验，要完成“扶、引、放”三个过程，很难。因此，我个人认为，这一课教师用书上的内容，至少是这一部的内容，仍旧停留在老教材的框架内，还没有和时地更新。所以，在今天这堂课中，我改变了原先的教学方法，采用同学自主的，有选择的探究方式，老师只是整个活动的参与者和合作者。这样的教学即可以防止由于研究内容过多而造成探究时间不够，又可以让同学对某一问题进行深入、细致地探究。
三、提供有结构的资料
资料的运用，主要就是对教具的运用。在课堂上提供有结构的资料，能够使教学更加深入，目的性更加明确。在今天课堂上的第一个教学环节中，也就是让同学测出15秒内各个摆摆动的次数时，我给同学提供了各个不同长短的摆，让每组同学的摆在15秒内次数各不相同。这样的布置，可以让同学提出探究性的问题“为什么摆的次数会不一样？”、“摆的快慢可能与哪些因素有关？”从而更为顺利地引入到了课文探究的主题。
第二个有结构的资料是，在同学进行探究摆的快慢的实验中，大多数数组我提供的是螺帽，但有一组我提供的是钩码。同学在探究摆锤轻重对摆快慢的影响实验中，让钩码一个一个的挂起来，从而得出了与研究不同的结论。为什么呢？引起同学的共鸣，为下一课的教学内容“摆锤长短的研究”做了铺垫。
《摆的研究》教学反思4
一、课堂教学要依据学生实际水平有效处理教材
材料选择：五年级学生在研究摆的快慢实验中，对几个变量实现精确控制具有相当的难度。如果实验材料稍微有一些小毛病，就会直接影响到研究结果的准确性。因此，实验材料一定精心选择，把干扰因素对实验结果的影响控制到最小。在对摆线的选择上，我曾试过很多：绳子太粗，摩擦力和阻力过大；用纱线和棉线不经摆，易断；用尼龙线会伸缩，影响摆长还用了涤纶线、钓鱼线、绣线等等，都存在不足，最后采用工业用缝纫线，干扰因素影响最小。对于摆锤，教材推荐用大小螺帽表示轻重两种不同重量的摆锤。其实当两根摆线长短一样绑上大小两个螺帽后，实际长度就会发生变化，大螺帽的摆线要比小螺帽长（因为大螺帽直径比小螺帽长）。我将材料换成用原来“沉浮实验盒”中的小吊桶（大小高低都一样），在吊桶里分别装大小相同的塑料块和金属块，就很好地解决了以上问题。
二、课堂教学要追求三维目标的有机整合
本课目标设定为：能够使用“控制变量”的实验方法搜集影响摆的快慢因素的证据，通过测量搜集、记录数据，并选择有效的数据支持证据；能够对影响摆的快慢有哪些因素作出假设，能够根据假设进行验证；体会反复实验获取可靠测试结果的重要性，体验在摆的实验中对变量的精确控制可以提高实验的准确性。课从学生觉得新鲜、感兴趣的观察摆钟入手，让学生动手玩玩摆，创设生动活泼的教学情境，激发学生探究的兴趣。让学生从玩摆中发现问题：为什么相同时间里摆动次数却不一样，可能与什么因素有关？问题意识顺应被激发，学生的思维很自然转入对问题的假设上来；在深度讨论中明确该实验的研究方案，让学生对实验中的细节加以关注，体现动手之前先动脑的科学研究思路，严谨的科学态度的培养目标蕴涵其中。在汇报交流中我们可以发现：学生在探索摆长、摆幅、摆锤重量和摆的快慢有无关系的经历中，有的小组成功了，也有的小组失败了，他们花了很多的时间和精力，结果却和科学的结论有偏差甚至相反。但在此过程中，每一学生都获得新知和体验，这也正是一个人的学习、生存、生长、发展、创造所必须经历的.过程，也是一个人的能力和智慧发展的内在要求。在这里，知识、能力、情感有机的交融在一起，最大限度的整合了三维目标的达成。在课将告结束时，我问学生：现在你们有什么想法？学生的回答意味深长：做实验真不容易。我想在场的每一位学生或听课老师都能深深体会到这“不容易”中所包含的意味。
三、在课堂教学过程中体现科学课的特点———渗透对科学本质的理解。
科学的本质之一就是“实证”。科学是要讲证据的，科学是可以重复检验的，这就是“实证意识”。如何收集有效和可靠的证据成为本课教学活动的一个重要任务。追求实验的“精确性”以收集有效证据，让精确实验的思想渗透在每一个教学细节中，诠释着科学课堂中实证意识的教学，成了本课的一大亮点。从以下几个片段的设计和教学可窥见一斑：“实验中我们还应该注意什么”——师生深度研讨实验方案体现重复检验的科学思想。帮助学生形成科学合理的探究方案是整个摆的探究活动成功和失败的关键，那么，舍得花时间对实验中相同和不同因素的控制的深度研讨就成为极具价值的活动了。
这个活动我设计了四个不同层次的问题展开讨论：
1、当我们遇到一个问题和多个变量有关时，可以怎么研究？
2、能不能用两个不同重量的摆锤来研究摆长问题？
3、每一个对比实验中相同的因素和不同的因素分别又是什么？
4、为了让我们的研究更加科学，操作更加精确，实验中我们还应该注意些什么？
《摆的研究》教学反思5
本节课是第三单元第6课的内容，讲授新知之前，先带领学生回顾了上节课的知识点——摆的构成（摆线、摆锤等）和操作注意事项。为这节课的内容提供一个认知基础。
接下来通过“摆的快慢与什么因素有关”来提出研究问题。引导学生提出假设，学生推测影响摆的快慢可能与摆动的幅度有关、与摆锤的轻重有关、与摆绳的长短有关。让小组谈论，我们应该怎样根据自己的假设去设计实验呢？这才是锻炼学生科学思维的重要方法和手段。同时在这个实验过程中，也隐含着学会控制变量的实验操作方法。例如，如果要验证摆的快慢与摆的幅度有关，我们在实验中一定要保持哪两个因素不变呢？引导学生去思考，因为只有改变一个因素，这样实验才更具有说服力。
根据控制实验变量的方法，逐一进行实验，最终学生很容易得出摆的快慢与摆绳的长短有关。最后，我又拿出摆绳长短一样的两个摆，结果摆的快慢又不一致，从而引起学生的认知冲突，进而引起摆长的概念。
这节课的教学目标基本达成，不足的是在实验操作过程中，由于有时学生过于吵闹，从而会影响到实验的准确性。
《摆的研究》教学反思6
好动是孩子的天性，让孩子在40分钟内全神贯注是不可能的。如果好好发挥学生好动的天性，对于科学探究就有很大帮助。将“动”设定一个目标，并且能够吸引到这个目标中。所以活动的设置要有足够的吸引人的地方。我曾经看到一位数学老师在某班上课，我对那个班比较熟悉，自我表现力比较高，因此采用男女生比赛的形式。科学课上也可用一些方法来调动学生的积极性，但我们比的不是速度，而是谁发现更多，谁的误差最小。
在摆的研究这一课中，特别是上组内公开课的那个班级，使我第一次见到学生做实验的那份专注，第一次看到小组合作配合的很完美，就连平时很爱闹的学生都在做自己在行的事情。可能有一些老师在，学生不敢闹。但最主要的原因是他们对摆的实验比较喜欢，摆的实验相对来说比较简单，他们操作起来也比较简单，而且在实验过程中给予的自由时间多，大约是一半。但是在这个实验中，对于学生的计时和数数有很大的要求。有些组会出现参差不齐的数据，可能的原因出在数数和计时。所以在前一课的教学中要特别强调这两个方面。因此，我就认为有位老师将机械摆钟突出了探究的过程是很适合的。他将摆钟的摆动次数略去，而加强了摆的等时性的探究。在实验之前，更是对学生进行了数数和计时的有效指导。这样的教学，明显是为下一课铺好路。
在实验过程中，摆不是听话的小孩，往往会打圈，接着就碰到铁架台，学生就只得重来。因此就对学生的操作方面进行个别指导。在摆的研究过程中，选择自己感兴趣的问题进行研究，更加增强探究氛围。同时，我觉得学生的汇报也是相当的精彩。专拎好数据是我的失误，应该爱护每位学生的成果。世界多美呀教学反思牧场之国教学反思有余数的除法教学反思
《摆的研究》教学反思7
继上节课制作简单的摆的学习，学生发现了摆的等时性的特点，但是相同时间内不同的摆摆动次数是不一样的，上节课学生观察过自己的摆，可能会猜测摆的快慢与摆绳长短、摆锤重量、摆动幅度有关，这个课重点探究影响因素。
提出问题，学生对每个可能影响的因素进行预测，并设计方案验证，重点是学生对控制变量法学习和应用。每个小组的摆绳长度刚开始是随机的设置的，在研究摆绳长度影响时，全班规定了按照10cm，20cm，30cm，保证摆动幅度和摆锤重量相同的前提下研究，得出的数据组内是有很明显的规律的，学生能通过本组的数据得出结论：其他条件相同时，摆绳越长，摆动速度越慢，第一个实验我重点引导了控制变量的设置，在分析数据之后，其他的影响因素交给学生自己小组设置变量，课堂反馈是很好的，整个操作环节基本是没有难度的，学生能够在掌握了控制变量实质的基础上有自己的设计方案并正确实施，这也是课堂的重要目标之一。
五年级学生在设计实验方案，表达自己观点，以及描述实验现象方面都没有很大的问题，但是实验结束后发现每个组之间的数据都存在或多或少的差距，于是我增加了引导学生分析原因环节，有学生会发现刚才实验中摆绳没有拉直、计时不严谨以及次数数错等情况，我觉得这个环节也是极其重要的，让学生理解误差和错误之间的关系，为了保证实验的准确性，需要避免错误的操作，但是误差是无法避免的，只能是尽量减少。不仅这节课，其他实验也是如此，为了保证实验探究的效率，实验的严谨性是很重要的，让学生能够养成这种实验精神和习惯，也是科学课堂态度目标的培养方向。
《摆的研究》教学反思8
一、取舍合理的教学内容
本节课中学生将就摆的快慢与什么因素有关进行讨论与思考，并且去验证学生自己的一些猜测。学生在探究的过程中，逐步排除一些原有的不合理的前概念，修正自己的想法。在这一节课上，学生将测量不同重量摆锤的摆在15秒钟内摆动的次数，和不同长度摆绳在15秒钟内摆动的次数。学生在对测量数据进行分析的过程中会发现：影响摆的快慢主要是摆绳的长短。但是，在课文的最后又提出了新的研究问题，即：摆长也是影响摆的快慢的一个因素。所以说，本课的教学是让学生从问题中来，又带着问题离开。
修订以后的《摆的研究》这一课，舍去了原教材中影响摆的快慢三个因素中摆幅大小的研究，教材将这一内容移到了上一课完成，应该说这样的教材更容易教学。因为，原先的教材，是将三个因素一起在一堂课里研究，这样时间难于控制，效果也不理想。不过，由于今天这堂课是公开课，这一课又是第二教时，所以我还是适当地引用了“摆幅大小”这一因素，但不作为研究的重点。
二、改变原有的教学方法
《摆的研究》这一课，主要进行的是两个实验，一个是摆锤的轻重对摆快慢的影响；另一个是摆绳的长短对摆快慢的影响。在教师用书上，期望教师在学生的探究过程中起到一个从“扶、引、放”的教学思路。而在我看来，两个实验，要完成“扶、引、放”三个过程，很难。因此，我个人认为，这一课教师用书上的内容，至少是这一部的内容，仍旧停留在老教材的框架内，还没有及时地更新。所以，在今天这堂课中，我改变了原先的教学方法，采用学生自主的，有选择的探究方式，老师只是整个活动的参与者和合作者。这样的教学即可以避免由于研究内容过多而造成探究时间不够，又可以让学生对某一问题进行深入、细致地探究。
三、提供有结构的材料
材料的运用，主要就是对教具的运用。在课堂上提供有结构的材料，能够使教学更加深入，目的性更加明确。在今天课堂上的第一个教学环节中，也就是让学生测出15秒内各个摆摆动的次数时，我给学生提供了各个不同长短的摆，让每组学生的摆在15秒内次数各不相同。这样的安排，可以让学生提出探究性的问题“为什么摆的次数会不一样？”、“摆的快慢可能与哪些因素有关？”从而更为顺利地引入到了课文探究的主题。
第二个有结构的材料是，在学生进行探究摆的快慢的实验中，大多数数组我提供的是螺帽，但有一组我提供的是钩码。学生在探究摆锤轻重对摆快慢的影响实验中，让钩码一个一个的挂起来，从而得出了与研究不同的结论。为什么呢？引起学生的共鸣，为下一课的教学内容“摆锤长短的研究”做了铺垫。
《摆的研究》教学反思9
今年，我参加了哈尔滨市小学科学“进取杯”课堂教学大赛，我执教的《摆的研究》一课获奖。经过几次教学实践的磨砺，我对这节课有了一些深入研究，也对科学课的教学有了新的思考。这节课给我留下了特别深刻的花象。
在第一次试讲时，我对这节课的结构作了如下安排：先让学生结合生活实际对“摆的快慢可能与哪些因素有关”进行猜测，学生讨论后认为有许多因素可以影响摆的快慢，如摆锤的轻重、摆绳的长短等。接着将问题引到“摆的快慢是否与这些因素有关”这一问题上来。问题一提出，学生就七嘴八舌地发表了自己的看法（猜测）：认为有关系的31人，认为没有关系的26人。究竟摆的快慢与摆锤的轻重、摆绳的长短有没有关系，学生自然想到通过做实验进行验证。这个实验对于五年级同学来说并不是特别难，学生根据自己的猜测，设计好了实验方案，也提出了做这个实验时的注意事项。在接下去长达18分钟的时间里学生分别做了两个实验，而后进行汇报交流。第一个实验难度不是特别大，结论也明显。但学生得出的实验结果可不是这样：全班9个组，实验的数据表明有一个组在做摆的快慢与摆锤轻重无关的实验时，测出的几个数据都是不同的。先汇报的两个小组说：“摆锤的轻重与摆摆动快慢无关。”因为他们测出的数据都是不变的，我对他们的实验结果很满意，表扬了他们。当第七组同学用胆怯的声音告诉大家，摆的快慢与摆锤的轻重有关时，我随口说出，你们的实验可能出错了。其他同学的疑虑也就就此打住，一次培养学生实证意识的机会就这样在我手中悄悄地溜走了。
第一次试讲结束了，但留给我的思考却更多了。
科学课的全面推开在我区已经有5年多了，而我们对科学课的认识到底到了什么程度，科学究竟是什么，简单的猜想、合作、假设、实验得出一个结论就是科学吗？这个问题多次在我心中质问着我。我认为科学最大的特点应该是以观察和实验的方法寻求对世界的解释，用实证的方法寻求对世界的认识，它是讲求真凭实据，讲求用证据说话的。科学对事实的尊重，对观察的依赖，对结论的谨慎，对错误的勇于修正，这些都不是靠用文字讲给学生听，他们就可以内化的，而必须在孩子们经历了一次又一次的亲历活动，在活动的过程中让学生去感悟，去体验才能达成的。
当证据与事实不相符合时，而我却将结论告诉给学生的例子还有很多，相信其他老师也都会有同感。我想我们的实验证据与我们所要得出的结论产生的矛盾，它并不可怕，因为我们都知道实验中的误差是无法避免，也不可能避免的，误差是永远存在的，最关键一点是我们应该怎样引导学生用科学的态度去面对误差，去分析这些数据，仅仅简单地告诉学生实验的结果决不是我们所要的科学态度。
一、分析这些误差产生的原因
既然误差的得来是不可避免的，所以回避它绝不是聪明的办法，如果一遇到学生的实验数据与结论不相符合时，都由老师来告诉学生实验的结论是这样的，那么科学探究还有意义和价值吗？学生的科学素养还能提升吗？在课后的研讨中我也意识到了这一点。作为一名科学老师在事先的备课环节中就应考虑到这点，学生还小，他们不可能像真正的科学家那样，通过几次实验操作就得出科学的结论，更何况科学家结论的得出也不是一次就成功的。
当第七组同学说出摆的快慢与摆锤的轻重有关这一结论时，我不应该简单的告诉他们，你们的实验出错了，而应该组织全班同学讨论：为什么他们的结论与事实不相符合，可能会有哪些因素导致摆的快慢与摆锤的轻重有关？比如说我们人为的因素，花对实验结果的影响是否有差异……，如果能这样理性地引导学生看待误差，这样学生的分析能力，对待问题的科学态度都将会在潜移默化中得到提高。
二、寻找减小误差产生的方法
既然误差的产生是不可以避免的，在我们的科学课中就应当积极面对，寻找为什么会产生误差，怎样做才能减小误差。那么如何来减小误差的产生呢？在教学中我是这样做的：
1.仔细检查实验装置
误差的产生有的是人为因素造成的，有的是与实验装置的设置有关。因此在学生动手实验之前，让他们仔细检查自己的实验装置是不是还存在着不足之处，需不需要改进。例如在做这个实验时，如果实验花稍微有些小毛病，就会直接影响研究结果的准确性。因此，实验花一定要精心选择，把干扰因素对实验结果的影响控制到最小。选择摆线，我试过纱线、细棉线、尼龙线、涤纶线、绣线等等，都存在不足，最后才选择略粗一点的棉线。对于摆锤，教材用大小螺丝帽表示轻重两种不同重量的摆锤。其实当两根摆线长短一样绑上大小两个螺丝帽后，实际上摆长就会发生变化，大螺丝帽的摆线要比小螺丝帽长。所以我将螺丝帽换成铁垫圈，以免产生不必要的误差。
2.渗透重复检验的科学思想，培养学生的实证意识。
科学家得出一个实验结论并不是做一次或两次实验得出的，而是
做了几十次、几百次，甚至上千次的实验数据分析才得出一个科学结论。因此，尽管课堂教学时间无法让我们像科学家那样反复实验，但我们也不能仅仅从一次实验中就得出结论。
帮助学生形成科学合理的探究方案是整个摆的探究活动成功和失败的关键，那么，舍得花时间对实验中相同和不同因素的控制的深度研讨就成为极具价值的活动了。在研究实验方案时，我问学生：“为了让我们的研究更加科学，操作更加精确，实验中我们还应该注意些什么？”生：多做几次实验。师：为什么你这样认为？ 生：一次可能有巧合。师：那你觉得做几次比较合适？生：三次以上吧。师：行！我们每组争取都做三次，实验中有干扰的不算，如果还有时间，可以多做几次。接着，我又提出一个问题：“如果三次实验有三个数据，应该怎么办？”学生说可以取平均数。
通过对实验中注意事项的探讨，强调了学生在“动手之前先动脑”的科学思想。让学生先明确每个实验中一定要保持相同和一定要保持不同的因素是什么，运用“控制变量”的方法来收集有效证据。尤其是引导学生对实验操作细节加以关注：做三次以上就是重复做；求平均数是计数要求简单性……，教师强调了测量要客观、精确，它将影响证据的可靠性，在教学中向学生充分渗透了实证意识。
3.通过搜集证据，培养学生的实证意识。
科学事实、科学数据就是证据。科学探究要重证据，应通过定量观察、测量、记录来搜集科学事实和可靠证据。本课中学生要谨慎地做好数据的记录和整理。本课出现三次运用数据，一是让学生在测摆的快慢与摆锤的轻重无关后，把自己组的数据公布与众。由于都是学生自己做的摆，都是测十五秒内摆动的次数，所以学生根据数据很自然的得出结论。二是学生在研究过程中要认真如实地记录下自己组的研究数据，根据数据，形成自己的研究结论。三是在汇报交流时能向大家阐述自己证据获得的经过，依据可靠的数据来解释。让学生在科学探究的过程中学会尊重数据（证据），让证据说话的科学态度。
4.引导学生反思、质疑。
尽管学生在动手之前对实验精确操作有了一定的认识，但在实际操作中还是会出现这样那样的问题，导致研究出现误差。及时引导学生对自己活动进行跟进反思就显得尤为重要。在交流摆锤研究结果的教学活动中，我设计了这样的体验活动：
1、学生汇报关于摆锤重量是否影响摆的快慢的结果，出现不一致的意见，个别组的结果表明是“有关系”的。
2、组织学生进行反思：大家研究的结果不同，大家觉得问题出在哪里? 讨论找出其不规范或不正确操作而影响实验精确性的地方；
3、现场验证演示，请这组现场演示，在同学们的监控下，严格控制相关变量，达到实验成功。学生在这样有梯度的递进活动中，经历着对自己的研究过程进行重新梳理和回顾，达到对“精确控制因素”的再认识，深刻体验对科学研究要持严谨的态度。因此，在教学时间内让学生尽可能多地重复实验，在一定程度上会减小实验误差的产生。
三、正确对待误差，培养学生求真求实的科学态度
在课堂上，学生只忙于动手操作，不注重同时观察、适时收集证据，忽略控制变量，从而导致实验的失败。实验就会产生误差，误差不等于差错。在科学课教学中，教师不仅要关注学生科学知识的获取，更要重视对学生科学态度的培养，引导学生能正视误差，培养孩子们一种求真求实，不要妄下结论的科学态度。告诉学生：“误差是不可避免的，误差的存在是可能的并且是合理的，面对误差要积极地分析这些误差产生的原因，怎样做才能尽可能地减小误差才是一种科学的态度。”爱迪生说过，任何一项发明都是深思熟虑、严格试验的结果。在课堂上让学生大胆去实验，去正确对待误差这些都是科学探究的重要内容和方式。
科学的本质之一就是“实证”。科学是要讲证据的，科学是可以重复检验的，这就是“实证意识”。追求实验的“精确性”以收集有效证据，让精确实验的思想渗透在每一个教学细节中，诠释着科学课堂中实证意识的教学。
《摆的研究》教学反思10
本课主要进行的是两个实验：一个是摆锤的轻重对摆快慢的影响；另一个是摆绳的长短对摆快慢的影响。
在教师用书上，期望教师在学生的探究过程中起到一个从“扶、引、放”的教学思路。而在我看来，两个实验，要完成“扶、引、放”三个过程，课堂时间不够，并且缺少学生自主学习的探究乐趣。因此，在今天这堂课中，我改变了原先的教学方法，采用学生自主的，有选择的探究方式，老师只是整个活动的参与者和合作者。这样的教学即可以避免由于研究内容过多而造成探究时间不够，又可以让学生对某一问题进行深入、细致地探究。
科学研究是为了解释生活中的科学现象，解决生活中的科学问题，指导学生科学生活。所以本课没做好的是未设计生活化的场景，帮助学生迁移运用，感受科学与生活的关系。我打算在下课中，补充怎样调节秋千速度的问题，让学生将课堂知识进行生活化的分析运用。
《摆的研究》教学反思11
上完《摆的研究》这一课后，我的感悟是：教学一定要贴近实际，联系生活，走进学生，才能学有所成，学有所用。
《摆的研究》是一堂典型的科学实验探究课，我引导同学们从生活中观察到的摆钟出发，发现问题，摆的快慢与什么有关？开阔学生思维，引导学生大胆猜想，推测出尽可能多的可能有关的因素，一一板书。接着，暗示学生，生活中的每一个推测，必须通过多次实验验证，才能得出科学的结论，科学素养的形成有意熏陶，那我们针对其中的一个推测，设计出什么样的实验来验证呢？学生实验能力的培养渗透其中，我注意引导学生思维清晰的自主设计实验，并及时的要学生说出实验中要注意的地方，我及时鼓励，及时肯定，我越引导，学生说得越细致，越到位，为顺利完成实验打下基础。然后，水到渠成的是学生开始动手实验。实验完后，再引导学生分析数据，得出结论，也引导学生分析产生误差的原因，对于有误差处，我还抽出时间让学生再次实验，直到解决问题，充分体现了科学的严谨性，培养了学生科学的严谨性。最后运用得出的实验结论再来解决生活中的实际问题，生活中摆钟走得太快或太慢，我们应该怎样来调节摆绳的长短，使得摆钟走得准确呢？
不足之处，因为有一个细节，事先对学生的实际操作情况没了解到位，引导时没发现，使得实验中产生了一些小误差，那就是有一部分同学做摆时绳子不会打活结，打得不规范，因而，在一定程度上影响了测量摆的快慢的准确性。
《摆的研究》教学反思12
今年，我参与了哈尔滨市小学科学“进取杯”课堂教学大赛，我执教的《摆的研究》一课获奖。经过几次教学实践的磨砺，我对这节课有了一些深入研究，也对科学课的教学有了新的考虑。这节课给我留下了特别深刻的花象。
在第一次试讲时，我对这节课的结构作了如下布置：先让学生结合生活实际对“摆的快慢可能与哪些因素有关”进行猜想，学生讨论后认为有许多因素可以影响摆的快慢，如摆锤的轻重、摆绳的长短等。接着将问题引到“摆的快慢是否与这些因素有关”这一问题上来。问题一提出，学生就七嘴八舌地发表了自身的看法（猜想）：认为有关系的31人，认为没有关系的26人。究竟摆的快慢与摆锤的轻重、摆绳的长短有没有关系，学生自然想到通过做实验进行验证。这个实验对于五年级同学来说并不是特别难，学生根据自身的猜想，设计好了实验方案，也提出了做这个实验时的注意事项。在接下去长达18分钟的时间里学生分别做了两个实验，而后进行汇报交流。第一个实验难度不是特别大，结论也明显。但学生得出的实验结果可不是这样：全班9个组，实验的数据标明有一个组在做摆的快慢与摆锤轻重无关的实验时，测出的几个数据都是不同的。先汇报的两个小组说：“摆锤的轻重与摆摆动快慢无关。”因为他们测出的数据都是不变的，我对他们的实验结果很满意，褒扬了他们。当第七组同学用胆怯的声音告诉大家，摆的快慢与摆锤的轻重有关时，我随口说出，你们的实验可能出错了。其他同学的疑虑也就就此打住，一次培养学生实证意识的机会就这样在我手中悄悄地溜走了。
第一次试讲结束了，但留给我的考虑却更多了。
科学课的全面推开在我区已经有5年多了，而我们对科学课的认识到底到了什么程度，科学究竟是什么，简单的猜测、合作、假设、实验得出一个结论就是科学吗？这个问题多次在我心中质问着我。我认为科学最大的特点应该是以观察和实验的方法寻求对世界的解释，用实证的方法寻求对世界的认识，它是讲求真凭实据，讲求用证据说话的。科学对事实的尊重，对观察的依赖，对结论的谨慎，对错误的勇于修正，这些都不是靠用文字讲给学生听，他们就可以内化的，而必需在小朋友们经历了一次又一次的亲历活动，在活动的过程中让学生去感悟，去体验才干达成的。
当证据与事实不相符合时，而我却将结论告诉给学生的例子还有很多，相信其他老师也都会有同感。我想我们的实验证据与我们所要得出的结论发生的矛盾，它并不可怕，因为我们都知道实验中的误差是无法防止，也不可能防止的，误差是永远存在的，最关键一点是我们应该怎样引导学生用科学的态度去面对误差，去分析这些数据，仅仅简单地告诉学生实验的结果决不是我们所要的科学态度。
一、分析这些误差发生的原因
既然误差的得来是不可防止的，所以回避它绝不是聪明的方法，如果一遇到学生的实验数据与结论不相符合时，都由老师来告诉学生实验的结论是这样的，那么科学探究还有意义和价值吗？学生的科学素养还能提升吗？在课后的研讨中我也意识到了这一点。作为一名科学老师在事先的备课环节中就应考虑到这点，学生还小，他们不可能像真正的科学家那样，通过几次实验操作就得出科学的结论，更何况科学家结论的得出也不是一次就胜利的。
当第七组同学说出摆的快慢与摆锤的轻重有关这一结论时，我不应该简单的告诉他们，你们的实验出错了，而应该组织全班同学讨论：为什么他们的结论与事实不相符合，可能会有哪些因素导致摆的快慢与摆锤的轻重有关？比方说我们人为的因素，花对实验结果的影响是否有差别……，假如能这样理性地引导学生看待误差，这样学生的分析能力，对待问题的科学态度都将会在潜移默化中得到提高。
二、寻找减小误差发生的方法
既然误差的发生是不可以防止的，在我们的科学课中就应当积极面对，寻找为什么会发生误差，怎样做才干减小误差。那么如何来减小误差的发生呢？在教学中我是这样做的：
1.仔细检查实验装置
误差的发生有的是人为因素造成的，有的是与实验装置的设置有关。因此在学生动手实验之前，让他们仔细检查自身的实验装置是不是还存在着缺乏之处，需不需要改进。例如在做这个实验时，假如实验花稍微有些小毛病，就会直接影响研究结果的准确性。因此，实验花一定要精心选择，把干扰因素对实验结果的影响控制到最小。选择摆线，我试过纱线、细棉线、尼龙线、涤纶线、绣线等等，都存在缺乏，最后才选择略粗一点的棉线。对于摆锤，教材用大小螺丝帽表示轻重两种不同重量的摆锤。其实当两根摆线长短一样绑上大小两个螺丝帽后，实际上摆长就会发生变化，大螺丝帽的摆线要比小螺丝帽长。所以我将螺丝帽换成铁垫圈，以免发生不必要的误差。
2.渗透重复检验的科学思想，培养学生的实证意识。
科学家得出一个实验结论并不是做一次或两次实验得出的，而是做了几十次、几百次，甚至上千次的实验数据分析才得出一个科学结论。因此，尽管课堂教学时间无法让我们像科学家那样反复实验，但我们也不能仅仅从一次实验中就得出结论。
协助学生形成科学合理的探究方案是整个摆的探究活动胜利和失败的关键，那么，舍得花时间对实验中相同和不同因素的控制的深度研讨就成为极具价值的活动了。在研究实验方案时，我问学生：“为了让我们的研究更加科学，操作更加精确，实验中我们还应该注意些什么？”生：多做几次实验。师：为什么你这样认为？ 生：一次可能有巧合。师：那你觉得做几次比较合适？生：三次以上吧。师：行！我们每组争取都做三次，实验中有干扰的不算，假如还有时间，可以多做几次。接着，我又提出一个问题：“假如三次实验有三个数据，应该怎么办？”学生说可以取平均数。
通过对实验中注意事项的研讨，强调了学生在“动手之前先动脑”的科学思想。让学生先明确每个实验中一定要坚持相同和一定要坚持不同的因素是什么，运用“控制变量”的方法来收集有效证据。尤其是引导学生对实验操作细节加以关注：做三次以上就是重复做；求平均数是计数要求简单性……，教师强调了丈量要客观、精确，它将影响证据的可靠性，在教学中向学生充沛渗透了实证意识。
3.通过搜集证据，培养学生的实证意识。
《摆的研究》教学反思13
本节课我从学生觉得新鲜、感兴趣的观察摆钟入手，让学生动手玩玩摆，创设生动活泼的教学情境，激发学生探究的兴趣。
让学生从玩摆中发现问题：为什么相同时间里摆动次数却不一样，可能与什么因素有关？问题意识顺应被激发，学生的思维很自然转入对问题的假设上来；在深度讨论中明确该实验的研究方案，让学生对实验中的细节加以关注，体现动手之前先动脑的科学研究思路，严谨的科学态度的培养目标蕴涵其中。
在汇报交流中我们可以发现：学生在探索摆长、摆锤重量和摆的快慢有无关系的经历中，有的小组成功了，也有的小组失败了，他们花了很多的时间和精力，结果却和科学的结论有偏差甚至相反。但在此过程中，每一学生都获得新知和体验，这也正是一个人的学习、生存、生长、发展、创造所必须经历的过程，也是一个人的能力和智慧发展的内在要求。在这里，知识、能力、情感有机的交融在一起，最大限度的整合了三维目标的达成。在课将告结束时，我问学生：现在你们有什么想法？学生的回答意味深长：做实验真不容易。我想我和在场的每一位学生都能深深体会到这“不容易”中所包含的意味。
《摆的研究》教学反思14
本课以用摆做实验为主要内容，是一个典型的探究不同因素的对比实验。结合单元目标和教参，我制定的教学目标是：
科学概念：
1、通过用摆做实验，说出摆快慢与摆幅的大小、摆锤的轻重无关、与摆绳的长度有关。同一个摆，摆绳越长摆动越慢，摆绳越短摆动越快。
过程与方法：
1、通过对上节课观察钟摆和我们的摆的对比，推测多种可能影响摆的摆动快慢的因素。
2、结合控制变量和对照实验的方法，进行改变摆锤重量、摆绳长短对摆的快慢是否产生影响的实验研究，并对实验结果进行分析。
情感态度与价值观：
1.通过观察记录每个实验数据的重复测量结果，初步意识到精确测量结果的得到是需要反复测量的。
2.通过观察相同绳长不同长度摆锤的摆运动的快慢，认识到在实验中细心观察发现新的问题很重要，并且对新的问题有继续研究的欲望。
本课重点是：
自主进行改变摆的摆锤重量和摆绳长短对摆的快慢是否产生影响的实验研究，并对实验结果进行分析，说出摆的摆动快慢与摆幅的大小和摆锤的轻重无关、与摆绳的长度有关。同一个摆，摆绳越长摆动越慢，摆绳越短摆动越快。
本课难点：
结合控制变量和对照实验的方法，自主进行改变摆的摆锤、摆的摆长对摆的快慢是否产生影响的实验研究，并对实验结果进行分析。
教学反思：
本课的亮点在于对实验测量方法的改变和数据的处理。
教材安排测量摆在15s内摆动次数，同时存在15s计时和半次怎么数两个问题，而且计时同学参与度不高。所以本课借鉴李子组蔡垸老师的教学反思，更改为测量摆摆动20次所用时间，这样就误差就集中于计时的误差，是无法避免，并且对实验结果影响较细微的，摆绳长短的实验数据梯度也较为明显。
另外对于数据的处理，因为实验中的误差是难以避免的，并且需要让学生学会真实记录，并且能在理解误差的基础上认识到我们的实验结论。所以我借鉴了一篇文献中提到的一个方法，也就是趋势图法，利用误差对数据的影响具有随机性，而变量引起的误差具有规律性，通过趋势图的分析和对比来让学生在接受误差的基础上得出正确结论。
本课也存在很多需要探讨的地方
1.比如在组织教学时，怎样处理摆幅大小这个点。
本来我的设想是把这个放到上一课，教材上本课第一幅图已经暗示了学生可能已经通过上节课的实验发现摆幅对摆的快慢影响不大，因为连续摆动的摆摆幅逐渐减小，但每十秒摆动次数相同，所以这里是不是可以给学生讲摆幅对摆的快慢的影响。
在刘老师的指导下我认识到：摆在连续摆动过程的摆幅和起始摆幅在学生认知中是存在区别的，如果略过反而是对学生疑问的忽视，并不妥当。
然后我就把这部分内容作为实验分工与操作以及实验数据分析的示例，让学生在演示中理解实验的基础上，分组自主进行摆锤轻重和摆绳长短的实验。这样让学生的得到了锻炼，对这个实验的细节和要点也更清楚。
但可能是我个人原因，这部分要讲的注意的细节和操作原理讲解较为琐碎，我总是觉得条理不是非常简明清晰，而且用时较长，老师讲解很啰嗦的感觉。
2.最后一个演示实验的选材，最开始我用的是几个用胶带捆绑在一起的钩码，结果是可以做出来，但是由于钩码太重，很容易让学生注意到它的重量，而且摆动过程中还会带动铁架台晃动。然后我试了一下可塑橡皮，橡皮泥比较软不太好勾，而且要做得比较长也有点重，最后在唐老师的提议下，我用了比较轻、好连在一起，又很有实验效果对比的积木。这个要感谢总是发现探索的唐老师对我的帮助。
当然还要感谢给我提了很多建议的我们的邓校长和凤凰小学的陈韵芝老师，我从上次集体视导到这次合格课，我的提升也离不开我们最认真最可爱的周更营的老师们，是周老师分享了用图片和视频演示方法，茶小何老师提出了真实对话，关注实验数据真实记录，还有提前剧透给我这节课很多要点的蔡垸老师，还有许许多多细节方面来自大家的教学反思，可以说我们虽然没有见面，但是神交已久，我还有很多地方需要跟有经验的老教师学习，也要多跟小伙伴们交流。最后也是最重要的要感谢搭建周更营的刘姝教研员，我会努力达到刘老师想要的效果。
哈哈哈，为什么教学反思到最后说得像获奖感言，总之我觉得我还是有进步，但是进步还要感谢大家，而且我的提升量对比周更营老师们的干货分享量还是让我有些羞愧，我以后还会继续努力写啰嗦的教学反思。
《摆的研究》教学反思15
【教学目标】
科学概念：摆的摆动快慢与摆绳的长度有关，同一个摆，摆绳越长摆动越慢，摆绳越短摆动越快。
过程与方法：经历推测摆的快慢与哪些因素有关，并依次展开实验研究，得到实验结果的过程。
情感、态度、价值观：意识到感觉是会出错的，深刻理解重复精确实验的价值 ;感受探究单摆的快乐。
【教学重点】经历推测摆的快慢与哪些因素有关，并依次展开实验研究，得到实验结果的过程。
【教学难点】对真正摆长的认识与理解
【教学准备】统一使用秒表计时(教师)(小组)、铁架台、长中短棉线各一、3个钩码、一长一短两个铁管，分别在中间及一端用等长的摆线悬挂、一组不同的摆(演示导入用)等硬纸板20cm、30cm各一个以磁铁当作摆锤，(延伸演示用)。 为可能的生成而准备：圆柱形塑料盒子内可装两个钩码，盖上带挂钩或铁圈。
【教学过程】
一、引入：
1.师：我们知道摆具有等时性，那不同的摆自由摆动的快慢都一样吗?
2.师出示自制几个单摆使他们逐个摆动起来，问：摆的快慢一样吗?你觉得与什么有关呢?
3.揭题：摆的研究。(板书课题)
二、用摆做实验：
1.推测：摆的快慢你觉得与什么有关呢? (摆绳长度、摆锤大小等，如出现摆的幅度这个因素，可引导学生回忆上节课的实验。)
2.讨论：改变摆绳长度的实验：要改变什么条件?哪些条件需要保持不变?
3.学生分工负责计时、计数、记录。
4.集体汇报。
5.小结：摆的快慢与绳长有关吗?有怎样的关系?
6.讨论：改变摆锤重量的实验：要改变什么条件?哪些条件需要保持不变?
【注意：钩码的挂法，要按老师的演示去做】
7.学生分工负责计时、计数、记录。
8.集体汇报。
9.小结：摆的快慢与摆锤轻重有关吗?
过渡：通过以上两个活动，我们能否回答如下问题：
(1)摆的快慢与绳长有关吗?与摆锤的重量有关吗?
(2)什么样的摆摆动得慢?什么样的摆摆动得快?
三、摆的快慢与什么有关：
1.阅读课本P61下面的插图和文字。
2.让学生进行推测。
3.师出示如图的两个摆，摆绳长度一样，摆锤长度不一样，演示实验。
4.讨论：你发现了什么?你是怎么想的?
5.师引导：摆的长度并不等同于摆绳的长度，真正的摆长是指摆角顶点(固定点)到摆锤重心的距离。
6.小结：摆的快慢与摆长有关。
7.回顾我们所做的第二个实验，你能解释为什么不把钩码这样挂吗?教师演示：钩码垂直挂接。
说说你的想法。
8.出示20、30cm的两片硬纸片、大头钉、两块磁石，组合成一个摆，并演示它的摆动，问你怎样使它摆动加快?下节课，需要准备20、30cm的两片硬纸片、大头钉、两块磁石，我们将要制作一个每分钟正好摆动30次的摆，运用本课发现的规律解决实际问题。、摆的研摆的快慢与什么有关?摆动幅度大小对摆动快慢影响不大轻摆锤 摆动的快慢没有改变长，摆动慢;
倒立摆系统是一个典型的高阶次、多变量、严重不稳定和强耦合的非线性系统,是控制理论研究中理想的被控制对象。通过倒立摆实验,可以很方便地对控制理论和控制方法的正确性以及实用性加以验证。PID(比例-积分-微分)控制是一种简单而又优秀的控制方法,在生产过程自动化控制的发展历程中,PID控制是一种历史最悠久、生命力最强的基本控制方法。PID控制器作为最早实用化的控制器已有50多年的历史,并且直到现在仍然是应用最广泛的工业控制器。本文利用倒立摆系统来分析PID算法,利用Matlab/Simulink仿真直观地指出其控制效果,并为其在工程实践中的应用给出一定的理论指导。
1 倒立摆系统的数学模型
对于直线一级倒立摆系统在忽略了空气阻力和各种摩擦力后,可以将小车抽象为质点,摆杆抽象为匀质的刚体,此时其受力情况如图1所示。
图1中小车质量M=1.096 kg,摆杆的质量m=0.109 kg,小车的摩擦系数b=0.1 N/(m·s),摆杆转动轴心到杆质心的长度l=0.25 m,摆杆的转动惯量I=0.003 4 kg·m2,重力加速度g=9.8 m/s2,u为加在小车上的力,x为小车的位移,φ为摆杆与垂直方向上的夹角。倒立摆系统的控制过程是:产生合适的力u,使得小车和摆杆在某一给定的初始条件下能够快速的恢复到平衡位置。利用牛顿力学的分析方法可以建立倒立摆系统的模型,同时在摆杆的平衡位置进行合理的线性化,能够得到倒立摆系统如下的线性方程[1,2,3]:
对式(1)进行拉普拉斯变化,得到以下的方程式:
在式(2)中,推导传递函数时假设初始条件为0。
由于输出为摆杆的角度φ,求解方程组(2)的第一个方程可以得到:
令
式中:输入V(s)为小车的加速度;输出Φ(s)为摆杆的角度。
同时另一个被控制对象小车的位移X(s)可以通过对控制量V(s)求双重积分得到:
将直线一级倒立摆模型的实际参数代入式(4)可以得到系统的传递函数:
2 PID控制算法的介绍
PID控制框图如图2所示,该系统主要由PID控制器和被控对象组成[4]。
PID作为一种线性的控制,根据给定值rin(t)与实际输出值yout(t)构成控制偏差:
PID的控制规律为:
或写成传递函数的形式:
式中:KP为比例系数;TI为积分时间常数;TD为微分时间常数。
令
3 倒立摆系统的PID控制器的设计
根据以上两节的分析,很容易建立起如图3所示的倒立摆系统的PID控制框图。PID控制器设计的核心是控制参数的整定,它根据被控过程的特性确定PID控制器的比例系数、积分时间常数和微分时间常数[5,6,7]。
为了得到良好的控制效果,采取稳定边界法[8]来整定控制参数,其具体的步骤如下:
(1) 将控制器的积分系数KD和微分系数KI均设置为0,比例系数KP设置为较小的值,使系统投入稳定运行。
(2) 逐渐增大比例系数KP,直到系统出现等幅振荡,并记录下此时的临界振荡增益K和临界振荡周期T。
(3) 根据K和T的值,采用表1中的经验算法,计算出调节器的各个参数,即KP,KI和KD的值。
根据倒立摆系统的PID控制框图,建立Matlab/Simulink[9]的模型图,并通过不断的仿真可以发现在KP=60时系统出现了如图4所示的等幅振荡。
从图4可以看出曲线两峰值之间的距离为0.5 s多一点,这里取T=0.55 s,所以系统的临界振荡增益K=60,临界振荡周期T=0.55。根据表1所提供的公式可知PID控制整定时,比例系数KP=36,积分系数KI=30,微分系数KD=89.1,并用以上的参数进行仿真,可以得到如图5所示的仿真曲线。
从图5可以看出系统在稳态时有比较小的稳态误差,在暂态时最大超调量比较小,曲线也比较平缓,几乎没有振荡,但是调整时间大于9 s,这么长的调整时间显然是不能满足倒立摆这种对实时性要求非常高的控制系统,所以还必须进一步调整控制参数。为此通过减小微分时间常数TD来减小系统的调整时间,而微分系数KD和TD是成正比的关系,所以可以通过减小KD方法来达到减小调整时间的目的。在这里取KD=10,KP和KI仍为稳定边界法整定的数据,并通过仿真得到如图6所示的仿真曲线。
将图6和图5相比较可以看出,通过减小KD系统的调节时间明显减小了,同时此时系统的最大超调量却只有很小幅的增加,所以在KP=36,KI=30,KD=10时PID控制器对摆杆的角度有较好的控制效果。同时还可以通过Matlab仿真得到此时小车位移的变化曲线如图7所示。
从图7可以看出小车的位置曲线的发散的,即小车是向一个方向运动的,会撞上倒立摆的限位开关,所以PID控制器并不能使小车长时间处于平衡位置,这是由PID控制器的单输入单输出的特性所决定的。
4 结 语
传统的PID控制能够较好的控制直线一级倒立摆系统的一个输出量,并且还具有良好的稳态效果、较短的动态过程和较小的超调量。然而由于PID控制固有的单输入和单输出特性,导致其对另一个输出量不能够同时兼顾,因此对于倒立摆这样的多输出的系统必须采用多输入和多输出的改进型的PID控制算法。
摘要：建立了直线一级倒立摆的数学模型,设计出倒立摆系统的PID控制器,并使用“稳定边界法”快速整定了PID算法的控制参数,最后通过Matlab/Simulink进行了仿真实验。结果指出PID算法能够有效控制倒立摆的摆杆角度。
关键词：倒立摆,PID控制,Matlab仿真,稳定边界法
参考文献
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[8]白金,韩俊伟.基于Matlab/Simulink环境下的PID参数整定[J].哈尔滨商业大学学报,2007,23(6):673-681.
[9]欧阳黎明.Matlab控制系统设计[M].北京:国防工业出版社,2001.
上完《摆的研究》这一课后，我的感悟是：教学一定要贴近实际，联系生活，走进学生，才能学有所成，学有所用。
《摆的研究》是一堂典型的科学实验探究课，我引导同学们从生活中观察到的摆钟出发，发现问题，摆的快慢与什么有关?开阔学生思维，引导学生大胆猜想，推测出尽可能多的可能有关的因素，一一板书。接着，暗示学生，生活中的每一个推测，必须通过多次实验验证，才能得出科学的结论，科学素养的形成有意熏陶，那我们针对其中的一个推测，设计出什么样的实验来验证呢?学生实验能力的培养渗透其中，我注意引导学生思维清晰的自主设计实验，并及时的要学生说出实验中要注意的地方，我及时鼓励，及时肯定，我越引导，学生说得越细致，越到位，为顺利完成实验打下基础。然后，水到渠成的是学生开始动手实验。实验完后，再引导学生分析数据，得出结论，也引导学生分析产生误差的原因，对于有误差处，我还抽出时间让学生再次实验，直到解决问题，充分体现了科学的严谨性，培养了学生科学的严谨性。最后运用得出的实验结论再来解决生活中的实际问题，生活中摆钟走得太快或太慢，我们应该怎样来调节摆绳的长短，使得摆钟走得准确呢?
不足之处，因为有一个细节，事先对学生的实际操作情况没了解到位，引导时没发现，使得实验中产生了一些小误差，那就是有一部分同学做摆时绳子不会打活结，打得不规范，因而，在一定程度上影响了测量摆的快慢的准确性。
在教学中，摆的安装和使用，将直接影响教学的成功。为此，我在实验中学生用的摆，做了三次改动。每次都进行了不断的调整和修改，既要让摆在摆动时摆线不碰到物体，又要能灵活调整摆线的长短。最终我选用试管夹、铁架台，先把试管夹支在铁架台，再用试管夹夹住摆线。这样试管夹的长度就可以摆在摆动时，不会因为地球的自转而是摆锤碰到铁架台的支架杆;利用试管夹的夹口可以灵活，自由的调节摆线的长度，节约实验时间。
在具体教学的过程中，我先重点引导学生探究摆锤轻重对摆快慢的影响活动。在活动中让学生先说说怎么来实验，再分析学生提出的实验本身。哪些是相同条件，哪些是不同条件。在具体的实验操作环节中还要注意哪些要点。在与学生的交流过程中，把学生的思维过程以表格和图画的形式一步步在黑板上展示出来，然后学生再进行实验的操作。
教学内容：摆的研究 教学目标：
1.认识到摆的快慢与摆绳长度有关。同一个摆，摆绳越短，摆动越快；摆绳越长，摆动越慢。
2.推测摆的快慢与什么有关，进行改变摆锤重量、摆绳长度对摆动次数是否产生影响的实验研究，对实验的结果进行分析，并根据分析进行预测。
3.让学生认识到得到精确测量结果是需要反复测量的。教学重点：让学生经历改变摆锤重量、摆绳长短对摆的快慢是否产生影响的实验研究。
教学难点：如何在对比实验中控制变量与不变量，培养学生科学预测、分析实验数据得出科学结论的能力。
教学准备：每个小组准备铁架台一个，秒表一只、不同重量的摆锤三个、摆绳一根、实验记录单
教学过程：
一、引入
1.师：老师请同学们来听儿歌，看看动画（出示第一张课件）
问：动画中的小朋友在干什么？你们喜欢荡秋千吗？我也喜欢，你们能帮我想想办法让它摆得更快些吗？
2.师：其实秋千就是我们上一节课认识的摆，回忆一下，你知道了那些关于摆的知识？（摆锤、摆绳、摆幅、摆的快慢与摆幅无关）
3.引入实验
（1）告知实验要求：测量15秒摆动的次数。（注意摆绳拉直、自然下垂、来回算一次）
（2）学生动手实验。（3）汇报结果
（4）观察数据，发现各组的摆在相同时间摆动次数不同，猜测摆的快慢可能和哪些因素有关？
（5）根据学生猜测板书：摆锤重量：重→快
轻→慢 摆绳长度：短→快
长→慢
（6）师：如何验证猜测是否正确呢？（生答：实验）
二、新授
1.讨论摆的快慢与摆锤重量关系实验
（1）分小组讨论：这个实验中要改变的条件是什么？不变的条件是什么？要准备哪些材料？
（2）汇报：实验中要改变的条件是：摆锤重量（3）实验准备：每组准备了一倍重量、两倍重量、三倍重量的螺母，分别测15秒摆动的次数，每个重量的都测三次。（4）汇报：不需要改变的条件是什么？准备哪些材料？ 2.讨论摆的快慢与摆绳长度关系实验
（1）分小组讨论：这个实验中要改变的条件是什么？不变的条件是什么？要准备哪些材料？
（2）汇报：实验中要改变的条件是：摆绳长度（每组只准备了1根摆绳，怎样改变长度呢？演示：对折即变为一倍和两倍绳长）
（4）汇报：不需要改变的条件是什么？准备哪些材料？ 3.分组，一些组做实验1，一些组做实验2 4.学生开始实验，老师指导 ……… 5.汇报
（1）做实验1的不同组的学生分别汇报一倍重量、两倍重量、三倍重量摆锤的摆15秒摆动的次数。
（2）师总结:摆的快慢与摆锤重量无关
（3）做实验2的不同组的学生分别汇报一倍绳长、两倍绳长的摆15秒摆动的次数
（4）师总结：摆的快慢与摆绳长度有关 同一个摆，摆绳越短，摆动越快 摆绳越长，摆动越慢 6.反馈：通过今天的学习，大家帮老师想想怎样让秋千荡得更快些呢？ 7.设疑：我们知道了摆的快慢与摆绳长度有关，老师这里有两个摆，摆绳一样长，我们把它们摆起来，观察快慢（不一样），这又是为什么呢？（今天暂时不研究，有兴趣的同学可以下来自己实验，也可上网查一查原因）
三、巩固
1.师：今天我们发现摆的这个秘密是400多年前一位科学家伽利略发现的。（介绍伽利略发现这个秘密的故事）
2.告诫学生生活中要细心观察、认真动脑，多动手、多实践，发现更多的科学知识。
《摆的秘密》是青岛版小学科学《无处不在的能量》单元探究式实验教学内容。学生在运动快慢及运动方式了解的基础上知道生活中有些物体的运动是摆动，但他们不一定清楚这种现象背后所隐藏的科学道理。在教学预设的过程中，考虑四年级学生已有对比实验的基础，如何控制好实验过程中变量与不变量以及收集有效的数据，对于他们来说还是有些困难的。因此，教学中教师对于变量控制的有效引导是必不可少的。本节课教学旨在引导学生探究摆的快慢与什么有关，经历“观察与预测—设计与实验—整理与分析—表达与交流”这一科学探究的过程，学会控制变量;同时帮助学生修正自己的想法，认识到摆的快慢与摆角的大小和摆锤的轻重无关，与摆线的长短有关，并在学习和解决问题中培养学生的合作意识和探究能力。教学中坚持“以以‘思’导‘做’，‘做’促‘思’的原则，学生在对摆的研究前对结果的假设和实验方案的设计突出了以“思”导“做”;对摆在一定时间内的摆动的次数数据进行统计与分析的过程中以“做”促“思”体现得更为明显。整节课学生真实地经历在“做思共生”理念下的“提出问题、作出假设、制定计划、实验操作、搜集证据、处理信息、得出结论、表达交流、反思评价”的科学探究全过程。
教学流程
一、以实物引发思考，导出研究话题
师：(出示摆钟PPT)请看老师给大家带来了什么?生：钟。
师：这是一个摆钟，摆的快慢会影响时间的快慢，如果家里摆钟快了或者慢了，都会影响我们的作息时间。你想知道如何来调整摆的快慢吗?
生：想(齐答)。
师：要想调整摆钟的快慢，我们就得先弄清摆的快慢与什么有关。今天我们就一起研究摆的秘密。(板书：摆的秘密)
【同步评析】教学伊始，教师呈现出“摆钟”图片，此时，学生的原认知会很轻易地判断它是钟，教师在此基础上强调这是“摆钟”。教师这种没有判断的接话让学生在疑惑中产生更浓的研究兴趣，自然会关注摆钟的构造，尤其是中间的摆。“明明就是钟，老师为啥强调摆钟”这样的内心发问无疑为摆的揭示做好铺垫。紧接着教师带有解释与问题性的语言描述更是将学生的思维牵引至“摆”的世界。
二、以演示作为引子，认识摆的构成
师：这是一根棉线，把它挂在铁架台的横杆上，这是一个钩码，将它挂在这根棉线的.下方，我们把这样的装置就叫做摆(教师描述并操作)。想一想，生活中还有哪些物体也像这样，一根绳子下面挂个重物?
生：比如说工地里的吊车，它吊东西时就是这样的。师：是的。
生：还有风铃，线下面吊着玻璃做的铃铛，风一吹它就会响。师：好的。
生：还有平常戴的首饰，比如项链或者手链。
师：刚才大家说的这些物体都和摆有关。摆由两部分组成，上面这部分就叫它摆线。
现在摆线这么长，我们还可以短一些，再短一些，或者再长一些，那就是
【教材简析】
《摆的秘密》选自青岛版小学科学六年级下册，本节课一共设置了三个活动，分别是“说说生活中类似摆的现象”，“做一个摆，研究它的秘密”“摆为什么长时间不停地运动又慢慢的停下来?”课本中还设置了一个自由活动：“做一个听话的摆”。此活动放在了研究摆的秘密之后进行，目的在于学生明确了摆动的快慢跟摆线的长短有关，跟摆锤的重量无关后，学生可以控制摆线的长短制作听话的摆。活动中让学生学以致用，进行创造性的活动，充分体现了活动的自由度，从而进一步巩固实验探究的结论。拓展活动是让学生自己动手制作一个“傅科摆”课堂活动延伸到课下。【教学目标】
1.知识与技能：通过合作探究学习，学生知道影响摆摆动快慢的因素。2.过程与方法：能应用已有的知识和经验对所观察的现象作假设性解释；能做控制变量的简单探究性试验，在学习活动中能设计简单表格记录实验数据，能反思自己的探究过程并将探究结果与假设相比较；能对研究过程和结果进行评议并与他人交流意见。
3.情感态度与价值观：想知道、爱提问、喜欢大胆想象；在活动中愿意合作与交流。
【教学准备】
1.教师准备：铁架台、钩码、细线、实验表格以及多媒体课件。2.学生准备：查阅相关资料、小锁、橡皮泥等。
【教学重点】
小组合作探究摆的等时性秘密。
【教学难点】
影响摆摆动快慢的因素。
【教学过程】
一、情景导入：
1．课件出示座钟工作动画图，引导学生观察钟摆的运动方式，结合上学期学过的《物体运动》一课，让学生初步感知摆动现象的存在。教师引导学生通过用手来描述加深对摆动的理解!2．认识生活中类似摆的现象。在我们的生活中有很多类似摆的现象，谁能说一下你在哪里见过。（学生简单汇报）
多媒体出示钟表的摆锤、海盗船、荡秋千等图片，请同学们仔细观察图片，结合儿时玩耍经验自己的话描述一下这些物体是怎样摆动的？（学生回答，用动作或者语言均可）
3．多媒体课件展示摆动的原因以及伽利略发现摆的等时性小故事，激发学生探究兴趣！
4．认识摆的基本结构。多媒体出示摆的结构图，帮助学生认识摆的结构。
设计意图【摆是一个比较抽象的概念，学生刚接触感到非常的陌生，认知起来有一定的难度。通过生活中常见的摆的现象，让学生充分认识摆，以及摆的基本结构，激发了学生探究摆的秘密。】
二、小组合作探究摆的秘密
活动一：做一个摆。
请同学们先动脑和小组的同学讨论你们准备制作一个什么样的摆？
（学生汇报自己要制作的摆）
下面请同学们根据自己的设计，利用桌上的铁架台、细线、钩码动手制作一个摆，看哪个小组设计的摆既独特又新颖。
（学生在制作摆，教师巡视指导学生制作过程中遇到的问题，鼓励学生选择自己准备的材料。）
设计意图【在制作摆时，教师提供了几根长短不同的线数量不等的钩码。目的是让学生通过自己动手制作长短不同的摆绳和不同重量摆锤的摆，便于发现问题，对影响摆摆动快慢的因素做出种种猜测，激发学生探究摆摆动快慢的因素】
在同学们制作摆的过程中，老师观察了一下各小组制作的摆各不相同各有特点，充分体现了你们无穷的智慧。下面，请同学们互相评价一下哪个小组制作的摆新颖，哪个小组制作的摆还需要进一步改进、完善。（学生自己评价、互相评价）
请同学们玩一玩自己制作的摆，并思考：如何数摆的摆动次数？（学生自由回答）
教师演示：摆在摆动时，摆出去，再回来，叫摆动一次。
活动二：探究摆的秘密 1．小组合作学习摆的等时性
我们学会了如何数摆的摆动次数，那请同学们记录一下30秒的时间，你的摆摆了多少次？ 每个组一名同学摆动摆，一名同学对照大屏幕上的秒表记录时间其余同学数次数，为了减少实验误差，我们记录三次结果。（各小组学生合作数摆的次数）
下面请各小组的同学汇报你们组制作的摆摆动的次数。
（小组成员汇报结果，教师一一记录在数据表格上）
请同学们仔细观察这些实验数据，你能发现什么问题呢？（学生回答）在相同的时间，每个小组制作的摆摆动的次数不同，我们规定了相同的时间，为什么同一个摆摆动的次数相同，而不同的摆摆动的次数却不同呢？请同学们在小组内讨论一下。（学生汇报讨论结果）
设计意图【学生用自己制作的摆数摆动的次数，由于摆线和摆锤各不相同，造成了摆摆动的次数不同，这引发了学生的种种猜想，激发了学生探究的兴趣，为下一步探究摆动快慢的影响因素做准备。】 2．小组合作，自主探究影响摆摆动快慢的原因
（1）.通过猜想，我们知道了影响摆摆动快慢的因素，但这仅仅是我们的猜想，科学是讲究证据的，我们需要用实验来验证。
（2）.各个小组根据自己的内容讨论设计实验方案。（集体交流实验方案，对不恰当的地方进行改进）同时多媒体出示注意事项：
（3）.学生动手实验，教师巡视指导，发放实验记录表，如果觉得记录表不合适，可以自己设计一份。
设计意图【学生合作探究时，小组成员要分好工，记时和数次数的同学要准确无误。在实验过程中，教师深入小组，查看探究情况，必要时给予正确的指导）探究活动大约需要10-15 分钟，保证学生的探究时间，使每组同学都能得出自己的结论，学生合作探究时一定要做到分工明确，各负其责。】（4）.学生汇报与交流。现在各小组都探究到了结论，那个小组愿意展示一下你们的探究成果，让大家一起分享呢？（小组汇报结果）
（教师板书：跟摆线的长短有关，跟摆锤的轻重无关）
三、巩固应用：
制作一个听话的摆。
通过大家自己探究，我们发现了摆摆动的快慢，跟摆线的长短有关，跟摆锤的轻重无关。你们想不想做一个听话的摆？请小组合作制作一个20秒钟摆20次的摆，好不好？我们看哪个小组合作的最默契，制作出来的摆最听话。（学生合作探究制作一个听话的摆）同学们通过自己的努力制作了一个听话的摆，现在老师计时20秒钟，喊“开始”后，你们让摆摆动起来，喊“停”的时候，你们看是不是摆动了20次。（小组成员汇报结果）
设计意图：【在学生发现摆摆动的快慢跟摆线有关和摆锤无关后，让学生自己动手制作一个听话的摆，目的是让学生加深认识影响摆摆动的因素。学生小组合作通过反复实验，得出正确的结论，从而使学生明白任何科学依据都是科学家经过反复实验验证的。】
四、课外拓展：
引导学生进行拓展活动，将课上探究的活动延伸到课下
鼓励学生利用课下时间制作一个“傅科摆”，将课上探究活动延伸到课下。
【板书设计】
6.摆的秘密
摆的快慢和摆线的长短有关 摆线越长，摆动越慢 摆线越短，摆动越快 摆摆动的快慢和摆锤的重量无关
【教学反思】
《摆的秘密》是青岛版小学六年级下册第二单元的一节内容，按教学内容来分本节课属于实验探究课，主要是让学生通过探究活动来发现影响摆摆动快慢的因素，在学生探究中发展其对对比实验的归纳、总结、概括等能力，培养学生探究自然奥妙的兴趣和科学精神。在这一节课中我主要设计了以下几个环节：认识摆动，制作摆，探究摆的秘密，做一个听话的摆。首先让学生结合生活中类似摆的现象来认识摆，之后出示摆的组成：摆线和摆锤，并让学生小组合作制作一个摆，各小组完成之后亲自动手玩一玩，记录30秒的摆动次数，学生活动结束，进行交流汇报同时引出“影响摆快慢的因素有哪些”这一关键问题，在学生对这一问题猜测之后，各小组选择自己喜欢的进行探究，这个探究活动是本节课的重点，给学生充足的时间探究，为下一步的交流做准备。学生对影响摆快慢的因素有了认识之后，在让其小组合作制作一个听话的摆，作为巩固练习。本节课我感到满意的地方有：
1.科学学习要以小组合作探究为核心！”，对影响摆的快慢因素的研究就是一次探究。在探究中，学生自己作出假设，自己制定研究的计划，在小组成员的共同努力下完成实验、收集数据、得出结论。老师要起到一个组织者、参与者、引导者的作用，对他们进行宏观调控，帮助他们最终完成探究任务。
2.科学教学时刻要注意“学生是科学探究学习的主体”
给学生在课堂上留出充分的时间，让他们尽情的探究！在这一节课中学生合作探究摆的秘密，各司其职，亲身探究得到了很好的体现
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