《动力学之无动力车》教学设计与反思

设计者 哈尔滨市第三中学 陈 雷

指导者 哈尔滨市第三中学 董新军

哈尔滨市教育研究院 那长明

教学内容：

动力学是高中物理课程的重要部分，在完成新课程、新教材必修二《机械能守恒定律》一章的基础上，教师通过将国家课程的校本化提出基于STEAM的动力学之无动力车项目。教师通过课堂教学手段引导学生运用所学知识设计制作“无动力车”，学生在设计制作过程中体验物理观念，锻炼科学探究能力，培养科学态度与责任。

教学目标：

教师启发学生运用本章所学知识解决问题，学生通过完成本节课的实践活动，主动建立动能、势能、机械能守恒等物理核心素养中的物理观念。学生在具体的实验探究中结合所学知识对实验现象进行合理地解释，从而锻炼物理核心素养中的科学思维和科学探究的能力。学生通过小组竞赛和展示活动建立团队意识和合作精神，进而锻炼物理学科核心素养中的科学态度与责任。

教学过程：

【任务一】明确任务，回顾概念

教师活动：

1.对学生分组，4～6人一组。

2.播放短片介绍“全国大学生工程训练综合能力竞赛”，启发学生讨论以下问题：

（1）我们高中生目前所学知识如何让原来静止的小车跑起来？

（2）小车需要什么能量？能量来源在哪里？

学生活动：

1.分组并按照小组就座。

2.组员之间讨论，回答老师问题。

（1）小车要运动就需要动能。

（2）根据能量守恒定律，动能的来源可以是重力势能和弹性势能进行转化。

【任务二】提出方案，总体设计

教师活动：

1.提出竞赛要求。

2.明确比赛规则，根据“全国大学生工程训练综合能力竞赛”文件设计本节课的竞赛规则。

3.发放实验器材和实验数据记录单。

图1.实验器材

学生活动：

1.根据所给器材构思无动力车的设计方案。

2.小组讨论明确分工，每一组有两个车，还要设计海报，学生通过观察和讨论自主分工，选出组长。

3.组长带领一名学生到老师处领取实验材料和实验数据记录单，组长号召组织成员集合准备开始实验。

【任务三】团队协作，动手实验

教师活动：

1.指导学生进行无动力车的设计与制作。

2.深入小组指导学生的动手操作过程。

3.深入小组了解小组的分工情况，帮助个别小组明确实验要求和比赛规则。

4.参与小组讨论，帮助个别小组确定小车名字。

学生活动：

1.学生自主进行小组分工：动力车、弹力车、记录数据、设计海报等。

2.小组成员互相协作，动手组装重力车、弹力车。

3.小组成员分工协作，释放制作好的重力车、弹力车并测量、记录实验数据。

4.小组成员讨论协作，定好确小车的名字，并设计制作海报。

【任务四】科学测试，记录数据

教师活动：

1.召集各个小组踊跃报名参与竞赛展示。

2.组织各组代表进行集中展示和记录数据。

3.宣布成绩并且对优秀方案予以表彰，请学生讲解设计制作中的注意事项。

学生活动：

1.小组内部讨论决定是否争取竞赛名额。

2.小组代表参与集中展示活动，小组成员加油鼓励。

3.优胜小组分享经验，其他小组讨论研究为后续改进打下基础。

【任务五】改进升级，深入探索

教师活动：

1.引导学生分析如何控制变量对小车进行可控改进。

2.根据小组同学需求提供相应器材。

3.引导学生对改进后的数据与改进前的数据进行对比。

学生活动：

1.学生运用所学知识主动探索，分析影响无动力车的定量因素。

2.小组同学讨论分析，根据分析向老师寻求材料着手改进实验。

3.对改进后的小车进行自主实验并记录数据填写实验数据记录单。

反思：

本节课是哈三中物理教研室“项目式学习”系列课题之“无动力车”探索项目的能量守恒部分，本节课的设计背景是高中一年级学生在完成国家新课程、新教材必修二《机械能守恒定律》一章的基础上进行的。本节课基于“双新”背景创新设计，理论联系实际，结合哈三中学生主动学习能力强、综合素养较好的基础条件进行校本化处理，重点培养学生的动手能力和创新能力，为学生未来全面发展打下基础，满足学生终身发展需求。教师以“全国大学生工程训练综合能力竞赛”为切入点，通过构思和设计呈现一堂“双新”背景下的全新的高中物理课堂，以加深学生对物理知识的体验和理解。

在教学过程中，教师始终围绕新课标要求的物理核心素养这一中心，通过课堂教学手段引导学生运用所学知识设计制作“无动力车”。学生在设计制作过程中主动建立动能、势能、机械能守恒等物理核心素养中的物理观念。学生在具体的实验探究中结合所学知识对实验现象进行合理地解释，从而锻炼物理核心素养中的科学思维和科学探究的能力。学生通过小组竞赛和展示活动建立团队意识和合作精神，进而锻炼物理学科核心素养中的科学态度与责任。哈三中物理教研室通过将国家课程校本化，对教材内容进行处理、拓展和延伸，使核心素养中谈到的学生全面发展所需必备品格和关键能力得到培育，物理学科的育人功能得以表达。

哈三中通过将国家课程校本化处理，实现对新课程、新教材的有力补充和再创造，为学生全面发展打下深厚基础，为学生终身发展创造有力条件。在新课标、新教材“双新”的促进之下，哈三中物理教研室必将继续不断探索，不断创新，为全面落实核心素养，培养合格的社会主义建设者和接班人继续奋斗。