基于问题解决的单元复习课导学设计
[摘? ?要]针对传统单元复习方式下学生参与度不高、效率低下等问题,探索设计基于真实生活问题解决的单元复习课的导学单,并以此为抓手,在真实问题的解决过程中,实现单元知识网络化,思维方法可视化,进而发展学生的核心素养,提升单元复习课教学的效率。
[关键词]问题解决;单元复习;活动导学
[中图分类号]? ? G633.7? ? ? ? [文献标识码]? ? A? ? ? ? [文章编号]? ? 1674-6058(2021)14-0043-03
传统的单元复习课教学,教师只是把学生过去所学知识再回忆一遍,走马观花似的,也不管学生有没有收获,将复习课上成了知识回忆课;或者干脆以练代讲,让学生在题海中摸爬滚打,将复习课上成了习题训练课。导致学生参与度不高,复习效率低下。复习课既不同于新授课,也不是习题课的翻版,是在利用所学知识解决实际问题的过程中,达到单元知识网络化、思维程序可视化。基于真实问题解决的单元复习课的活动导学,应以真实的问题情境为抓手,针对核心知识设问,设计挑战任务,通过活动引领,小组合作交流,让学生在解决实际问题和挑战任务的过程中,完成知识的复习巩固,同时提升思维能力,发展核心素养。
一、设计思想
本节课的内容包括简单机械,简单机械的使用特点,简单机械在生活中的应用。
本节课的基本设计思路是:让学生观看“火神山、雷神山医院的建设——见证中国速度”视频,以情激趣引入新课,观察归纳视频中用到的简单机械。通过分析“建筑工地上,需将2000牛的货物缓慢搬上1米高的货车,有哪些方法?”归纳出各种简单机械的使用特点。通过任务与挑战的方案设计,方案的评估,寻找解决实际问题的可行性方案,掌握简单机械在实际生活中的应用。本设计以培养学生的物理学科核心素养为目标;在基于真实问题和挑战任务的解决过程中,实现单元知识网络化,思维方法可视化。
本节课突出的重难点是:简单机械的特点及其应用。步骤一是观察活动,感性体验:学生观看“火神山、雷神山医院的建设——见证中国速度”视频,知道杠杆、斜面、滑轮等简单机械;步骤二是任务与挑战、理性感知:分析提升货物的方法,归纳各种简单机械的使用特点;步骤三是方案设计与评估,完善认知:通过提升货物的方案设计与评估,掌握简单机械在实际生活中的应用。
本节课基于实际生活中的真实问题解决,以建筑工地提升货物的真实问题情境为抓手,针对核心知识设问,设计挑战任务,通过方案的设计和评估,从而有效调动学生的积极性,提升思维能力,发展核心素养,并鼓励学生用物理知识解释生活中的现象,让学生懂得交流与合作的重要性。
二、单元任务分析
简单机械涉及简单机械的特点和应用,具有一定的综合性。一方面要理解简单机械的使用特点;另一方面要利用其特点,选择合适的简单机械,甚至将简单机械组合起来使用解决生活中的实际问题。通过简单机械的单元复习,深化对正确、合理使用机械的认识,达到根据实际需要改变用力大小和方向;选择合适的机械解决生产生活中的实际问题,达到既省力又方便操作的目的。
三、学情分析
本节课学习杠杆的平衡条件、简单机械的使用特点以及功的原理等知识,学生已熟练掌握这些内容。但学生对简单机械尚未形成知识网络,缺乏根据其使用特点选择合适机械解决生活实际问题的能力。
八年级学生正处于从形象思维向抽象思维的过渡阶段,具有一定的观察类比分析能力,但是学生的观察能力、分析能力、方案设计评估能力以及解决实际问题的能力还有待进一步提高。本课应注意适应学生好奇、好动、好强的心理特点,以真实问题情境为抓手,激发学生思维,通过理性分析和判断,生成知识网络,发展抽象思维能力。
教学目标:
1.物理观念:能够从真实问题情境的探究活动中,掌握简单机械的种类和使用特点。
2.科学思维:通过将2000 N的货物搬上1 m高的货车,进一步理解杠杆、滑轮和斜面等简单机械的使用原理。感受比较、归类的科学方法。
3.实验探究:通过提升货物的实验方案的设计,方案的评估,实现简单机械的知识网络化。
4.在将2000 N的货物搬上1 m高的货车的过程中,培养学生方案设计和问题解决的能力,促进学生养成反思与评估的习惯。通过视频“火神山、雷神山医院的建设——见证中国速度”,在学生为中国速度而感到自豪的同时,激发学生攻坚克难以及为社会发展而奋斗的使命担当精神。
四、教学过程(片段)
1.創设情境,引出课题
观看视频:火神山、雷神山医院的建设——见证中国速度。
观察与思考:在建设医院的过程中,分别用到了哪些简单机械?
设计意图:创设真实的情境,通过寻找真实情境中的简单机械的任务驱动,引导学生回顾简单机械的种类,引出课题。
2.完成任务与挑战
任务与挑战:建筑工地上,需将2000 N的货物缓慢搬上1 m高的货车,有哪些方法?
任务1:直接将货物缓慢搬到货车里,是否可行?
问题1:将2000 N的货物缓慢搬上1 m高的货车,所需的拉力为多少?
问题2:所需的拉力等于同时举起几个中学生所需的力,是否力所能及?
设计意图:结合搬货物上车的情境,突出利用已有知识解决实际问题的意识,其中涉及二力平衡的知识,由于所需拉力较大,相当于同时举起4个中学生的力,力所不能及,因此需要借助机械。
任务2:使用斜面将货物沿斜面匀速向上推进货车,是否可行?
问题1:假设斜面光滑,且长度为2 m(如图1所示),将2000 N的货物沿斜面匀速向上推进货车,所需的推力为多少?
问题2:该推力对一个普通人来说是否力所能及呢?
设计意图:利用斜面相关知识推货物进货车,其中涉及功的原理,在推货物的过程中,不仅要考虑其省力的优点,还要考虑实际情况中货物还受到摩擦力,省力效果要小些;且要使推力越小所需斜面的长度越长,所占用的空间就会越大。在使用中对斜面进行综合评价,进一步认识斜面的特点,重点体现物理知识在生活中的应用。
任务3:使用杠杆缓慢提升货物到车里,是否可行?
问题1:利用一根长为10 m的粗钢棒(足够结实且不变形),绳子和树木等材料,制作简易杠杆(如图2所示)。货物重为2000 N,已知[OB=4OA],求至少需要施加多大的力?
問题2:由图2分析,将货物缓慢提升到1 m高的车里,所施加的力移动的距离为多少?
问题3:你认为该方案可行吗?请说明理由(人的平均身高约为1.7 m)。
设计意图:利用杠杆相关知识提升货物进货车,其中涉及杠杆的知识,在提升货物的过程中,不仅要考虑杠杆的省力优点,还要考虑其费距离的不足,所施加力移动的距离大于货物提升的高度,且所施加的力越小,费的距离越多。结合人的实际身高去判断方案的可行性,在使用过程中对杠杆进行综合评价,进一步了解杠杆的特点。重点体现物理知识在实际生活中的应用。
任务4:使用滑轮缓慢提升货物到车里,是否可行?
问题1:使用一定滑轮[如图3(a)所示],缓慢提升重为2000 N的货物,不计滑轮和绳重以及摩擦,求至少需要施加多大的力?你认为该方案可行吗?请说明理由。
问题2:使用一定滑轮[如图3(b)所示],缓慢提升重为2000 N的货物,不计滑轮和绳重以及摩擦,求至少需要施加多大的力?将货物缓慢提升到1 m高的车里,所施加的力移动的距离为多少?你认为该方案可行吗?请说明理由。
问题3:使用一定滑轮和一动滑轮组成的滑轮组[如图3(c)所示],缓慢提升重为2000 N的货物,不计滑轮和绳重以及摩擦,求至少需要施加多大的力?将货物缓慢提升到1 m高的车里,所施加的力移动的距离为多少?你认为该方案可行吗?请说明理由。
问题4:将一定滑轮和一动滑轮按另一种连接方式组成的滑轮组[如图3(d)所示],缓慢提升重为2000 N的货物,不计滑轮和绳重以及摩擦,求至少需要施加多大的力?将货物缓慢提升到1 m高的车里,所施加的力移动的距离为多少?试分析该方案,有何弊端,如何改进?
问题5:为使提升更安全方便,对滑轮组进行改进,增加一个定滑轮(如图4所示)。试分析改进方案的优势。
设计意图:利用滑轮相关知识提升货物进货车,其中涉及定滑轮、动滑轮的使用特点,滑轮组的绳子绕线和省力情况。在解决实际问题的过程中,考查学生实验设计、方案评估等能力。学生在方案评估的过程中,通过定滑轮、动滑轮、滑轮组和改进后滑轮组的方案设计,并对其进行评估,逐步找到既能省力又能改变用力方向的实验方案。 进一步深刻地认识到:实际上既省力,又能改变用力方向的机械,通常是组合使用的,比如建筑工地上提升重物的起重机。
五、教学反思
基于真实问题解决的单元教学设计,以真实的生活问题情境为抓手,在真实问题的解决过程中,通过解决方案的设计与评估,合作交流,归纳总结,实现单元知识网络化,思维方法可视化,提升学生应用知识解决实际问题的能力,发展学生的核心素养。
因此,在简单机械的单元复习活动导学的教学设计中,通过视频“火神山、雷神山医院的建设——见证中国速度”的实际情境引入新课,观察分析建设现场用到哪些简单机械,激发学生的探索热情。在“提升货物”的任务与挑战中,通过方案设计、评估、优化,寻找解决实际问题的可行性方案,掌握简单机械的特点以及如何将机械服务于实际生活。在单元复习的过程中以真实问题为抓手,通过真实问题的解决,突破单元复习的教学难点,培养学生的核心素养。
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[1]? 胡东芳,孙军业.困惑及其超越:解读创新教育[M].福州:福建教育出版社,2001.
[2]? 刘德华. 触动课堂教学的灵魂:物理活动教学设计的几个原则[J].物理教学探讨, 2013(9):12-13.
[3]? 刘德华.试论活动建构教学的几个特征[J].中学物理,2014(7):5-6.
[4]? 刘德华.“力学单位制”的活动探究式教学设计[J].物理教学探讨,2017(3):77-80.
(责任编辑 易志毅)