百变沙漏
——六年级数学综合实践活动主题案例
制作单位：东莞市莞城中心小学
制作人：谈晓莹、梁焕英、周丽芳、李剑兰、廖克丽
一、问题提出
《数学课程标准》明确指出，要“积极参与数学活动，对数学有好奇心和求知欲，在数学学习过程中，体验获得成功的乐趣，养成独立思考、合作交流、反思质疑等学习习惯”。数学“综合与实践”活动倡导，让学生亲身经历以探究为主的学习活动，培养学生的好奇心和探究欲，发展他们对数学本质的理解，使他们学会探究解决问题的策略，为他们终身的学习和生活打好基础。
而在实际教学中，由于课堂时间的限制，教师往往不能很好地组织开展活动，以致于活动的开展总是流于形式，不能产生实效，无法让学生真正受益。怎样才能保证活动开展的实效性？如何充分利用时间，提高学习活动的有效性？借助多媒体教学，是很好的途径。以下，我们将结合“百变沙漏”这一数学综合实践活动的开展，说说我们的做法。（此处通过课标的相关内容以及学生活动的剪影，老师旁述）
二、学情分析
小学生对自然事物有着与生俱来的好奇心，而这种好奇心恰恰是进行科学探究的起点和原动力，有了这样的好奇心，他们就会产生强烈的探究欲望。这是培养学生对知识探究欲望的最好阶段，设计适合学生的“综合与实践”活动正好满足学生的需求。在活动中如何引导学生探究？怎样组织高效的活动？怎样充分利用学习时间？如何加强学生之间的交流联系，激发思维的火花？活动的成果如何呈现？借助多媒体技术手段，能为学生的学习活动提供更大的空间。
三、活动开展
不久前，班里出现了一个“小风波”。由于课间休息游戏活动空间的限制，同学们会带一些小玩意到教室玩，有同学拿来一个沙漏，几个同学围在一起观察并讨论起来了，（播放学生课间讨论视频）看到学生们对沙漏如此感兴趣，与学生商量后，我们决定开展一个题为“百变沙漏”的数学综合实践主题活动。（插入确定主题图片）
【活动过程】
“百变沙漏”主题活动分为以下几大板块：
1、板块一：设计方案
自由组建团队，借助制图软件，明确研究方向
活动主题确定后，学生自由分组，（呈现分组图）在课堂进行了头脑风暴，利用制作思维导图的软件 XMind8， 形成以下思维导图，有了绘图软件的协助，不仅迅速明确了研究方向，还能马上呈现出直观清晰的导图，大大提高了课堂的效率。
2、板块二：行动实施
在确定研究的方向和流程后，我们通过课内课外的相结合的形式，对“沙漏”展开研究，主要开展以下活动：
活动一：精品微课引领，多方收集资料，全面认识沙漏
利用课间时间，收集沙漏的相关知识介绍以及实验操作的精品微课（播放微课片段剪辑），让学生更为全面地认识沙漏的产生及结构，通过学生操作实验的微课示例，了解实验操作的步骤，为后面的实验操作奠定基础。课后，合理分工，通过网络、采访、咨询等方式，学生对沙漏有了全面的了解。有了微课的助导以及网络的帮助，学生获取的信息更快、更全、更广了。
活动二：设计沙漏实验，大量收集数据，推演漏沙时间
为了探寻沙漏漏沙时间的影响因素，我们进行了多次实验，借助视频，演示漏沙的过程，帮助学生把想象的画面直观化呈现，本次活动主要经历以下几个阶段：
（1）观察沙漏，算流速
借助视频，让学生在了解沙漏的结构的同时，更加清晰地看到沙子流动的情况。（插入沙子漏沙视频）根据变化前后体积不变这一现象，可得：V柱=V沙→πr²h=V沙→πr²v速t=V沙→v速=V沙/πr²t（PPT跟随旁述出现推导过程）
（2）合理猜想，初实验
结合已有的生活和实践经验，学生推测，沙漏漏沙时间可能与沙的质量、流沙口的大小以及仪器的高度等因素有关，于是，我们把实验的目的定位在沙漏漏沙时间与这些因素有怎样的关系。在确定实验目的后，学生迅速行动，他们利用周末的时间，分别准备了实验工具，开始尝试实验了。他们还通过拍照，把实验的主要过程记录下来，为下次实验对比做好准备。
（3）及时指导，再实验
经过初次尝试后，学生发现，由于猜想的有三个条件都是可以变化的，怎么设计实验呢？经过咨询科学老师发现，在物理实验中常采取“控制变量”的方法，可以帮助筛选出影响沙漏的因素。于是，我决定为学生上一节“学做沙漏实验”的方法指导课。（出示上课图）通过商量，我们决定用以下表格的形式，直观地看到实验操作的方法。
（4）反复实验，找数据
解决了实验中遇到的难点，学生开始着手准备实验了，他们先落实实验的步骤，准备好实验的器材，设计实验记录表，记录数据，于是，沙漏实验就在孩子们当中风风火火地开展起来了！
他们像科学家一样在思考、实验、分析，关于沙漏的实验风暴，在孩子们当中刮起来了！（照片展示，配旁白)
就这样，经历多次实验，在不断的观察记录、 反思改进过程中，学生积累了丰富的实验经验，感知实验误差，(插入求平均值视频）最终得出较准确的数据。
由于课堂时间的限制，以及学生实验的不熟练，导致部分小组两节课的时间无法完成实验，我建议没有得到数据的孩子们利用周六日的时间继续实验，并将实验的主要过程同时拍摄视频的形式记录下来。这样的操作使得学生的活动得到延申，保证活动的真正落实。（展示学生部分视频的串烧）
（5）分析数据，得结论
学生将测量收集到的数据进行整理，形成统计表，并将统计表转化成统计图，结合图标分析，得出结论。
通过对比实验1和实验2数据可以发现，在孔的大小与仪器高度不变时，沙的质量越大，沙漏完的时间越长，漏沙时间与沙子质量之间的比值无限接近某一定值， 再结合漏沙时间与沙子质量所呈现的图像可以得出，此时，漏沙时间与沙子质量成正比例关系，这与实验之初的猜测是一致的。
通过对比实验2和实验3，学生发现，在沙的质量与仪器高度不变时，流沙口约大，沙漏完的时间越短；漏沙时间与孔的大小的乘积无限接近某一定值，结合漏沙时间与所呈现的流沙口面积图像可以得出，此时，漏沙时间与流沙口面积成反比例关系，这与实验之初的猜测也是一致的。
通过对比实验3和实验4，在学生重新找来了形状相同，高度不同的仪器再次实验，这次，从实验的数据可以看到，仪器越高，漏沙的时间越长，仪器的高度与漏沙时间之间的比值无限接近某一定制，结合图像可以得出，所以仪器高度与漏沙时间成正比例关系。
通过实验数据的对比与计算，最后，对实验结果系统分析，形成了实验报告。（通过多张图片展示）
活动三：应用规律，改变条件，创制沙漏
测量单时间沙漏的原理清晰了，多时间段的沙漏又该如何制作呢？学生尝试通过改变沙漏的外形、填充物、漏沙时间等因素，对沙漏进行创意改变。
有的小组通过标刻度的方法制作出能测量多时间段的水漏。
有的小组通过改变连接口方法制作出能测量多时间段的沙漏。
有的小组制作了能测量两种时间段的沙漏、水漏、油漏，可谓活学活用，创意无限。
活动四：多元成果展示，合理评价分析，乐享活动成果
本次主题研究活动成果包含实验过程性资料、学生的实验报告与总结和百变创意沙漏成品。我组织学生以小组为单位展出多元研究成果，并采用投票方式择优，最后对得票最高的小组给予奖励，让学生进一步体会勤于动手、乐学钻研的成就感与快乐。（播放学生展示视频串烧）
为了帮助学生更全面地评价自己，本次活动还通过问卷星，制定了以下评价量表，采取自评、组评、家长评、教师评相结合的形式，让学生全面、正确地评价自己本次活动的效果，帮助指导自己以后活动的开展，同时，通过问卷星的统计资料，让老师进一步了解学生本次活动的成效，指导下一次活动的开展。
四、总结反思
1.微视频帮助抽象的概念形象化
时间的概念、规则物体与不规则物体的转化等知识，对于六年级的学生来说，仍然是存在一定困难的。在本次活动中，借助微视频，可以帮助学生直观地看到、感受到时间的变化以及不规则物体与规则物体之间的转化，实现抽象概念的形象化表达。
2.多媒体技术支持，助力STEM学习
STEM，做为现在流行一种学习理念，在培养学生的学习能力是有突出贡献的。在本次活动的过程中，学生都能全情投入的一个关键因素是有了多媒体技术的支持，学生可以通过软件的使用，激发思考并记录结果；可以通过网络收集到更多、更广的资料并及时交流；可以通过拍照的方式把活动结果记录下来并进行对比；可以通过拍视频把活动过程记录，实现课内到课外学习的延申。活动产生的效应不但点燃孩子对数学的学习热情，更点燃了对科学的探究热情，助力STEM学习。
