《動力學(xué)之無動力車》教學(xué)設(shè)計與反思

設(shè)計者 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 那長明

教學(xué)內(nèi)容：

動力學(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《機械能守恒定律》一章的基礎(chǔ)上，教師通過將國家課程的校本化提出基于STEAM的動力學(xué)之無動力車項目。教師通過課堂教學(xué)手段引導(dǎo)學(xué)生運用所學(xué)知識設(shè)計制作“無動力車”，學(xué)生在設(shè)計制作過程中體驗物理觀念，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)生運用本章所學(xué)知識解決問題，學(xué)生通過完成本節(jié)課的實踐活動，主動建立動能、勢能、機械能守恒等物理核心素養(yǎng)中的物理觀念。學(xué)生在具體的實驗探究中結(jié)合所學(xué)知識對實驗現(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)生通過小組競賽和展示活動建立團(tuán)隊意識和合作精神，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：

1.對學(xué)生分組，4～6人一組。

2.播放短片介紹“全國大學(xué)生工程訓(xùn)練綜合能力競賽”，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：

1.分組并按照小組就座。

2.組員之間討論，回答老師問題。

（1）小車要運動就需要動能。

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

【任務(wù)二】提出方案，總體設(shè)計

教師活動：

1.提出競賽要求。

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

3.發(fā)放實驗器材和實驗數(shù)據(jù)記錄單。

圖1.實驗器材

學(xué)生活動：

1.根據(jù)所給器材構(gòu)思無動力車的設(shè)計方案。

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

3.組長帶領(lǐng)一名學(xué)生到老師處領(lǐng)取實驗材料和實驗數(shù)據(jù)記錄單，組長號召組織成員集合準(zhǔn)備開始實驗。

【任務(wù)三】團(tuán)隊協(xié)作，動手實驗

教師活動：

1.指導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行無動力車的設(shè)計與制作。

2.深入小組指導(dǎo)學(xué)生的動手操作過程。

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

4.參與小組討論，幫助個別小組確定小車名字。

學(xué)生活動：

1.學(xué)生自主進(jìn)行小組分工：動力車、彈力車、記錄數(shù)據(jù)、設(shè)計海報等。

2.小組成員互相協(xié)作，動手組裝重力車、彈力車。

3.小組成員分工協(xié)作，釋放制作好的重力車、彈力車并測量、記錄實驗數(shù)據(jù)。

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

【任務(wù)四】科學(xué)測試，記錄數(shù)據(jù)

教師活動：

1.召集各個小組踴躍報名參與競賽展示。

2.組織各組代表進(jìn)行集中展示和記錄數(shù)據(jù)。

3.宣布成績并且對優(yōu)秀方案予以表彰，請學(xué)生講解設(shè)計制作中的注意事項。

學(xué)生活動：

1.小組內(nèi)部討論決定是否爭取競賽名額。

2.小組代表參與集中展示活動，小組成員加油鼓勵。

3.優(yōu)勝小組分享經(jīng)驗，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，深入探索

教師活動：

1.引導(dǎo)學(xué)生分析如何控制變量對小車進(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)生對改進(jìn)后的數(shù)據(jù)與改進(jìn)前的數(shù)據(jù)進(jìn)行對比。

學(xué)生活動：

1.學(xué)生運用所學(xué)知識主動探索，分析影響無動力車的定量因素。

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)實驗。

3.對改進(jìn)后的小車進(jìn)行自主實驗并記錄數(shù)據(jù)填寫實驗數(shù)據(jù)記錄單。

反思：

本節(jié)課是哈三中物理教研室“項目式學(xué)習(xí)”系列課題之“無動力車”探索項目的能量守恒部分，本節(jié)課的設(shè)計背景是高中一年級學(xué)生在完成國家新課程、新教材必修二《機械能守恒定律》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，理論聯(lián)系實際，結(jié)合哈三中學(xué)生主動學(xué)習(xí)能力強、綜合素養(yǎng)較好的基礎(chǔ)條件進(jìn)行校本化處理，重點培養(yǎng)學(xué)生的動手能力和創(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“全國大學(xué)生工程訓(xùn)練綜合能力競賽”為切入點，通過構(gòu)思和設(shè)計呈現(xiàn)一堂“雙新”背景下的全新的高中物理課堂，以加深學(xué)生對物理知識的體驗和理解。

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)生運用所學(xué)知識設(shè)計制作“無動力車”。學(xué)生在設(shè)計制作過程中主動建立動能、勢能、機械能守恒等物理核心素養(yǎng)中的物理觀念。學(xué)生在具體的實驗探究中結(jié)合所學(xué)知識對實驗現(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)生通過小組競賽和展示活動建立團(tuán)隊意識和合作精神，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家課程校本化，對教材內(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)。

哈三中通過將國家課程校本化處理，實現(xiàn)對新課程、新教材的有力補充和再創(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，為全面落實核心素養(yǎng)，培養(yǎng)合格的社會主義建設(shè)者和接班人繼續(xù)奮斗。