第十二章 简单机械 起重机的改进 教学设计 -2022-2023学年人教版八年级物理下册

《起重机的改进》教学设计 指导思想与理论依据 义务教育《物理课程标准》（2022年版）指出，物理课程注重科学探究，突出问题导向，强调真实问题情境，引导学生不断探索，提高分析问题、解决问题的时间本领和科学思维能力，发展核心素养。 2022年初中物理课程标准中指出：“教师应领会物理学科逻辑，既要明确各部分内容在物理学科体系中的地位、价值、彼此间的联系，还要了解相关知识内容的发展脉络，防止教学碎片化、断裂化，努力让学生的学习结构化和整体化。”《基于大概念的教学设计优化》一书中指出大概念统领下的学科教学从注重知识的数量走向关注知识的质量和价值，从零散的碎片化学习逐步转向结构化的深度学习，结构化学习是一种深度学习，其表现之一就是大单元教学，围绕大单元教学可以解决碎片化的教学问题。大概念统摄下的单元教学，尊重学生已有知识结构和生活经验，将学科教学情境化，使知识立体化、系统化，使学生知识建构横向成网、科学思维纵向成链，能够有效发展学生物理观念。 义务教育物理课程内容由“物质”“运动和相互作用”“能量”“实验探究”“跨学科实践”五个一级主题构成。“跨学科实践”主题侧重体现物理学与日常生活、工程实践、社会发展等方面的联系。跨学科实践要选择综合性、实践性的课题；合理制定跨学科实践方案，以问题的解决过程为线索，将跨学科实践课题分解为若干驱动性任务，以观察、实验、设计、制作、调查等方式设计活动，将课题转化为可操作的教学设计和实施方案；科学引导、循序渐进地实施实践，引导学生主动学习和独立思考、大胆设计、敢于创新；发展学生跨学科运用知识的能力、分析和解决问题的综合能力、动手操作的实践能力，培养学生积极认真的学习态度和乐于实践、敢于创新的精神。 教学背景分析 1. 教材分析： 单元分析：《简单机械》作为力学部分的最后一章内容，具有综合性强、探究性强、实践性强、应用性强的特点。本章包括杠杆、滑轮、机械效率三节内容。统摄全章的大概念是：使用简单机械可以省力或者省距离，但机械效率总小于1。从运动和相互作用观念视角看：学生需要在实际应用中抽取简单机械模型，从力学视角就对机械进行平衡状态的研究，包括二力平衡、杠杆平衡，无论是模型建构还是平衡分析，对于学生来讲有难度大。从能量观念视角看：学生需要正确识别有用功、总功，进一步认识做功能够衡量能量的转移和转化，认识机械效率是衡量机械性能的重要指标，认识提高机械效率的意义。 知识结构：本章知识结构如下图。前两节杠杆、滑轮需要学生进行模型建构形成相关概念、受力分析领悟知识本质、实际应用感受知识的价值；第三节与上一章功和能内容相呼应，是对功的概念、能量转化的进一步延伸。本章无论是物理观念角度、还是科学思维角度，都对学生提出了新的、更高的要求。 教学策略分析：在新课学习后，需要一节复习课，使知识间的逻辑关系更加清晰，使学生能够加深对知识的理解、增加知识的应用。工程设计能力是技术创新和实践能力的重要组成部分。本课主题为“起重机的改进”，为跨学科实践课，以认识起重机、改进起重机为两大任务，让学生切身体会到物理学为工程设计提供科学原理，有助于学生将所学知识进行结构化梳理、促进物理观念的形成，有助于培养学生运用所学知识解决实际问题的能力、动手实践的操作能力。 本节课通过课前调研生活中的机械、我国机械的发展史、观察起重的结构和工作过程，将科学技术史融入到物理课堂中，体会我国劳动人民的才智及科技发展给我们生活带来的便利，增强民族自豪感；通过引导学生认识并优化起重机，将技术创新和物理教学有机结合，学以致用，既是培养学生关键能力的过程，又是落实科学态度、体会知识的应用价值、培养科学责任的过程。 本课的外显任务驱动线索、内隐素养发展线索双线并进，对应如下： 进程 任务驱动线 实践任务 交流研讨 设计方案 交流研讨 发现新问题 改进再创新 素养发展线 任务分解 聚焦问题 模型建构 科学论证 设计实验 寻找证据 模型建构 科学论证 质疑创新 科学论证 质疑创新 物理观念、科学思维贯穿始终 2. 学情分析： 学生特点：八年级学生具有强烈的好奇心和一定的观察能力，能够基于事实勇敢表述自己的观点；本班学生的科学学思维能力较好。 已有经验：本章学习前，学生通过调研活动对身边的机械、我国机械发展的历史有了一定的了解。利用机械搬运物体在日常生活中很常见，学生在生活中也会经常在地铁、楼房等施工地看到搬运物体的机械，比如升降机、电梯、起重机等。 知识基础：学生经过前面的力学学习，已经对受力分析、运用物理知识解释现象和解决问题形成了初步方法；本节学习前，对本章的三节内容已经有了初步认识，对于杠杆、滑轮、机械效率等已经建立了初步概念，为本节课的开展进行了理论上的铺垫，有助于学生利用杠杆、滑轮的特点来设计起重机机。 学生需