《動(dòng)力學(xué)之無動(dòng)力車》教學(xué)設(shè)計(jì)與反思

設(shè)計(jì)者 哈爾濱市第三中學(xué) 陳 雷

指導(dǎo)者 哈爾濱市第三中學(xué) 董新軍

哈爾濱市教育研究院 那長(zhǎng)明

教學(xué)內(nèi)容：

動(dòng)力學(xué)是高中物理課程的重要部分，在完成新課程、新教材必修二《機(jī)械能守恒定律》一章的基礎(chǔ)上，教師通過將國(guó)家課程的校本化提出基于STEAM的動(dòng)力學(xué)之無動(dòng)力車項(xiàng)目。教師通過課堂教學(xué)手段引導(dǎo)學(xué)生運(yùn)用所學(xué)知識(shí)設(shè)計(jì)制作“無動(dòng)力車”，學(xué)生在設(shè)計(jì)制作過程中體驗(yàn)物理觀念，鍛煉科學(xué)探究能力，培養(yǎng)科學(xué)態(tài)度與責(zé)任。

教學(xué)目標(biāo)：

教師啟發(fā)學(xué)生運(yùn)用本章所學(xué)知識(shí)解決問題，學(xué)生通過完成本節(jié)課的實(shí)踐活動(dòng)，主動(dòng)建立動(dòng)能、勢(shì)能、機(jī)械能守恒等物理核心素養(yǎng)中的物理觀念。學(xué)生在具體的實(shí)驗(yàn)探究中結(jié)合所學(xué)知識(shí)對(duì)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象進(jìn)行合理地解釋，從而鍛煉物理核心素養(yǎng)中的科學(xué)思維和科學(xué)探究的能力。學(xué)生通過小組競(jìng)賽和展示活動(dòng)建立團(tuán)隊(duì)意識(shí)和合作精神，進(jìn)而鍛煉物理學(xué)科核心素養(yǎng)中的科學(xué)態(tài)度與責(zé)任。

教學(xué)過程：

【任務(wù)一】明確任務(wù)，回顧概念

教師活動(dòng)：

1.對(duì)學(xué)生分組，4～6人一組。

2.播放短片介紹“全國(guó)大學(xué)生工程訓(xùn)練綜合能力競(jìng)賽”，啟發(fā)學(xué)生討論以下問題：

（1）我們高中生目前所學(xué)知識(shí)如何讓原來靜止的小車跑起來？

（2）小車需要什么能量？能量來源在哪里？

學(xué)生活動(dòng)：

1.分組并按照小組就座。

2.組員之間討論，回答老師問題。

（1）小車要運(yùn)動(dòng)就需要?jiǎng)幽堋?/p>

（2）根據(jù)能量守恒定律，動(dòng)能的來源可以是重力勢(shì)能和彈性勢(shì)能進(jìn)行轉(zhuǎn)化。

【任務(wù)二】提出方案，總體設(shè)計(jì)

教師活動(dòng)：

1.提出競(jìng)賽要求。

2.明確比賽規(guī)則，根據(jù)“全國(guó)大學(xué)生工程訓(xùn)練綜合能力競(jìng)賽”文件設(shè)計(jì)本節(jié)課的競(jìng)賽規(guī)則。

3.發(fā)放實(shí)驗(yàn)器材和實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)記錄單。

圖1.實(shí)驗(yàn)器材

學(xué)生活動(dòng)：

1.根據(jù)所給器材構(gòu)思無動(dòng)力車的設(shè)計(jì)方案。

2.小組討論明確分工，每一組有兩個(gè)車，還要設(shè)計(jì)海報(bào)，學(xué)生通過觀察和討論自主分工，選出組長(zhǎng)。

3.組長(zhǎng)帶領(lǐng)一名學(xué)生到老師處領(lǐng)取實(shí)驗(yàn)材料和實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)記錄單，組長(zhǎng)號(hào)召組織成員集合準(zhǔn)備開始實(shí)驗(yàn)。

【任務(wù)三】團(tuán)隊(duì)協(xié)作，動(dòng)手實(shí)驗(yàn)

教師活動(dòng)：

1.指導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行無動(dòng)力車的設(shè)計(jì)與制作。

2.深入小組指導(dǎo)學(xué)生的動(dòng)手操作過程。

3.深入小組了解小組的分工情況，幫助個(gè)別小組明確實(shí)驗(yàn)要求和比賽規(guī)則。

4.參與小組討論，幫助個(gè)別小組確定小車名字。

學(xué)生活動(dòng)：

1.學(xué)生自主進(jìn)行小組分工：動(dòng)力車、彈力車、記錄數(shù)據(jù)、設(shè)計(jì)海報(bào)等。

2.小組成員互相協(xié)作，動(dòng)手組裝重力車、彈力車。

3.小組成員分工協(xié)作，釋放制作好的重力車、彈力車并測(cè)量、記錄實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。

4.小組成員討論協(xié)作，定好確小車的名字，并設(shè)計(jì)制作海報(bào)。

【任務(wù)四】科學(xué)測(cè)試，記錄數(shù)據(jù)

教師活動(dòng)：

1.召集各個(gè)小組踴躍報(bào)名參與競(jìng)賽展示。

2.組織各組代表進(jìn)行集中展示和記錄數(shù)據(jù)。

3.宣布成績(jī)并且對(duì)優(yōu)秀方案予以表彰，請(qǐng)學(xué)生講解設(shè)計(jì)制作中的注意事項(xiàng)。

學(xué)生活動(dòng)：

1.小組內(nèi)部討論決定是否爭(zhēng)取競(jìng)賽名額。

2.小組代表參與集中展示活動(dòng)，小組成員加油鼓勵(lì)。

3.優(yōu)勝小組分享經(jīng)驗(yàn)，其他小組討論研究為后續(xù)改進(jìn)打下基礎(chǔ)。

【任務(wù)五】改進(jìn)升級(jí)，深入探索

教師活動(dòng)：

1.引導(dǎo)學(xué)生分析如何控制變量對(duì)小車進(jìn)行可控改進(jìn)。

2.根據(jù)小組同學(xué)需求提供相應(yīng)器材。

3.引導(dǎo)學(xué)生對(duì)改進(jìn)后的數(shù)據(jù)與改進(jìn)前的數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比。

學(xué)生活動(dòng)：

1.學(xué)生運(yùn)用所學(xué)知識(shí)主動(dòng)探索，分析影響無動(dòng)力車的定量因素。

2.小組同學(xué)討論分析，根據(jù)分析向老師尋求材料著手改進(jìn)實(shí)驗(yàn)。

3.對(duì)改進(jìn)后的小車進(jìn)行自主實(shí)驗(yàn)并記錄數(shù)據(jù)填寫實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)記錄單。

反思：

本節(jié)課是哈三中物理教研室“項(xiàng)目式學(xué)習(xí)”系列課題之“無動(dòng)力車”探索項(xiàng)目的能量守恒部分，本節(jié)課的設(shè)計(jì)背景是高中一年級(jí)學(xué)生在完成國(guó)家新課程、新教材必修二《機(jī)械能守恒定律》一章的基礎(chǔ)上進(jìn)行的。本節(jié)課基于“雙新”背景創(chuàng)新設(shè)計(jì)，理論聯(lián)系實(shí)際，結(jié)合哈三中學(xué)生主動(dòng)學(xué)習(xí)能力強(qiáng)、綜合素養(yǎng)較好的基礎(chǔ)條件進(jìn)行校本化處理，重點(diǎn)培養(yǎng)學(xué)生的動(dòng)手能力和創(chuàng)新能力，為學(xué)生未來全面發(fā)展打下基礎(chǔ)，滿足學(xué)生終身發(fā)展需求。教師以“全國(guó)大學(xué)生工程訓(xùn)練綜合能力競(jìng)賽”為切入點(diǎn)，通過構(gòu)思和設(shè)計(jì)呈現(xiàn)一堂“雙新”背景下的全新的高中物理課堂，以加深學(xué)生對(duì)物理知識(shí)的體驗(yàn)和理解。

在教學(xué)過程中，教師始終圍繞新課標(biāo)要求的物理核心素養(yǎng)這一中心，通過課堂教學(xué)手段引導(dǎo)學(xué)生運(yùn)用所學(xué)知識(shí)設(shè)計(jì)制作“無動(dòng)力車”。學(xué)生在設(shè)計(jì)制作過程中主動(dòng)建立動(dòng)能、勢(shì)能、機(jī)械能守恒等物理核心素養(yǎng)中的物理觀念。學(xué)生在具體的實(shí)驗(yàn)探究中結(jié)合所學(xué)知識(shí)對(duì)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象進(jìn)行合理地解釋，從而鍛煉物理核心素養(yǎng)中的科學(xué)思維和科學(xué)探究的能力。學(xué)生通過小組競(jìng)賽和展示活動(dòng)建立團(tuán)隊(duì)意識(shí)和合作精神，進(jìn)而鍛煉物理學(xué)科核心素養(yǎng)中的科學(xué)態(tài)度與責(zé)任。哈三中物理教研室通過將國(guó)家課程校本化，對(duì)教材內(nèi)容進(jìn)行處理、拓展和延伸，使核心素養(yǎng)中談到的學(xué)生全面發(fā)展所需必備品格和關(guān)鍵能力得到培育，物理學(xué)科的育人功能得以表達(dá)。

哈三中通過將國(guó)家課程校本化處理，實(shí)現(xiàn)對(duì)新課程、新教材的有力補(bǔ)充和再創(chuàng)造，為學(xué)生全面發(fā)展打下深厚基礎(chǔ)，為學(xué)生終身發(fā)展創(chuàng)造有力條件。在新課標(biāo)、新教材“雙新”的促進(jìn)之下，哈三中物理教研室必將繼續(xù)不斷探索，不斷創(chuàng)新，為全面落實(shí)核心素養(yǎng)，培養(yǎng)合格的社會(huì)主義建設(shè)者和接班人繼續(xù)奮斗。