5.2像工程师那样实践（二） 教学设计-2024-2025学年浙教版七年级科学上册

教学设计 课程基本信息 学科 初中科学 年级 七年级 学期 秋季 课题 像工程师那样实践——我们的工程实践 教科书 书 名：科学教材 教学目标 1.科学观念:通过观察日地月三球运动视频，结合已学内容，描述日地月三球运动规律。 2.科学思维:结合三球运动规律，运用模型法系统设计制作三球运动演示模型，实现地球绕日公转周期与月球绕地公转周期之比为12:1，并演示日食和月食现象。 3.探究实践:亲历工程实践的一般过程。选择合适的元件，如齿轮，设计模拟三球运动模型的机械模块的齿轮传动方案，能运用计算思维评价不同设计方案、选择并优化设计方案。能应用科学原理指导制作过程，并对模型进行有科学依据的迭代改进。 4.态度责任:在基于科学原理、满足限制条件的模型设计制作过程中，领悟工程设计的基本过程，感受设计、制作、质疑、改进的乐趣，培养创新能力。 教学内容 教学重点： 三球运动演示模型的工程实践。 教学难点： 提出三球运动模型机械模块的设计方案，运用数学计算对方案进行优化与实践。 教学过程 1、 创设情境，聚焦问题 情境创设：观看视频，思考视频呈现了什么天文现象？该天文现象形成的原因？ 总结归纳月食成因：地球绕着太阳公转，当日地月三者接近排成一条直线，地球居中； 由于光沿着直线传播且地球不发光不透明，在背对太阳的方向会产生地球的影子；月球进入了地球影子的不同区域，地球上的人观测到月面变暗的现象。 教师提问：要向低年级学科普这一天文现象的成因可以借助哪些载体？哪种载体足够生动形象？ 引导：学生思考并回答图片、动画、模型等载体，动画或模型会更形象生动。 揭示问题：制作三球演示模型解释天文现象。 回顾实验室的三球仪模型和上节课学习的工程实践的基本过程。 设计意图：创设情境聚焦月食这一壮观的天文现象，为后续将科学原理转化为技术的简单展示模型莫定基础。从情境引出工程任务,引发学生的好奇心。 二、探究实践：任务驱动 （一）明确问题 1.界定问题 引导：我们的任务是设计制作三球运动演示模型，能够演示日食和月食现象。你觉得三球演示模型需要满足哪些要求？模型是对原型的简化，并体现原型的本质特征，因此要回答这个问题我们可以先观察原型。 学生观看视频回忆知识后分享交流:日地月三球运动的特点。 师生共同归纳总结三球运动演示模型需要满足的要求： 1.实现太阳能发光，日地月三者尺寸大小合理； 2.日地距离远大于月地距离合理； 3.实现地球绕日公转方向和月球绕地公转方向相同（自西向东）； 4.实现地球绕太阳公转1圈时，月球绕地球公转12圈； 5.能够演示日食和月食的现象。 教师加以引导，要实现上述要求，三球运动演示模型包括发光模块和机械模块，现在最急需的问题是设计机械模块实现三球联动。 2.传动知识学习 提问：要实现三球联动，我们需要依靠传动元件来实现，你见过哪些传动元件呢？ 学生根据经验与旧知回答：皮带、链条、齿轮… 任务呈现：哪一种传动元件更适合实现日地月精准的公转周期比，需要先了解它们的传动原理。 播放动图，学生观看动图，教师讲解，了解三种常见的传动方式：链条传动、皮带传动、齿轮传动的传动规律。 学生分析、讨论后交流得出齿轮传动更精确，由此确定齿轮为三球模型的传动元件。 教师叙述：齿轮的规格有很多，联动方式也不止一种，为了精准实现日地月公转周期比为12：1，先观看视频了解齿轮的传动方式。 师生归纳总结如下表：   齿轮联动方式 转过圈数 转动方向 同轴联动 相同 相同 外啮合联动 与齿数成反比 相连齿轮相反 设计意图：以动画演示、观看视频，弥补工程技术短板，为传动方案设计搭建知识支架，弥补知识盲区，强化工程设计能力。 （二）设计方案：设计模型 实践活动：选择合适的器材，在任务单上画出设计草图，根据核查表，评价并优化设计方案。 1. 可供选择的实验器材 2. 三球联动设计方案的核查表 三球运动演示模型的设计方案核查表 设计方案 评价维度 已达成的打✔ 太阳模型能发光，日地月模型尺寸大小合理 日地距离远大于月地距离 设计图中齿轮齿数有标注 实现地球模型绕日公转方向和月球模型绕地公转方向相同（自西向东） 实现月球绕地球公转周期与地球绕太阳公转周期比为12：1 3. 交流评价两组设计方案 引导学生运用齿轮两种联动方式的特点，结合核查表进行评价并给出具体改进建议。 4.结合对两个方案的评价，修订自己设计方案的不足。 小结：三球联动方案的设计要运用齿轮传动的特点，可以由多个齿轮组合实现，在选择方案时，除了满足前面提出的模型要求外，选择齿轮数目少的方案，传动效果会更好。 设计意图：鼓励学生综合运用科学原理和数学计算得到多种齿轮组合方式，实现周期比12：1，培养用多种方法解决问题的能力，发散学生的创新思维，并通过核查表引导生生互评选择最优方案，以及对方案进行优化、改进的能力，培养合作精神和评价能力。 （3） 实施计划：制作模型 确定标准 动手制作 设计意图：评价量表前置，统一产品标准，指明物化方向。引导学生参照评价标准进行自我监督和自我评价，逐步养成自我管理和自我调节的良好习惯。按照设计方案组装模型，发展基于科学原理的工程物化能力，培养工程师思维。 （4） 检验作品：模型检验 选择一种天文现象，结合评价量表，小组合作完成模型展示。 其他同学结合评价量表，对每一个产品进行打分、检验，并提出改进建议。 设计意图：教发展学生评价、反思、改进的能力，以及实事求是的工程态度。 （5） 改进完善：改进模型 评估收集到的建议，班级内进行总结，交流还存在的问题，提出改进方案，可以用下表的方式收集信息 设计意图:本环节能够培养学生评价、反思的能力，能够体验到工程设计选代改进的过程,进一步培养思维发散能力。 （6） 发布成果：模型发布会 用海报、拍摄视频等形式发布制作的三球运动演示模型。参加班级的海选，组队参加学校的成果发布会 设计意图:本环节通过产品发布会建立学校和社会的联系，架起知识和生活的桥梁，引导学生浸润式感悟工程师就是通过产品服务社会，让生活变得更美好。 2、 拓展理解，学以致用 （1） 归纳总结工程实践的基本过程 （2）课后拓展：某同学的爷爷年事已高，行动不便。该同学想要设计一款轻便实用的拐杖来帮助爷爷行走。根据任务定义工程问题，分析限制条件，提出验收标准。 学科网（北京）股份有限公司 $$