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物理九年级大单元整体教学设计
第二十一章 《信息的传递》
本章内容分析
作为电磁学这部分的最后一章，学生已经有了电磁感应等知识，并且学过了声波，这样学生了解电磁波的知识就有了一定的基础。以信息的传递作为全章的线索，内容从有线通信到无线通信，从模拟通信到数字通信，从微波通信到光纤通信，重点讲述电磁波的产生和传播，无线电广播及电视信号的发射和接收过程，而电磁波在其他方面的应用则放在"科学世界"栏目中。
关于通信的方式，先讲有线通信，再讲无线通信。所以在第1节中介绍了电话。通过讲述电话的工作方式，使学生理解如何用电流把信息传递到远方。虽然现代电话的种类很多，但是老式电话的工作原理容易被学生理解，通过对老式电话话筒和听筒的原理分析，让学生了解声信号和电信号是如何相互转化的。然后通过图21.1-2表现各种类型电话的听筒和话筒的基本作用。
交换机在现代通信中起到了重大作用，而最早的交换设备就是电话交换机，所以，通过"电话刚问世的时候，一部话机要与多少部话机通话，就要有多少对电话线与外部相连。这样太浪费材料了，而且话机太多时根本做不到与每部电话都单独连线。
"自然引出电话交换机的问题。然后通过"想想议议""怎样才能减少电话线的数量？"的活动让学生体会电话交换机的工作原理。在展现电话交换机的发展历程中，使学生了解程控电话的实际功能。
数字通信是一种既古老又现代的通信方式，数字通信在现代通信中发挥着越来越重要的作用。教科书通过“电话信号分为模拟信号和数字信号两种”引入模拟通信和数字通信。并简要地介绍了模拟通信和数字通信，说明了数字通信的优势。
第2节主要介绍电磁波的产生和传播，并根据电磁波的波长和频率通过图 21.2-4展示了各种电磁波及它们的作用。在我们周围存在着各种频率的电磁波，但由于电磁波看不见、摸不着，教科书通过演示实验说明电磁波是如何产生和如何传播的。并给出了电磁波频率、波长和波速的概念。
我们的生活中已经离不开广播和电视了，教材通过框图的形式讲述了广播和电视的大致工作过程，并进一步介绍了微波通信、卫星通信、光纤通信、网络通信等，为学生展示了现代通信的发展方向。
如通过第1节的"想想议议"让学生理解电话交换机的基本原理和作用；通过"想想做做"用数字通信做小游戏，让学生感觉到数字通信并不神秘；通过讨论可否用地球的卫星﹣﹣月亮进行微波中继通信，激发学生展开丰富的想象；使学生对卫星通信更容易理解。
为了让学生能够理解光纤通信，设计了光沿着弯曲的水流传播的演示实验，通过演示，学生知道光不但能够沿直线传播，也可以沿着弯曲的水流传播，进而使学生理解光也能沿着光纤传播。不管光纤怎样弯曲，从它一端射入的光都会沿着它传播，再从另一端射出，从而可以用光传递大量的信息。
电磁波是很抽象的，人们看不见、摸不到它。通过演示实验"时断时续的电流能够产生电磁波"，让学生感知电磁波的真实存在。电磁波的产生很复杂，只讲到迅速变化的电流能产生电磁波。前面章节中讲了声波，所以用水波、声波类比电磁波，使其形象化、更容易被学生理解。
电磁波的波长和频率也是类比水波的波长、频率、波速给出的。通过声波的传递需要介质，引出问题﹣﹣电磁波传递是否需要介质。然后通过演示放在真空罩中的移动电话可以收到罩外传给它的电磁波，说明电磁波在真空中也可以传播。
广播、电视和移动通信的工作过程都涉及电磁波的发射和接收。所以，把这些内容放在了同一节中。发射电磁波的目的是利用它作为传递信号的载体。教科书利用图21.3-1讲解无线电广播的工作过程。这个图勾勒出了电磁波发射和接收过程的轮廓，可以帮助学生理解全过程。
因此，以传播信息的频率越来越高为线索，从无线电通信、微波通信讲到光纤通信，所用的频率越来越高了，并类比交通运输与道路的关系，形象地说，信息之路越来越宽了。现代信息社会中，我们需要交流越来越多的信息，这就需要把信息的通路"修得越来越宽。例如，微波比中波和短波的频率更高，可以传递更多的信息。
我们知道，光也是一种电磁波，而且频率很高。如果用光来通信，其容量要高出短波、微波百万倍、千万倍。光纤也可以像电缆一样做成多芯的光缆。光纤通信与有线电通信相似。以电话为例，在发送端，说话的声音通过电话机变成强弱变化的电信号，电信号进入激光发射机，经能量转换后，辐射出相应的强弱变化的光信号。
计算机与通信的结合成为信息社会的基础。全球信息网的建立，使人们通过一台联网的计算机，只要轻轻点击鼠标，就可以做到"秀才不出门，便知天下事"。通过图21.4-8说明了电子邮件的传送方式。学生可以根据自己的体会说出网络通信的更多应用。
本章课标要求
2.3.7知道波长、频率和波速。
2.4.6知道电磁波。知道电磁波在真空中的传播速度。了解电磁波的应用及其对人类生活和社会发展的影响。。
本章核心素养
物理观念：
1.了解：信息传播的发展过程，初步了解电话是怎样把信息传递到远方的；电话交换机的作用；模拟通信和数字通信的基本区别；电磁波的特点及应用；描述电磁波的物理量，以及电磁波的传播特点；无线电广播的大致工作过程；声音，图像信号的产生传播和接收过程；微波通信的特点；卫星通信的特点：光纤通信的原理和优点；
理解：移动电话的工作原理和特点；网络通信的组成和通信形式；
知道：电磁波，电磁波的产生和传播；电磁波的波谱。
物理思维：通过探究过程，进一步体会科学探究方法。
科学探究：培养学生的观察、思考、分析、讨论、总结、归纳的能力。
科学态度与责任：激发学生对信息技术的兴趣和好奇心，培养学生积极参与信息社会建设的意识和责任感。
单元教学目标
（一）内容目标
1、通过实验了解物质的物理属性，如弹性、磁性、导电性和导热性等。
2、通过实验认识磁场。知道地磁场。
3、通过实验了解电流周围存在的磁场。探究并了解通电螺线管外部磁场的方向。
4、通过实验，了解通电导线在磁场中会受到力的作用，知道力的方向与哪些因素有关。
5、通过实验，探究并了解导体在磁场中运动时产生感应电流的条件。了解电磁感应在生产、生活中的应用。
6、知道波长、频率和波速。
7、知道电磁波。知道电磁波在真空中的传播速度。了解电磁波的应用及其对人类生活和社会发展的影响。
（二）学业目标
1.通过观看视频，能说出电话是怎样把信息传递到远方的。通过分析、讨论，了解电话交换机的用处。通过小游戏、分析、讨论，了解模拟通信和数字通信的基本区别。
2.通过实验及自学，能说出波长、频率和波速，能说出电磁波在真空中的传播速度。
3.通过观看视频，能说出无线电广播、电视的大致工作过程，能说出移动电话是怎样工作的。通过自学，常识性能了解微波通信、卫星通信、光纤通信和网络通信。
五、教学重点：
对知识的梳理和理清解答问题的思路，掌握解题方法，提高分析问题的能力。
六、教学难点：
数字通信和模拟通信；电波的波速、波长和频率。
七、学情分析，教学建议：
依据课程标准、教材和学情分析，制定指向高阶思维的学习目标和评价任务，设计问题链，以实验为载体促进学生高阶思维的形成，课后反思与作业激发学生的元认知，评价学生高阶思维的达成度。
围绕目标设计评价任务，基于评价以“问题-任务-活动”方式开展大单元情景教学，彰显“教-学-评一致性”的核心理念，促使单元教学指向学科核心素养。
八、本章活动主题：
开心一刻——请寄胸腔
德国著名物理学家威廉·康拉德·伦琴在1895年发现了一种特殊射线，取名叫伦琴射线，就是我们常说的“X”射线，X射线能向够不同程度地射透各种完全不透光的物质，使得X射线成为医疗诊断上一种强有力的工具，伦琴为此荣获诺贝尔物理学奖。
不久，伦琴收到一封信，向他邮购射线。伦琴在回信中幽默的说：“目前，我手头没有射线的存货，而且邮寄射线是一件相当麻烦的事情，不能奉命。这样吧，你把胸腔给我寄来！”
聪明的同学，笑完之后，你受到哪些启发？
九、教学过程性评价细目设计
学习任务 现代顺风耳 ——电话 电磁波的海洋 广播、电视和移动通信 越来越宽的信息之路
优秀 1.知道电话是怎样把信息传递到远方的。 2.知道电话交换机的作用。 3.熟知模拟通信和数字通信，了解它们的基本区别： 1.熟知电磁波的产生和传播。 2.熟知波长、波率和波速。 3.熟知电磁波在真空中的传播速度。 4.知道电磁波的应用及其对人类生活和社会发展的影响。 1.知道无线电广播的大致工作过程. 2.知道电视的工作原理。 3.知道移动电话是怎样工作的。 1.知道微波通信、卫星通信、光纤通信、网络通信。 2.通过学习现代通信知识，并查阅资料，认同科技为人类生活带来的便利，提高学科学的兴趣。
良好 1.了解电话是怎样把信息传递到远方的。 2.了解电话交换机的作用。 3.知道模拟通信和数字通信，了解它们的基本区别： 1.知道电磁波的产生和传播。 2.知道波长、波率和波速。 3.知道电磁波在真空中的传播速度。 4.了解电磁波的应用及其对人类生活和社会发展的影响。 1.了解无线电广播的大致工作过程. 2.大致了解电视的工作原理。 3.了解移动电话是怎样工作的。 1.了解微波通信、卫星通信、光纤通信、网络通信。 2.通过学习现代通信知识，了解科技为人类生活带来的便利，提高学科学的兴趣。
合格 1.初步了解电话是怎样把信息传递到远方的。 2.初步了解电话交换机的作用。 3.了解模拟通信和数字通信，了解它们的基本区别： 1.了解电磁波的产生和传播。 2.了解波长、波率和波速。 3.了解电磁波在真空中的传播速度。 4.初步了解电磁波的应用及其对人类生活和社会发展的影响。 1.初步了解无线电广播的大致工作过程. 2.大致了解电视的工作原理。 3.初步了解移动电话是怎样工作的。 1.初步了解微波通信、卫星通信、光纤通信、网络通信。 2.初步了解科技为人类生活带来的便利，提高学科学的兴趣。
十、教学流程图（思维导图展现整个整体单元教学的思路及课时安排）
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第二十一章 信息的传递
第1节 现代顺风耳——电话
第1节 现代顺风耳——电话
课题
课型 新授课 √ 复习课 试卷讲评课 其他课
1.教学内容分析 《现代顺风耳一电话》是第二十一章“信息的传递”中的第一节，电话是现代家庭常见的通信工具，学生对其通信原理有一定的了解。这节课充分体现了新的课程标准“从生活走向物理，从物理走向社会”这一发展的理念。本节通过图片对通信发展进行回顾，使学生们对现代通信的快捷和便利有一个感性的认识，同时我们采用循循善诱的方式逐步让学生对电话的内部结构、连接电话的网络的了解，通过举例以及动画让学生熟悉模拟通信与数字通信的基本知识，为后面电磁波及移动通信奠定基础。
2.学习者分析 初中生还仍然是以形象思维为主，变抽象的知识为形象的全员活动，就可以变难为易，深入浅出，使学生易于接受。电话是常见的通信工具，学生对电话通信有着一定的了解。学生在前面的章节已经学习了电流，所以学生对于“电流把信息传递到远方”理解起来也不困难，在这个环节学生可能遇到的困难更多在于电流是如何能把信息传递出去，所以教学中应该突出重点理解电话机是如何利用电流把信息递到远方的。
3.学习目标确定 1.通过多媒体图片以及电路图分析，初步了解电话是怎样把信息传递到远方的。 2.通过讨论与思考，引出交换机，并了解交换机的作用。 3.通过多媒体演示及举例，了解模拟通信和数字通信的基本区别。
4.学习评价设计 学习评价自我评价表项目评价内容掌握情况很好一般不好科学知识1了解电话是怎样把信息传递到远方的。2了解电话交换机的作用。3了解模拟通信和数字通信的基本区别。学科能力通过讨论和活动，说明电话交换机的作用和展示什么是数字通信，增强运用物理知识的观念和能力。通过学生讨论和活动，增强学习主动性和合作意识。科学态度激发积极探索的精神，了解技术改革对人类社会发展的作用，提高学习兴趣。小组评价表评价内容得分标准成员一成员二成员 三团队精神5分：能高效分工合作完成任务 3分：重大问题能有效沟通 1分：各自独立，不能完成任务实施能力5分：能准确设计详细的实验过程和所用实验道具。 3分：能设计出大概方框架，但不够准确和详细。 1分：不能设计出任何过程和方案。结果展示能力5分：小组完成任务并解答正确。 3分：小组 任务，但解答部分正确，部分错误。 1分：小组完成任务，但解答全部不正确。总分
5.学习活动设计
教师活动 学生活动 设计意图/学习评价
任务一：创设情境
无情的地震会给国家和人民带来巨大的生命财产损失。而通信系统是生命线系统的重要组成部分，在灾情传播、应急救援和社会维稳方面发挥着重要作用。 提问：地震发生初期，人们要想问候亲朋好友，直接打电话可不可以？ 提示：地震发生后，所有的信号塔、基地台都被摧毁，不仅电话不能正常使用，手机、电脑也都不能正常工作了。为了有效地抗震救灾，通信公司把车载信号塔和车载卫星接收器带到现场，才能暂时恢复通信。 那么，电话是怎样把信息传递到远方的呢？ 学生观看地震图文资料。 学生思考、讨论，并回答。 学生认真聆听。 学生思考。 结合地震时对通信的需求，创设课堂情境。激发学生的兴趣和求知欲，问题引入本节课题。
任务二：电流把信息传到远方
展示电话机模型： 组织学生进行实验：各小组观察桌上的电话机，指出哪端是话筒，哪端是听筒，然后用螺丝刀把话筒和听筒拆开看一看里面的构造是怎样的，哪个部分里面有电磁铁。 展示话筒和听筒的结构原理图。提问：话筒和听筒有不同作用，它们分别是如何工作的？ 提示：①话筒把声信号变成电信号。当你对着话筒讲话时，膜片时紧时松地压迫碳粒，它们之间的电阻随之发生改变，流过碳粒的电流就会相应改变。这个碳粒整体类似以前学过的滑动变阻器，于是形成了随声音变化的电流信号。 ②听筒把电信号变成声信号。听筒内有一个电磁铁，磁铁上绕着线圈。磁铁吸引一块薄铁膜片，传入听筒的电流流过线圈。由于电流的不断变化，电磁铁对膜片的作用也随之变化，使膜片振动，在空气中形成声波。 学生观察桌上的电话机模型。 学生进行实验，边操作，边思考，得出结论：手持电话，上端是听筒，靠近耳朵，下端是话筒，靠近嘴巴。听筒就像以前学过的扬声器，它里面有电磁铁。 学生观察“话筒和听筒的结构原理图”。针对问题，思考、讨论。 学生认真聆听，理解话筒和听筒的作用及工作原理。 通过实物展示，让学生直观感受电话机。 通过动手实操，增加了课堂氛围，激发了学习兴趣。同时，也培养了学生的观察思考、动手能力、小组协作能力。 组织学生分组进行合作交流，思考并形成自己的见解，成员之间针对有争论价值的问题展开讨论。培养了学生分析问题的能力。
任务三：电话交换机
展示电话机的使用。提问：电话是怎样连接起来的？ 一部电话机的话筒应该与对方的听筒相连接，对方的话筒与本机的听筒相连接，这样才能听到对方的声音。所以实现通话按说应该有四根导线，可实际输出时变成了两根线。 进一步提问：一个地区有5部电话，如果一部话机只能固定地同另一部话机接通，要使这5部话机中的任意两部都能互相接通，要架设多少对电话线？ 继续提问：你能否想出一个办法，要尽量减少线路的数量，但仍能保证5部电话中的任意两部可以相互通话？ 提示：通过电话交换机让众多的线路变得简单些。 那么，电话交换机是怎样连接的？ （1）一个地区的电话都接到同一台交换机上，每部电话都编上号码。使用时，交换机把需要通话的两部电话接通，通话完毕再将线路断开。 （2）如果在一台交换机与另一台交换机之间连上若干电话线，这样两个不同的交换机的用户就能互相通电话了。 思考：请你解释电话占线的现象。 学生观察，思考、讨论，并回答。 学生思考、讨论，并回答：如果一部话机只能固定地同另一部话机接通，要使这5部话机中的任意两部都能互相通话，必须把这5部电话两两连接起来，一部电话要引出4对线，5部电话就是20对线，但有一半重复了，所以要架设10对电话线。 学生思考、讨论，并回答：采用电话交换机，可以减少线路数量，每部电话与交换机相连就可以实现任意两部之间的通话，需要5对电话线即可： 学生讨论回答，尝试说出电话交换机的连接方法。 学生思考、讨论。并回答：占线时对方话机并不一定在使用，但连接两台交换机之间的连线一定在使用，长途时比较常见。 通过问题引导学生思考，知道电话连接的原理。再通过进一步提问，引导学生深入思考，从而循循善诱，引导学生的思路跟着课堂节奏走。 通过要求减少线路的数量，引出“交换机”的作用，引导学生将交换机纳入解题思路，从而解决问题。 进一步探讨交换机的连接。学生尝试给出交换机的连接方法。教师补充完善。师生合作得出结论，加深知识印象。 联系生活实际，激发学生思考、分析问题，解决问题。
任务四：模拟通信和数字通信
引导学生自主学习P148页内容。提问：（1）什么是模拟通信？（2）什么是数字通信？（3）模拟通信与数字通信各有什么特点？ （1）模拟通信：在话筒将声音转换成信号电流时，这种信号电流的频率、振幅变化的情况跟声音的频率、振幅变化的情况完全一样，“模仿”着声信号的“一举一动”。这种电流传递的信号叫做模拟信号，使用模拟信号的通信方式叫做模拟通信。 （2）数字通信：用不同符号的不同组合表示的信号叫数字信号，这种通信方式叫数字通信。 （3）优缺点： 模拟信号在长距离传输和多次加工、放大的过程中，信号电流的波形会改变，从而使信号丢失一部分信息，表现为声音、图像的失真，严重时会使通信中断。 数字信号只包含两种不同的状态，形式简单，所以抗干扰能力特别强。现代的电话已经全部都采用数字信号进行传输和处理。 活动：设计一种数字通信的方法，进行信息传递。 现用两位数表示26个英文字母，方法如下：01表示“A”；02表示“B”；03表示“C”；。。。。。。25表示“Y”；26表示“Z”；00表示“空格”；27表示“，”；28表示“！”。试试看，将下面的密码破译出来，并翻译成汉语。密码：141500160109141927141500070109141928 学生自主学习P148页内容。针对问题思考、讨论，总结归纳。 学生总结“模拟通信”的概念，并结合图文进行理解。 学生总结“数字通信”的概念。 学生比较两种通信，总结出二者的优缺点，体会数字通信的优势。 学生分组协作，积极参与活动。 通过问题设置，引导学生自主学习教材内容，思考、讨论、归纳总结，从而理解模拟通信和数字通信的概念。同时，锻炼了学生的自主学习能力、思考分析能力和归纳总结能力。 通过两种通信的比较，体会数字通信的好处。 通过游戏类活动的开展，引导学生积极参与，学以致用。开阔学生视野，培养学生利用所学知识解决新问题的能力。
任务五：总结反思
通过本节课的学习，你学到了什么？你还有什么问题？ 归纳本课所学 培养学生总结归纳的能力。
6.板书设计 第1节 现代顺风耳——电话 （1）话筒：把声信号转化为电信号. （2）听筒：把电信号转化为声信号. （3）同一部电话中，话筒和听筒是并联的；话筒与对方的听筒是串联的。 二、电话交换机的作用 减少电话线的数量，提高线路的利用率。 三、模拟通信与数字通信 （1）信号电流的频率、振幅变化的情况跟声音的频率、振幅变化的情况完全一样，“模仿”着声信号的“一举一动”。这种电流传递的信号叫做模拟信号，使用模拟信号的通信方式叫做模拟通信。 （2）用不同符号的不同组合表示的信号叫数字信号，这种通信方式叫数字通信。
7.作业与拓展学习设计 1.关于电话的工作过程，有如下描述：①膜片忽松忽紧，挤压碳粒；②人对着话筒说话时，声波使膜片振动；③电阻忽大忽小；④磁铁对铁片的吸引力忽大忽小，使铁片振动，振动情形与说话情形相同；⑤在电路中产生强弱按声音的振动而变化的电流。合理的顺序是（ D ） A．①②③④⑤ B．②①④③⑤ C．①②③⑤④ D．②①③⑤④ 2.北京某人给上海的朋友打电话，信号的传递过程是：从北京人的电话上通过电话线传到北京 的电话交换机上，再从 北京 的电话交换机上通过电话线传到 上海 的电话交换机上，又从上海 的电话交换机上传到上海朋友家的电话上. 3.如图所示，利用数字通信进行传输信号的是（ ACD ）
8.特色学习资源分析、技术手段应用说明 多媒体、 电话机或电话机模型。
9.教学反思与改进 这节课的教学活动最好多找合适的老式手机、电话，让学生拆解，让他们体验到探究的乐趣。并发动学生对“智能手机”的功能和模块组件进一步探究，方能与时俱进，提高学生的科学素养。针对模拟信号和数字信号可以让学生通过练习，加强对概念的理解和认识。
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