《四、热机》精品优质课教案设计

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模 块

能量

教科书版本及章节

北京师范大学出版社第十章第四节

课 型

新授课□ 章/单元复习课□ 模块复习课□

初/高三专题复习课□ 习题/试卷讲评课□

教学设计

1. 整体思路及背景简介

本节课的内容在物理学科课程标准中的科学内容属于一级主题“能量”下面的二级主题能量、能量的转化和转移；机械能；内能相关知识的相结合和科学在生活技术中的应用——热机。学业标准对本节内容有二个具体要求：3.3.3.1了解热机的工作原理；3.3.3.2知道内能的利用在人类社会发展史上的重要意义。所涉及的科学内容，与日常生活密切相关，与科学技术的发展前沿有着重要的联系，学习这部分内容，能让学生在进一步认识能源在生活中的重要作用，同时和当今我国日益发展壮大的科技力量带动下的材料科学、能量科学等相联系，在教学中让学生体会科学·技术·社会的关系，对于学生形成可持续发展的意识以及进一步学习其他科学技术，是十分重要的。

本章节的内容是在前面学生学习了机械能、内容等知识的基础上学习“热机”，从物理学的视角突出了化学能、内能和机械能的相互转化及应用。始终贯穿能量的转化与应用这一主线思路，通过逐步学习各种不同形式能量之间的相互转化，使学生逐步认识到世界是物质的，物质是运动的，物质之间是相互联系的，有利于学生初步形成辩证唯物主义的科学世界观，初步形成能量观念及其应用的这一“物理观念”。

本节课的教学设计中采用多种教学方式相结合：在“热机”概念建立的这一环节采取情境式带入，用学生每天生活中最常见的上学方式引出生活中常见的交通工具，在课堂上通过现代技术手段呈现出汽车的内部构造。教师通过一一搭设问题台阶，帮助学生构建“热机”这一物理概念，从具体形象的物体到抽象概念这一过程是中学生在学习物理学中逐渐形成一种建构理想模型的意识和能力。整节课采取小组合作探究的学习方式，让学生自主探究“汽油机”和“柴油机”的内部构造和工作过程及工作原理，同时充分利用现代VR和AR增强现实设备的信息技术进行课堂教学的有效支持，实现了传统课堂因为条件的限制不能真实拆解热机，从而使得学生课上学习后依然没有更加清楚的认识热机的内部构造和相关工作原理这一难题的突破。同时学习了本节课的内容后教师布置相关任务，让学生以小组为单位查阅相关资料，收集整理热机这个大家庭中汽轮机、喷气式发动机等工作原理和特点及这些发动机对生产力发展所起的作用以及对环境的影响，体会内能的利用在人类社会发展史上的重要意义。培养学生能够通过搜集整理的资料，基于事实证据下进行合理的科学推理的能力，对不同观点和结论和汽车能源面临的现实问题提出质疑、批判，进而提出创造性见解的能力与品质。

2. 教学内容分析

（1）教学内容及内容结构分析

本节课是北师大版初中物理九年级第十章第四节的内容，共1课时完成。本节内容属于应用性的知识，与生产力的发展、能源、环境保护和人类的可持续发展等密切相关。因此，很容易拉近热机与学生生活的距离，使学生体会到从生活走向物理，从物理走向社会的新课程理念。本节课教师采用情境式教学方式，在课堂中创设多种问题情境；同时采用概念模型建构的方式，引导学生在头脑中形成“热机”这一抽象的概念；采用学生小组合作实验探究的方式让学生完成“汽油机”、“柴油机”内部构造和工作过程及原理的学习；通过学生课前预习、课后上网查找相关资料，优化知识形成的过程，改进教学方法，促进学生自主学习，并通过“课内-课外”、“个体-合作”、“虚拟-现实”的相结合，提高获取信息、分析信息和处理信息的能力，培养学生的自学能力，独立钻研的精神以及创造性思维的方法，让学生真正成为学习的主人。

（2）教学重点难点分析及解决措施

教学重点：

热机的概念及其概念建立的过程是本节教学的重点，由于要建立热机的模型，所以教师通过学生常见的交通方式——汽车入手，通过拆解虚拟世界的汽车模型找出其核心部件发动机，分析其能量转化的方式，引出本节课热机的概念，建立热机的模型，在此应用到建模法这一科学研究方法。汽油机的工作原理及其工作过程是本节教学的重点，教师通过增强现实设备将四冲程汽油机的工作过程展现在学生面前，解决了现实教学中不能够真正拆解汽油机来认识其构造，学生通过增强现实的汽油机进行一步一步的拆解，并添加各部分名称的标签，从而更好的认识汽油机的构造，通过改变转速，观察工作中的汽油机，分析其工作过程，总结出四冲程汽油机的工作原理，动静结合（静态汽油机学习构造、动态汽油机学习工作过程及原理），虚拟与现实结合来突破这一教学重点。

教学难点：

汽油机和柴油机的结构和工作过程的异同，体会用对比法和辩证思维的科学的研究方法。在学习了汽油机之后，让学生通过VR和AR设备提供的柴油机自主完成学习任务，培养学生的观察能力、分析概括能力、辩证思维和交流合作意识。最重要的是在学习过程中培养了学生的问题意识、不断思考、不断质疑，使学生的批判性思维能力得到提高，同时教师在介绍能效比方面让学生提出未来汽车的想法，培养学生利用所学知识解决生活当中的难题的能力。而且体会到通过学习科学知识，应用到现实生活中，用科学的态度解决实际社会的问题。

3. 学习者分析

（1）学生已有知识和能力分析：

自然界中存在着各种各样不同形式的能量，各种不同形式的能量之间是可以相互转化的，学生在前面学习了机械能、内能等相关内容，知道机械能之间的相互转化；知道改变内容的两种方式，反映了内能和其他形式能之间的相互转化；学生掌握了一定的物理学科探究学习的方法，具有一定的科学探究能力。

（2）学生待发展知识和能力分析：

基于生活经验，学生对“发动机”并不陌生，但对“热机”的认识几乎是空白的。因此本节以机械能、内能等知识为基础，对热机进行学习，利用VR与AR虚拟现实设备将单缸四冲程汽油机和多缸四冲程柴油机呈现在学生面前，吸引学生主动观察，积极思考探究，了解内燃机的工作过程，进一步突出了化学能、内能和机械能的相互转化及应用，使学生逐步认识到世界是物质的，物质是运动的，物质之间是相互联系的，各种能量之间也是可以相互转化的，有利于学生形成初步的辩证唯物主义的科学世界观。通过本节课设计的学生探究活动，识别汽油机和柴油机的异同，提升学习观察物理现象的方法，提高观察能力，提高记录现象、进行分析、归纳、解释实验现象的能力，了解利用科学的方法解决现实生活中的问题的学科方法。并通过教师对热机发展简史的介绍，让学生认识到科学技术的进步对人类发展的影响，同时关注环境保护的重要性。学生通过资料查阅法，锻炼学生查阅、收集、整理信息的能力，提高获取信息、分析信息和处理信息的能力，可以让学生根据资料从不同角度思考问题，提出对热机能效比方面的提高的大胆设想，追求科技创新。